Отражение (программирование)

Page 1 of 1
1

Archive - read only

WеniZAY

В информатике отражение или рефлексия (холоним интроспекции, англ. reflection) означает процесс, во время которого программа может отслеживать и модифицировать собственную структуру и поведение во время выполнения. Парадигма программирования, положенная в основу отражения, называется рефлексивным программированием. Это один из видов метапрограммирования.

В большинстве современных компьютерных архитектур программные инструкции (код) хранятся как данные. Разница между кодом и данными в том, что выполняя код, компьютеры обрабатывают данные. То есть инструкции выполняются, а данные обрабатываются так, как предписано этими инструкциями. Однако программы, написанные с помощью некоторых языков, способны обрабатывать собственные инструкции как данные и выполнять, таким образом, рефлексивные модификации. Такие самомодифицирующиеся программы в основном создаются с помощью высокоуровневых языков программирования, использующих виртуальные машины (например, Smalltalk, скриптовые языки). В меньшей степени рефлексия используется в языках с объявляемыми и/или статическими типами (например, Си, ML, Haskell, F#).

WеniZAY

Содержание
1 Рефлексивно-ориентированное программирование
2 История
3 Применение
4 Реализации
5 Примеры
5.1 C#
5.2 ECMAScript
5.3 Java
5.4 Qt/C++
5.5 Lua
5.6 Objective-C
5.7 Perl
5.8 PHP
5.9 Python
5.10 Ruby
5.11 Smalltalk
5.12 Io
5.13 ActionScript 3.0
5.14 Delphi 2010

WеniZAY

Рефлексивно-ориентированное программирование
Рефлексивно-ориентированное программирование, или рефлексивное программирование — функциональное расширение парадигмы объектно-ориентированного программирования. Рефлексивно-ориентированное программирование включает в себя самопроверку, самомодификацию и самоклонирование. Тем не менее, главное достоинство рефлексивно-ориентированной парадигмы заключается в динамической модификации программы, которая может быть определена и выполнена во время работы программы. Некоторые императивные подходы, например, процедурная и объектно-ориентированная парадигмы программирования, указывают, что существует четкая предопределённая последовательность операций обработки данных. Парадигма рефлексивно-ориентированного программирования, тем не менее, добавляет возможность динамической модификации программных инструкций во время работы и их вызова в модифицированном виде. То есть программная архитектура сама определяет, что именно можно делать во время работы исходя из данных, сервисов и специфических операций.

WеniZAY

История
Понятие рефлексии в языках программирования введено Brian Cantwell Smith в докторской диссертации 1982 г. наряду с понятием meta-circular interpreter, как компонента 3-Lisp.

WеniZAY

Применение
Рефлексия может использоваться для наблюдения и изменения программы во время выполнения. Рефлексивный компонент программы может наблюдать за выполнением определённого участка кода и изменять себя для достижения желаемой цели. Модификация выполняется во время выполнения программы путём динамического изменения кода.

Рефлексию можно применять и для динамической адаптации программы к различным ситуациям. Например, рассмотрим программу, использующую два разных класса X и Y для выполнения аналогичных операций. Без рефлексии в коде программы методы классов X и Y будут вызываться явно. Если программа спроектирована с применением рефлексивно-ориентированный парадигмы программирования, некоторый участок кода не будет содержать явных вызовов методов классов X и Y; программа выполнит этот участок дважды: сначала для класса X, затем для класса Y.

WеniZAY

Реализации
Программы, написанные на языках программирования, поддерживающих рефлексию, наделены дополнительными возможностями, реализация которых на языках низкого уровня затруднительна. Перечислим некоторые из них:

поиск и модификация конструкций исходного кода (блоков, классов, методов, протоколов и т. п.) как объектов первого класса во время выполнения;
изменение имён классов и функций во время выполнения;
анализ и выполнение строк кода, поступающих извне;
создание интерпретатора байткода нового языка.
Реализация этих возможностей возможна разными путями. В языке MOO рефлексия является частью ежедневной идиомы программирования. Все вызываемые методы получают в контексте информацию о том, откуда они вызваны, и ссылки на объекты, к которым они принадлежат. Безопасность контролируется программно с помощью стека вызовов: вызывается callers() для получения списка методов; проверяется, не заблокировал ли callers()[1] сам себя.

Компилируемые языки полагаются на свои системы выполнения, обеспечивающие программы информацией о их исходном коде. Скомпилированный на Objective-C выполняемый файл, например, записывает имена всех методов в один блок, создаёт таблицу соответствия. В компилируемых языках, поддерживающих создание функций во время выполнения, таких как Common Lisp, среда выполнения должна включать компилятор и интерпретатор.

Реализация рефлексии на языках, её не поддерживающих, выполняется с помощью системы трансформации программы для автоматического отслеживания изменений исходного кода.

WеniZAY

Примеры
Следующие примеры иллюстрируют применение рефлексии на примере создания экземпляра foo класса Foo и вызова метода hello (или Hello) в различных языках программирования. Для каждого языка приведено по два примера: первый не использует рефлексию, а второй использует.

WеniZAY

Код

// Без рефлексии
new Foo().Hello();

// С рефлексией
Type type = System.Type.GetType("Foo");
var foo = Activator.CreateInstance(type);
foo.GetType().GetMethod("Hello").Invoke(foo, null);

WеniZAY

ECMAScript

Также работает на JavaScript и ActionScript:

Код

// Без рефлексии
new Foo().hello()

// С рефлексией

// assuming that Foo resides in this
new this['Foo']()['hello']()

// or without assumption
new (eval('Foo'))()['hello']()

#10

WеniZAY

Java

Код

// Без рефлексии
new Foo().hello();

// С рефлексией
Class foo = Class.forName("Foo");
foo.getMethod("hello", null).invoke(foo.newInstance(), null);

#11

WеniZAY

Qt/C++
Библиотека Qt расширяет возможности C++ с помощью метаязыка и обеспечивает поддержку рефлексии для ссылок на члены/методы класса и запрос имени объектов Qt с помощью класса QMetaObject, содержащего метаданные об объектах Qt.

Код

// Без рефлексии
QObject *obj = new QPushButton;
obj->metaObject()->className(); // "QPushButton"

// С рефлексией
QPushButton::staticMetaObject.className(); // "QPushButton"

#12

WеniZAY

Lua

Код

-- Без рефлексии
Foo.hello()

-- С рефлексией
_G['Foo']['hello']()

#13

WеniZAY

Objective-C

Код

// Без рефлексии
Foo *foo = [[Foo alloc] init];
[foo hello];

// С рефлексией
Class cls = NSClassFromString(@"Foo");
id foo = [[cls alloc] init];
SEL selector = NSSelectorFromString(@"hello");
[foo performSelector:selector withObject:nil];

#14

WеniZAY

Perl

Код

# Без рефлексии
my $foo = Foo->new();
$foo->hello();

# С рефлексией (используя синтаксис разыменовывания объектов)
my $class = "Foo";
my $method = "hello";
my $object = $class->new();
$object->$method();

#15

WеniZAY

PHP

Код

//Без рефлексии
$oFoo = new Foo();
$oFoo->hello();

//С рефлексией (используя ReflectionClass, введен в PHP5)
$oReflector = new ReflectionClass('Foo');
$oFoo = $oReflector->newInstance();
$oHello = $oReflector->getMethod('hello');
$oHello->invoke($oFoo);

//С рефлексией (используя callback)
$oFoo = new Foo();
call_user_func(array($oFoo,'hello'));

//С рефлексией (используя синтаксис разыменовывания объектов)
$class_name = "Foo";
$f = new $class_name();
$method = "hello";
$f->$method();

#16

WеniZAY

Python

Код

# Без рефлексии
Foo().hello()

# С рефлексией
getattr(globals()['Foo'](), 'hello')()

#17

WеniZAY

Ruby

Код

# Без рефлексии
Foo.new.hello

# С рефлексией
Object.const_get(:Foo).send(:new).send(:hello)

#18

WеniZAY

Smalltalk

Код

"Без рефлексии"
Foo new hello

"С рефлексией"
((Smalltalk at: #Foo) perform: #new) perform: #hello

#19

WеniZAY

Код

Foo := Object clone do(
    hello := method(
        "Hello" println
    )
)

# Без рефлексии
Foo hello

# С рефлексией
getSlot("Foo") getSlot("hello") call

#20

WеniZAY

ActionScript 3.0

Код

// Без рефлексии
var foo:Foo = new Foo();
foo.hello();

// С рефлексией
var cls:Object = getDefinitionByName("Foo");
var foo:Object = new cls();
foo["hello"]();

#21

WеniZAY

Delphi 2010

Код

// Без рефлексии
var
  foo : TFoo;
begin
  foo := TFoo.Create();
  foo.Hello();
end;

// С рефлексией
var
c : TRttiContext;
t : TRttiInstanceType;
foo : TValue;
begin
   c := TRttiContext.Create;
   t := (c.FindType('TFoo') as TRttiInstanceType);
   foo := t.GetMethod('Create').Invoke(t.MetaclassType,[]);
   t.GetMethod('Hello').Invoke(foo,[]);
   c.Free;
end.

Отражение (программирование)

Page 1 of 1
1