Generatív programozás Porkoláb Zoltán ELTE Általános Számítástudományi Tanszék gsd@inf.elte.hu

ECOOP 2001 Generative Programming (Czarnecky, Eisenecker) Aspect-Oriented Programming (Gregor Kitzales) Feature Interaction in Composed Systems (Jim Coplien) Advance Separation of Concerns (...) Multiparadigm Programming in OO Languages (Smaragdakis)

Generic Programming Fordítás idejű típusellenőrzés Automatikus példányosítás Hatékony ( vs. Reflection ) Egyszerű (?) negatív variancia: template specializáció (Paraméteres) Polymorfizmus

GP - Standard Template Library A. Stepanov, D. Musser ADA, C++, JAVA (Pizza, GJ, Collection) C++ Standard Template Library tárolók (containers) algoritmusok bejárók (iterators) Az ISO C++ standard része (1997)

Standard Template Library Find Vector Iterator Merge Iterator List Iterator

GP - OO együttműködés C++ Standard Library (!= STL) Interfész-méret csökkentése Template specializáció template <class CharType, class Attr=char_traits<CharType>, class Allocator=allocator<T>> class basic_string { … }; typedef basic_string<char> string;

Aspect-Oriented Programming Probléma - gyenge modularitás: erőforrásmegosztás hibakezelés hatékonyság, optimalizáció Megoldás - a határok átlépése: az elszórt szempontok összegyűjtése (aspect) szövőgép (weaver) a végső kód elkészítéséhez

AOP - OO Példa Rendszerállapot vizsgálata A rendszer: public class Variable { private int v; public Variable() { v = 0; } public int getV() { return v; } public void setV(int v) { this.v = v; } }

AOP - Monitoring Cél: Megoldás: Minden változást írjunk ki ne módosítsuk (kézzel) az eredeti kódot kerüljük a futási idejű költségeket Megoldás: producer-observer pattern introspection - metódhívások eltérítése

AOP - Aspect aspect Trace { advise * Variable.*(..) { static before { System.out.println("Entering " + thisJoinPoint.methodName + " v=" + thisObject.v); } static after { System.out.println("Exiting " +

AOP - A szövőgép public class Variable { private int v; public Variable() { v = 0; } public int getV() { int thisResult; System.out.println("Entering "+"getV"+" v="+this.v); thisResult = v; System.out.println("Exiting "+"getV"+" v="+this.v); return thisResult; } public void setV(int v) { System.out.println("Entering "+"setV"+" v="+this.v); this.v = v; System.out.println("Exiting "+"setV"+" v="+this.v);

AOP - OO együttműködés Kódismétlés csökkentése Természetes OO tervezés alkalmazható valós, nagy rendszerekre Aspect -eket tetszőleges nyelven írhatunk korlát: a szövőgép

Domain-specifikus nyelvek Célorientált, specializált nyelv, valamely feladat megoldására Külső: TeX, SQL Beágyazott: C++ template Összeépíthető komponens: Intentional prog.

A template technika korlátai template <class T> class Container { // ... void insert( T x) { ... } void sort() { if (x < y )... } }; Csak a hivatkozott template-ek példányosulnak!

Szabadon definiálható hibaüzenetek Concept checking template <class T> void sort() { SortHelper< StaticIsA<T,LessThanComparable<T> >::valid>::doIt(); // ... }; Szabadon definiálható hibaüzenetek

Mixin Bázisoszály: fordítási paraméter OO + GP együttműködése template <class Super> class Mixin : public Super { // ... }; Bázisoszály: fordítási paraméter OO + GP együttműködése

template <class Super> class Mixin : public Super // ... }; class Base_virt { virtual void f(); class Base_novirt void f(); Mixin<Base_virt> x; Mixin<Base_novirt> y;

template <class Graph> class Counting : public Graph { int nodes_visited, edges_visited; public: Counting():nodes_visited(0),Graph(){} node succ_node(node v) ++nodes_visited(node v); return Graph::succ_node(v); }; edge succ_edge(edge e) ++edges_visited(edge e); return Graph::succ_edge(e);

Expression template template <int i> struct Fib { enum {RET=Fib<n-1>::RET + Fib<n-2>::RET}; }; template <> struct Fib<0> enum {RET=0}; struct Fib<1> enum {RET=1};

Template metaprogramming 2 szintű nyelvtan Statikus - template Turing-teljes nyelvet képez Dinamikus Lefordítja Futtatja www.oonumerics.org Blitz++

Összegzés Régi és új paradigmák együttélése multi-paradigm programming Előnyök: OO: kiforrott elvek, általános használhatóság, nagy-léptékű rendszerek, jó modularitás GP: testreszabott, domain-specifikus, magasan automatizált kódgyártás