Makrolar neden çoğu modern programlama dilinde bulunmuyor?

C / C ++ 'da son derece güvenli bir şekilde uygulandığını biliyorum. Daha güvenli bir şekilde uygulanamazlar mı? Makroların dezavantajları sağladıkları muazzam güçten daha ağır basmak için yeterince kötü mü?

Bence asıl sebep makroların sözlü olmasıdır . Bunun birkaç sonucu var:

• Derleyici, bir makronun semantik olarak kapalı olduğunu, yani bir fonksiyonun yaptığı gibi “anlam birimini” temsil ettiğini kontrol etmenin bir yolunu yoktur. (Bir düşünün #define TWO 1+1- ne TWO*TWOeşittir? 3.)

• Makrolar fonksiyonlar gibi yazılmaz. Derleyici, parametrelerin ve dönüş tipinin anlamlı olup olmadığını kontrol edemez. Yalnızca makroyu kullanan genişletilmiş ifadeyi kontrol edebilir.

• Kod derlenmezse, derleyicide hatanın makroda mı, yoksa makronun kullanıldığı yerde olduğunu bilemez. Derleyici, zamanın yanlış yerini ya rapor edecek ya da muhtemelen bir tanesinin iyi olmasına rağmen her ikisini de rapor etmek zorunda kalacak. (Düşünün #define min(x,y) (((x)<(y))?(x):(y)): tipleri ise derleyici yapması gerekenler xve yeşleşmiyor veya uygulamak gerekmez operator<?)

• Otomatik araçlar, bunlarla anlamsal olarak yararlı şekillerde çalışamaz. Özellikle, işlevler gibi çalışan ancak bir ifadeye genişleyen makrolar için IntelliSense gibi öğelere sahip olamazsınız. (Yine, minörnek.)

• Bir makronun yan etkileri, programlayıcı için potansiyel karışıklığa neden olan fonksiyonlarda olduğu kadar açık değildir. ( minÖrnek olarak tekrar düşünün : bir işlev çağrısında, ifadesinin xyalnızca bir kez değerlendirildiğini bilirsiniz, ancak burada makroya bakmadan bunu bilemezsiniz.)

Dediğim gibi, bunların hepsi makroların sözcüksel olmasının bir sonucudur. Onları daha uygun bir şeye dönüştürmeye çalıştığında, işlev ve sabitlerle sonuçlanırsın.

Ama evet, makro olabilir tasarlanmış ve C / C ++ daha iyi uygulanacaktır.

Makrolardaki sorun , kodunuzu başka bir şeye yeniden yazan bir dil sözdizimi uzantısı mekanizmasıdır.

• C / C ++ durumunda, temel akıl sağlığı kontrolü yoktur. Dikkatliysen, her şey yolunda. Bir hata yaparsanız veya aşırı makro kullanırsanız büyük sorunlara neden olabilirsiniz.

  Buna ek olarak, (C / C ++ tarzı) makrolarla yapabileceğiniz birçok basit işlemin diğer dillerde başka şekillerde de yapılabileceğini ekleyin.

• Çeşitli Lisp lehçeleri gibi diğer dillerde, makrolar çekirdek dil sözdizimi ile daha iyi bütünleşir, ancak yine de bir "sızıntı" makrosundaki bildirimlerle ilgili sorun yaşayabilirsiniz. Bu hijyenik makrolar tarafından ele alınmaktadır .

Kısa Tarihsel Bağlam

Makrolar (makro komutları için kısa) ilk önce assembly dili bağlamında göründü. Wikipedia'ya göre , makrolar 1950'lerde bazı IBM montajcılarında mevcuttu.

Orijinal LISP'nin makroları yoktu, ancak ilk kez 1960'ların ortalarında MacLisp'e tanıtıldı: https://stackoverflow.com/questions/3065606/when-did-the-idea-of-macros-user-defined-code -transformasyon-görünür . http://www.csee.umbc.edu/courses/331/resources/papers/Evolution-of-Lisp.pdf . Bundan önce, "fexprs" makro benzeri işlevler sağlamıştır.

C'nin en eski sürümlerinde makro yoktu ( http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/chist.html ). Bunlar 1972-73 dolaylarında bir önişlemci ile eklenmiştir. Ondan önce, C sadece destekledi #includeve #define.

M4 makroişlemcisi 1977 yılında ortaya çıkmıştır.

Daha yeni diller görünüşte, operasyon modelinin metin yerine sözdizimsel olduğu makroları uygular.

Bu yüzden, birisi "makro" teriminin belirli bir tanımının önceliğinden bahsettiğinde, anlamın zaman içinde geliştiğini not etmek önemlidir.

Makrolar, Scott'un belirttiği gibi , mantığı gizlemenize izin verebilir. Tabii ki, fonksiyonlar, sınıflar, kütüphaneler ve diğer birçok ortak cihaz da öyle.

Ancak, normalde dilde bulunmayan sözdizimi ve yapıları tasarlamanızı ve kullanmanızı sağlayan güçlü bir makro sistem daha ileriye gidebilir. Bu gerçekten harika bir araç olabilir: etki alanına özgü diller, kod üreteçleri ve daha fazlası, hepsi tek bir dil ortamının rahatlığında ...

Ancak, kötüye kullanılabilir. Kodun okunmasını, anlaşılmasını ve hata ayıklamasını zorlaştırabilir, yeni programcıların kod tabanına aşina olmaları için gereken süreyi arttırabilir ve maliyetli hatalara ve gecikmelere neden olabilir.

Dolayısıyla, programlamayı basitleştirmeyi amaçlayan diller (Java veya Python gibi) için böyle bir sistem bir anatemadır.

Makrolar bazı durumlarda çok güvenli bir şekilde uygulanabilir - örneğin Lisp'te, makrolar yalnızca dönüştürülmüş kodu veri yapısı (s-ifadesi) olarak döndüren işlevlerdir. Tabii ki, Lisp homoikonik olmasından ve "kodun veri olduğunu" gerçeğinden önemli ölçüde yararlanır .

Makroların ne kadar kolay olabileceğinin bir örneği, bir istisna durumunda kullanılacak varsayılan bir değeri belirten bu Clojure örneğidir:

(defmacro on-error [default-value code]
  `(try ~code (catch Exception ~'e ~default-value)))

(on-error 0 (+ nil nil))               ;; would normally throw NullPointerException
=> 0                                   ;l; but we get the default value

Yine de Lisps'ta bile, genel tavsiye "mecbur kalmadıkça makro kullanma" şeklindedir.

Homoikonik bir dil kullanmıyorsanız, makrolar çok daha zorlaşır ve diğer çeşitli seçeneklerin hepsinde bazı tehlikeler vardır:

• Metin tabanlı makrolar - örneğin C önişlemcisi - uygulaması basit ancak doğru sözdizimi de dahil olmak üzere metin biçiminde doğru kaynak sözdizimini oluşturmanız gerektiğinden doğru şekilde kullanmanız çok zordur.
• Makro tabanlı DSLS - örneğin, C ++ şablon sistemi. Karmaşık, bazı zor sözdizimine neden olabilir, derleyici ve araç yazarlarının doğru şekilde ele almaları için oldukça karmaşık olabilir, çünkü dil sözdizimi ve anlambiliminde önemli yeni karmaşıklıklar ortaya çıkarmaktadır.
• AST / bytecode manipülasyon API'leri - örneğin Java yansıması / bytecode oluşturma - teorik olarak çok esnek ancak çok ayrıntılı olabilir: oldukça basit şeyler yapmak için çok fazla kod gerektirebilir. Üç satırlık bir işlevin eşdeğerini oluşturmak on satırlık bir kod alırsa, meta-programlama çabalarınızla pek bir şey elde edemezsiniz ...

Ayrıca, bir makronun yapabileceği her şey sonuçta bir turing tam dilinde başka bir yolla elde edilebilir (bu, çok fazla kazan yazısı yazmak olsa bile). Bütün bu hileliğin bir sonucu olarak, birçok dilin makroların gerçekten uygulamak için tüm çabaya değmeyeceğine karar vermesi şaşırtıcı değildir.

Sorularınıza cevap vermek için, ağırlıklı olarak hangi makroların kullanıldığını düşünün (Uyarı: beyin-derlenmiş kod).

• Sembolik sabitleri tanımlamak için kullanılan makrolar #define X 100

Bu kolayca değiştirilebilir: const int X = 100;

• Satır içi tip-agnostik fonksiyonları tanımlamak için kullanılan makrolar #define max(X,Y) (X>Y?X:Y)

Fonksiyon aşırı yüklenmesini destekleyen herhangi bir dilde, bu doğru tipte aşırı yüklenmiş fonksiyonlara sahip olmak veya jenerikleri jenerik bir fonksiyonla destekleyen bir dilde çok daha güvenli bir şekilde taklit edilebilir. Makro mutlu karşılaştırmak dener şey derlemek olabilir işaretçiler veya dizeleri dahil, fakat ne istediğini hemen hemen kesinlikle değil. Öte yandan, makroları güvenli hale getirdiyseniz, aşırı yüklenmiş işlevler üzerinde hiçbir fayda veya kolaylık sağlamazlar.

• Makrolar, sık kullanılan öğelere kısayolları belirtmek için kullanılır. #define p printf

Bu kolayca p()aynı şeyi yapan bir işlev ile değiştirilir . Bu, C ( va_arg()işlev ailesini kullanmanızı gerektiren) ile oldukça ilgilidir, ancak değişken sayıdaki işlev argümanlarını destekleyen birçok dilde, çok daha basittir.

Bu özellikleri Destekleme içinde oldukça özel bir makro dilinde daha dile basit, daha az hata eğilimli ve çok daha az kod okuma başkalarına kafa karıştırıcı olduğunu. Aslında, başka bir şekilde kolayca çoğaltılamayan makrolar için tek bir kullanım durumu düşünemiyorum . Sadece onlar gibi koşullu derleme yapılara bağlı olduğunda makro gerçekten yararlıdır yerdir #if(vs.).

Bu noktada, sizinle tartışmayacağım, çünkü popüler dillerde koşullu derlemeye önişlemci olmayan çözümlerin son derece hantal olduğunu düşünüyorum (Java'da bytecode enjeksiyonu gibi). Ancak, D gibi diller, bir önişlemci gerektirmeyen ve ön-işlemsel koşullama kullanmaktan ziyade hantal olmayan, çok daha az hataya eğilimli olan çözümler üretti.

Makrolarla karşılaştığım en büyük sorun, yoğun bir şekilde kullanıldığında kodun okunmasını ve sürdürülmesini zorlaştırabilmesidir. ).

C / C ++ 'daki MACRO'ların çok sınırlı, hataya açık ve gerçekten bu kadar kullanışlı olmadığını belirterek başlayabilirsiniz.

LISP ya da z / OS assembler dili olarak uygulanan makrolar güvenilir ve inanılmaz derecede faydalı olabilir.

Ancak C'deki sınırlı işlevselliğin kötüye kullanılması nedeniyle, kötü bir üne kavuştular. Böylece kimse artık makro uygulamıyor, bunun yerine eskiden kullanılan basit makroların bazılarını yapan Şablonlar ve Java'nın yaptığı daha karmaşık bazı şeyleri yapan Java ek açıklamaları gibi şeyler alıyorsunuz.