Python 静态类型元编程？_Python_Scala_F#_Metaprogramming

Python 静态类型元编程？

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Python 静态类型元编程？,python,scala,f#,metaprogramming,Python,Scala,F#,Metaprogramming,我一直在思考将一些Python代码移植到静态类型语言（如F#或Scala）时会错过什么；这些库可以替换，简洁性相当，但我有很多python代码，如下所示： @specialclass class Thing(object): @specialFunc def method1(arg1, arg2): ... @specialFunc def method2(arg3, arg4, arg5): ... 其中装饰器做了大量的工作：用

我一直在思考将一些Python代码移植到静态类型语言（如F#或Scala）时会错过什么；这些库可以替换，简洁性相当，但我有很多python代码，如下所示：

@specialclass
class Thing(object):
    @specialFunc
    def method1(arg1, arg2):
        ...
    @specialFunc
    def method2(arg3, arg4, arg5):
        ...

其中装饰器做了大量的工作：用状态的可调用对象替换方法，用额外的数据和属性扩充类，等等。。尽管Python允许任何人随时随地进行动态monkey patch元编程，但我发现基本上我所有的元编程都是在程序的一个单独的“阶段”完成的。i、 e:

load/compile .py files
transform using decorators
// maybe transform a few more times using decorators
execute code // no more transformations!

这些阶段基本上是完全不同的；我没有在decorators中运行任何应用程序级代码，也没有在主应用程序代码中用其他类执行任何ninja替换类或用其他函数替换函数。尽管这种语言的“动态”特性说明我可以在任何地方这样做，但我从不在主应用程序代码中替换函数或重新定义类，因为它很快就会变得疯狂

本质上，我是在开始运行代码之前对代码执行一次重新编译

我所知道的静态类型语言中唯一类似的元编程是反射：即从字符串获取函数/类，使用参数数组调用方法等。然而，这基本上将静态类型语言转换为动态类型语言，失去了所有类型安全性（如果我错了，请纠正我？）。我认为，理想情况下，我会有如下内容：

load/parse application files 
load/compile transformer
transform application files using transformer
compile
execute code

本质上，您将使用使用普通编译器编译的任意代码来扩充编译过程，这些代码将在主应用程序代码上执行转换。关键是它本质上模拟了“加载、转换、执行”工作流，同时严格维护了类型安全性

如果应用程序代码被屏蔽，编译器会抱怨，如果转换器代码被屏蔽，编译器会抱怨，如果转换器代码编译但没有做正确的事情，要么它会崩溃，要么后面的编译步骤会抱怨最后的类型没有加起来。在任何情况下，通过使用反射进行动态调度，您永远不会得到可能的运行时类型错误：在每一步都会静态检查

所以我的问题是，这可能吗？是否已经用一些我不知道的语言或框架完成了？理论上不可能吗？我不太熟悉编译器或形式语言理论，我知道这会使编译步骤图灵完整，并且不保证终止，但在我看来，这是我需要的，以匹配我在动态语言中获得的那种方便的代码转换，同时保持静态类型检查

编辑：一个示例用例是一个完全通用的缓存装饰器。在python中，它将是：

cacheDict = {}
def cache(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapped(*args, **kwargs):
        cachekey = hash((args, kwargs))
        if cachekey not in cacheDict.keys():
            cacheDict[cachekey] = func(*args, **kwargs)
        return cacheDict[cachekey]
    return wrapped


@cache
def expensivepurefunction(arg1, arg2):
    # do stuff
    return result

虽然高阶函数可以做一些这方面的工作，或者具有内部函数的对象可以做一些这方面的工作，但是在维护类型安全性的同时，它们不能被推广到使用任何具有任意参数集并返回任意类型的函数。我可以做一些事情，比如：

public Thingy wrap(Object O){ //this probably won't compile, but you get the idea
    return (params Object[] args) => {
        //check cache
        return InvokeWithReflection(O, args)
    }
}

但是所有的铸造都完全破坏了类型安全性

编辑：这是一个简单的示例，函数签名不会更改。理想情况下，我所寻找的可以修改函数签名，更改输入参数或输出类型（a.l.a.函数组合），同时仍保持类型检查。

非常有趣的问题

有关Scala中元编程的一些要点：

在scala 2.10中，将有以下方面的发展：
源代码到源代码转换（宏）中有一些工作，这是您正在寻找的：scalamacros.org
Java有内省（通过反射api），但不允许自我修改。但是，您可以使用工具来支持这一点（例如）。理论上，您可以在Scala中使用这些工具来实现更多的自我反省
从我对您的开发过程的理解来看，您将域代码与装饰器（或者交叉关注点，如果您愿意的话）分离开来，从而实现模块化和代码简单性。这对于面向方面的编程是一个很好的用途，它允许这样做。对于Java，有一个库（），但是我怀疑它是否能与Scala一起运行