『阿男的编程本质论』＊08 Eval，Macro，Preprocessor，Homoiconicity（一）＊

『阿男的编程本质论』＊08 Eval，Macro，Preprocessor，Homoiconicity（一）＊

阿男这次想跟大家聊聊语言设计里面的几个概念，分别是Eval，Macro，Preprocessor和Homoiconicity。

首先是

Eval

，我们在很多语言里都可以看到它的影子，比如

Python

，

Perl

，

Ruby

还有

Javascript

，等等。以Ruby为例，下面是在Ruby里面使用

eval

的例子：

irb(main):001:0> eval "1+1"
=> 2

从上面的例子我们可以看到，

eval

的用处就是接受一段字符串作为代码，并且执行这个代码。就像上面这样，我们的字符串是

1+1

，使用

eval

作用在这个字符串上面，它就作为了Ruby里面的代码来执行了，然后给出结果为

2

。

Perl和Python还有Javascript都是差不多的使用方法。我们可以想一想，似乎Java语言，C语言里面并没有

eval

这种功能，为什么？

我们得想一想

eval

是怎么实现的，把字符串作为代码，等于就是在程序Runtime的时候，这个字符串可以「编译」成代码。因此，也就是说这门语言需要具备Compile-at-runtime的能力。

C语言或者Java语言这种，是明确区分Compile Phase和Runtime Phase的。我们的C语言代码，需要被编译器先编译成汇编代码，变成一个可执行文件的。而我们使用的，是编译后的可执行文件，因此我们不可能让编译后的代码，去解析一个字符串，再把它变成汇编代码。

Java的编译过程也是和运行时互相独立的，需要把Java文件编译成class文件，class文件里面有bytecode，在JVM上面执行。

当然，Java发展到现在，也支持Compile-at-runtime，这种技术有个名字，叫做

JIT

，也就是

Just-In-Time

Compiler。有了这个能力，就允许代码在运行时被实时地编译，然后虚拟机里面的class文件在运行时被实时地加载。

但是光有Compile-at-runtime还不够，我们还得看这门语言自身的语言特性是否支持runtime时代码自身的改变。Java在设计的时候，对class之间的依赖关系，package之间的关系等等，都有很多约定，可以说Java是一门设计的比较
"严格"的语言，所以实现

eval

是有难度的。

因此，现在有很多语言，是架构在JVM平台上，最终也是compile成bytecode，但是设计的比Java语言更灵活一些，因此就可以实现

eval

的功能，比如Groovy，还有后续要讲到的Clojure。我们可以看看Groovy的eval的代码例子：

$ groovysh
Groovy Shell (2.4.7, JVM: 1.8.0_112)
Type ':help' or ':h' for help.
-------------------------------------------------------------------------------
groovy:000> Eval.me('2 * 4 + 2')
===> 10

从上面的例子，我们可以看到Groovy的

Eval

的使用方法。接下来我们看Ruby的

eval

：

$ irb
irb(main):001:0> eval "1+1"
=> 2

Ruby也有自己的虚拟机和virtual machine code叫做YARV，阿男之前给大家讲过了。因为Ruby也支持Compile-at-runtime，所以实现

eval

是没问题的。

Python，Perl和Javascript也是一样，所以我们要明白的是，如果一门语言在语言设计和虚拟机设计上支持Compile-at-runtime，那么这门语言就可以在运行时，把一串字符编译成代码并且加载执行，也就是实现了

eval

的功能。

这种功能固然很方便很强大，但是它有什么问题没有？

其实语言设计里面，并不存在绝对的优势，有的功能，它的优点同时也就是它的缺点，比如

eval

这种功能就是一个典型的例子。因为我们可以把代码封装在字符串里，然后在运行时编译并执行，那么如果这个字符串里面的代码有问题，这个问题会在运行时才发现。

因此Compile-at-runtime虽然很灵活，但是compile和runtime混在一起的话，也就意味着很多代码的问题会在运行时才能发现。而C语言或者Java，很多问题会在明确的compile这一步被发现，而不是runtime时才被发现。

最后我们要说一下，以上的讨论都是基于这一门语言有compile这一步骤而讨论的，其实还有更简单的实现，就是Interpreter。所谓Interpreter，就是指直接解析文本，然后根据文本直接执行命令，并没有把源代码转化成目标代码的过程，也没有用来运行目标代码的虚拟机。比如早期的Ruby就是使用的这种形式，提供一堆用C语言编写的API接口，然后Ruby代码就直接解析，然后调用这些接口来执行代码。

Interpreter的执行效率和功能上面都有局限，所以Ruby从1.9开始就转为使用虚拟机加自己的虚拟机YARV code的形式来执行代码，这一点和JVM平台越来越像。可以说，VM加VM code是主流趋势。