QoBean的元语言系统（一）

QoBean是从元语言系统开始构建整个语言系统的，从本文开始，我开始讲述QoBean所理解的元语言。不过，不同的人、从不同的侧面所理解的“元语言”是不一样的，不必求同。

“QoBean的元语言系统”包括三篇，分别是：
　　－元语言系统基础，以及程序的基础元素
　　－元语言下的编程基本方法
　　－元语言的应用：虚拟执行环境

QoBean的SVN地址：
https://qomo.svn.sourceforge.net/svnroot/qomo/qobean


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// QoBean - Qomo's beans
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// documents group(chs) - Aimingoo, Zhe
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一、什么是元语言(Meta Language)
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“元(meta)”这个词到了中文里头，就非常难于说清楚。就好象当年蹦出来个“超类(super classes)”
就糊涂了一群人一样，“元类(meta classes)”以及类似的“meta xxx”也让人开心不起来。

有两个角度来看这个问题。一个是站在既有的知识上，例如你懂得了“类”，然后我就告诉你“所谓元
类，就是比类更高一级的、能产生类的类”。这种解释方法下，所谓“元语言”，就是“能产生语言的
一种语言”。

这第一种解释方法并没有错，例如最新的ECMAScript Ed4（也就是JavaScript 2）就是用元语言来定义
的。具体来说，ECMAScript Ed4规范就是用一种名为Ocaml的元语言来描述，该描述文档自身也就是一
份代码，可以被直接“编译”成为一种真实的、可直接使用的JavaScript 2的语言引擎。所以相对于JS2，
Ocaml就是一种元语言——当然，Ocaml是一种通用性元语言，不只是能“定义和生成”ECMAScript Ed4
那么简单。

第二种解释方法，则是站在纵深处，从一个领域的核心、本质出发进行说明。例如说，程序的本质是“算
法+数据结构”，所以对任意程序来说，所谓“元”，就是Algorithms和Data Structures，具体实现上，
在函数式语言中，Algorithms被统一成为Function；在面向对象语言中，数据结构被统一成Object。这些
所谓的“统一”，其实都不过是在两种元语言的“原子类型抽象”上的泛化或概括。

这又说得复杂了，什么是“原子类型抽象”呢？我杜撰了这个词，我希望说明，可能“数据类型”不是字
节、双字节这样的面向机器结构的，也不是“对象”、“类”这样面向抽象系统的。“数据类型”仅只是
“算法”所面对的“目标”。当数据是x时，算法就是那个f(x)；当数据是m时，f()就不适用了，得是T(m)。
再反过来，当算法是Z()时，数据还会是x或m吗？不是。所以，数据与算法是伴生的，不同的算法、不同
的数据之间有机地结合时，才是好的程序。

所以第二种解释方法也是对的。我们可以说物质的“元”是分子、原子等等，也可以说物质的“元”是能
量。用这种方法来解释时，没有第一种解释法那样的“参考对象”，所以它的有效性或概念都取决于解释
者的“角度”，不同的角度有不同的说法，失去了“角度”的解释就没有意义——既不是对，也不是错。

那么QoBean如何定义“元语言”呢？QoBean对此有两项解释：
- 元语言定义程序(program)的基础元素：算法与数据结构
- 元语言说明编程(programming)的基本方法：代码的组织形式


二、QoBean中的基本系统约定
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1. 数据类型
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基于JS的基本观念，QoBean提出（运算性的）值数据，和引用数据两类。引用数据仅有“对象”一种，从
数据的角度上来说，函数也是一类“对象”。值数据包括三种基本数据：数值、字符串和布尔值，和一种
特定的、表达无数据的数据：undefined。


对象具有双重性，作为对象时，它是关联数组。所谓关联数组，即是如下形式的表：

 tbl = {
   name: 'table',
   x: 100,
   y: 100
 }

对象可以描述一个一般形式的索引数组，形式如下：

 tbl = {
   0: 100,
   1: 100,
   2: 100,
   length: 3
 }

或以直接量形式描述一个索引数组（普通含义上的JavaScript数组），也是一个对象，或对象的子类：

 tbl = [100, 100, 100];

2. 执行体
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QoBean在元语言级别上，所能理解的执行体只有“函数”。

函数作为执行体时，可以通过new运行“产生”数据——对象。其形式如下：
tbl = new f()

函数自身也可以产生函数：
foo = f();
或
foo = new f;
或
foo = new f();
上述三种形式在具体使用和f()的实现上略有不同。

函数具有双重性。当它作为执行体时——例如f()，表明执行函数；当它作为数据体时——例如f，表明
它是一个对象。二者的区别在于一个执行运算符“()”。

QoBean的元语言系统不理解其它的JavaScript语言元素，例如不理解语句，也不理解变量声明。但是理
解由上述“类型系统、执行体”延伸出来的概念，例如由函数延伸出来的闭包概念。

3. 动态执行能力
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QoBean要求基本系统具有动态执行能力，也就是动态分析(parse)和执行(execture)由基本语法特性（上
述“基本数据”和“执行体”）组成的代码文本的能力。在JavaScript中，也就是eval()这个方法。

由于QoBean理解函数中的闭包，因此也要求eval()理解这一特性。具体来说，QoBean要求：当eval()在
一个闭包中执行上述代码文本时，代码文本产生的闭包位于当前闭包链的未端。这里的闭包，包括JS中
的对象闭包与函数闭包两种。这意味着下面的代码，可能在打开的X对象的“对象闭包”的后面追加一
个新的闭包——这里的“可能”是指：这取决于eval()代码文本的内容：

with (X) eval(_CODE_CONTEXT);

4. 其它
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基本上来说，上面约定了JavaScript语言特性的一个非常小的集合。这个集合不包括Date、RegExp之类
的工具对象，也不包括语句或变量这些语法概念——不过QoBean理解“标识符”，没有标识符，元系统
是组建不起来的。

在这个最小的语言特性集合上，QoBean开始构建自己的语言系统——这也意味着，只需要拥有这些最小、
最简的语言特性，其它语言或其它的JavaScript实现版本、子集等，也可以按照同样的方式构建同等能
力的语言系统。这也就是“元语言”最诱人的地方。


三、元系统
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0、QoBean的元语言系统基本的编程结构
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包括：

  function Atom(atom) { }
  function Meta(func, baseMeta) { }
  function Unique(f) { }
  MetaObject = Function;
  MetaClass = Function;

1. 原子－元函数、元数据、元继承关系
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所谓“元数据”，就是独立的、独一无二的一个数据体。简单的说，你可以“元化（使之变成元）”一
个数据，该过程通过Atom()来实现：

function Atom(atom) {
  return atom || {};
}

// sample
tbl = {};
tbl = Atom(tbl);

我们可以通过函数来实现自身的元函数，也就是产生函数执行体（而不是对象数据）的函数，例如：

function Func() {
  return Function.apply(this, arguments)
}

// sample
f = new Func();
alert(typeof f);

元继承关系通过Meta()和属性meta来实现，例如：

function Meta(func, baseMeta) {
  func.meta = baseMeta || arguments.callee;
  return func;
}

// sample：meta is meta for self.
Meta = Meta(Meta);

2. 友元
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表面上看，Atom()看起来象是一个多余的实现。但它是实现友元的一个非常好的途径。所谓友元，是
元A跟元B之间执有一种私有关系，二者之间可以互访数据。在QoBean的机制里，这通过Atom()来实现。
例如：

f1 = f2 = Atom();

f1 = function(atom) {
  var data = {  ... };

  return function() {
    if (arguments[0] === atom) {
      return data;
    }
    // ...
  }
}(f1);

f2 = function(atom) {
  var data;

  return function() {
    if (data === undefined) {
      data = f1(atom);
    }
    // ...
  }
}(f2);

在上述系统中，f1与f2之间都执有一个相互识别的凭证——一个通过Atom()得到的友元原子。通过该
凭证，f1可以向f2提供私有数据（反之也成立）。除此之外，系统之外的其它函数/对象都无法得到f1
中的数据。

3. 类系统
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元对象与元类是在元函数上的两个扩展。基本上来说，声明了一种“对象系统”的组织方式：类继承
模式。这种关系是可以识别的，例如obj是MyObject的一个实例、obj也同时是Object的一个实例。

function MyObject() {
}
// class register
Class(<baseclass>, 'MyObject');

// sample
obj = new MyObject();
alert(obj instanceof MyObject);
<pre></pre></baseclass>

在元系统中，并没有对类系统做任何实现。实现的代码在Class.js中。

4. 类类型系统
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你可以在Class()做类注册时得到一个类类型（你也可以忽略它）。类类型是一种“类系统”的组织方
式。类系统中也可以进行继承关系的识别，例如TMyObject继承自TObject。QoBean约定的规则为：

function MyObject() {
}
TMyObject = Class(<baseclass>, 'MyObject');

// sample
obj = TMyObject.Create();
alert(...)<pre></pre></baseclass>

在元系统中，并没有对类类系统做任何实现。实现的代码在Class.js中。

5. 唯一化
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你可以用Unique()函数唯一化一个对象，唯一化的好处是新对象与旧对象完全一样，但是修改新的对象
时，旧的对象不会同时被修改。举例来说：

obj = {
  data: 100
}

obj1 = obj;
obj2 = Unique(obj);

// init, same.
alert([obj1.data, obj2.data]);

// change the reference, the uniqued object was fixed.
obj1.data = 200;
alert([obj1.data, obj2.data]);

// change the niqued object, the <obj>,<obj1> no change.
obj2.data = 300;
alert([obj1.data, obj2.data]);
<pre></pre></obj1></obj>