元程 (Metaprogram)

操作程序的程序。

定义

元程序是以程序为输入、以程序为输出的程序。

程序 → 元程序 → 程序

凡是对程序本身进行分析、变换、生成的程序，都是元程序。

三类形态

形态	时机	示例
编译时	源码 → 源码	宏、模板、代码生成器
加载时	链接/加载阶段	AOT 织入、linker script
运行时	程序执行中	反射、动态代理、JIT

本质

普通程序操作数据，元程序操作程序。

普通程序: 数据 → 逻辑 → 数据
元程序:   程序 → 逻辑 → 程序

程序在元程序眼中，不过是另一种形态的数据。

经典范式

• 宏系统 — 语法扩展，编译时展开（Lisp macro、Rust macro）
• 代码生成 — 从描述生成源码（protobuf compiler、parser generator）
• 反射 — 运行时检查与修改自身结构（Java reflection、Go reflect）
• 模板元编程 — 利用类型系统在编译时计算（C++ template）
• AOP — 横切关注点织入（AspectJ、Spring AOP）
• 程序综合 — 从规约自动生成程序（program synthesis）

元程的元程

元程本身也是程序，也可以被元程操作。这种自指性（self-referentiality）是元编程的核心魅力——也是复杂性的根源。