Динамические возможности в статических языках - Философия программирования

Речь о языках типа С++, т.е. компилируемых в машинный код.
Под динамическими возможностями я понимаю в первую очередь динамическое(позднее) связывание (хотя может есть что-то еще?)
Из известного мне:
1. Виртуальные функции C++. В основе — некая таблица указателей на функции (vtbl), каждой функции класса ставится в соответствие некий идентификатор (номер), который используется для индексирования vtbl.
2. Сообщения Objective C. Отправка сообщения — это вызов функции objc_msgSend, которой передается уникальный идентификатор сообщения (вероятно, глобальный номер функции). Вызов осуществляется путем поиска по таблицам, похожим на vtbl, но, насколько я понимаю, там используется хеш-таблица или что-то в этом роде.
3. Сигналы и слоты в QT. Аналогично, при отправке сигнала вызывается функция activate_signal, аргументом которой является некий идентфикатор сигнала. Отличие в том, что в ObjC нет отдельной сущности "сигналы" (наверное, ближе всего к сигналам тип "селектор" — тот самый идентификатор функции).
4. Тип dynamic в C#. Принцип, насколько я понимаю, в общем тот-же — вызов метода превращается в вызов InvokeMember, в который передается имя метода в виде строки (я не настолько хорошо знаю C#, так что это я просто подсмотрел в какой-то статье).

Итак, предположим что разрабатывается некий язык программирования. Хочется объединить все эти возможности наиболее грамотно и красиво, и так, чтобы объединить все фичи всех перечисленных вариантов.

И еще — какие динамические возможности есть еще? Какие возможности вы хотели видеть в вашем языке программирования?

В общем, предгалаю пофантазировать не тему

. lookup метода по строковому идентификатору — это мелочи. Не мелочи — работа с типами аргументов. Что будет, если я при вызове функции у "динамического" объекта передам неверные аргументы (неверное число, неверный тип и т.п.)? Все это проверяется рантаймом. При компиляции в машинный достать "тип" функции по ее адресу/имени можно (хотя тоже не так просто, см. дальше). А вот как быть с типами передаваемых аргументов? Вы будете с каждым объектом таскать "тип данных"? В том числе для примитивных int/double и т.п.? А что будет со сложными (составными) типами? C++ еще сложностей добавляет — как формировать "массив" аргументов? Передавать ли туда сложные объекты или только данные по ссылке? Ну и после всего этого захочется глобальную оптимизацию по отпиливанию лишней информации о типах там, где она не нужна.

XC>И еще — какие динамические возможности есть еще? Какие возможности вы хотели видеть в вашем языке программирования?

Возможность получить аргументы функции в "нетипизированном" виде в точке вызова. Выглядит так:

//пример 1
public static function ignore(...args) : void {
  //игнорирует аргументы.
}

//пример 2
public function mkGuard(f : Function, onException : Function) : Function {
  return function(...args) : * {
    try {
      f.invoke(null, args);
    } catch (e : *) {
      onException(e);
    }
  }
}

Язык ActionScript 3.0. f.invoke — вызов функции с передачей аргументов в виде массива. Первый параметр — this, для примера не важен.

Еще для динамики может потребоваться подробная информация о типах во время выполнения. Особенно хорошо смотрится в сочетании с той же Function.apply()

//пример 3
var x : R = R.lift(someFunction, [arg1, arg2, 3, 4]);

Это из рабочего кода с небольшими изменениями. R — имеет метод value (получить значение) и методы для подписки/отписки на изменения. В результате x.value изменяет свое значение при изменении ar1 и arg2 (они типа R). Значение вычисляется вызовом функции someFunction на аргументах arg1.value, arg2.value, 3 и 4. Если смущает функциональный тип — могу передать объект и название метода. Возможность формирования аргументов вызова все равно потребуется. Как вы это планируете реализовать?

А само "позднее связывание" в динамике у меня практически нигде не используется. Вместо него если нужен "полиморфизм" — явно передаются сами функции (благо соответствующий тип есть). На позднее связывание оно чем-то похоже, но вместо "объект+адрес" передаются сразу те сущности, которые нужны.

XC>И еще — какие динамические возможности есть еще? Какие возможности вы хотели видеть в вашем языке программирования?

duck typing
изменение структуры объекта на лету (или в твоим терминах — изменение vtable в runtime-е из кода)
возможность собрать/разобрать произвольный код в runtime

XC>Здравствуйте, x-code, Вы писали:
XC>Речь о языках типа С++, т.е. компилируемых в машинный код.
XC>Под динамическими возможностями я понимаю в первую очередь динамическое(позднее) связывание (хотя может есть что-то еще?)
XC>...
XC>В общем, предгалаю пофантазировать не тему

Я в своём проекте использовал следующую модель(что-то типа "COM"):

Термины:
Программа — Проект когда он в виде исходного кода.
Приложение — Собранная программа(дистрибутив или уже установленная или работающая).
Прототип модуля — На подобии класса ООП.
Экземпляр модуля – На подобии объекта ООП.
Процесс(Windows) — Контейнер работающего приложения.

Описание:
Работающее приложение состоит из экземпляров модулей, связанных друг с другом интерфейсами:

Код(и прочее) экземпляра модуля хранится в прототипе модуля, сам прототип хранится в исполняемом файле (exe)
либо в динамической библиотеке(которая может подгружаться и выгружаться динамически).
Любой экземпляр модуля может создать другой экземпляр динамически, из известны в процессе прототипов,
и динамически к нему подключится.

Здесь(~500kB) более подробно но менее понятно, рабочая версия

Буду сильно благодарен за критику.

Здравствуйте, x-code, Вы писали:

XC>И еще — какие динамические возможности есть еще? Какие возможности вы хотели видеть в вашем языке программирования?

Паттен-матчинг и мультиметоды. Язык без одного из перечисленных для меня сразу попадает в разряд устаревших.

Здравствуйте, AlexCab, Вы писали:

Картинка зачетная. Не удивлюсь, если она станет популярной

Здравствуйте, x-code, Вы писали:

XC>4. Тип dynamic в C#. Принцип, насколько я понимаю, в общем тот-же — вызов метода превращается в вызов InvokeMember, в который передается имя метода в виде строки (я не настолько хорошо знаю C#, так что это я просто подсмотрел в какой-то статье).

Все несколько сложнее (ты, надеюсь, понимаешь, что динамика в шарпе вызовом метода не ограничивается?). Работу с динамиками компилятор шарпа преобразует в семантическое дерево, которое скидывает прямо в бинарный код (в виде набора вызовов статических фабричных методов). В рантайме дерево отдается биндеру, который это дерево использует для непосредственно исполнения. В простейшем случае — интерпретирует, в более сложных пытается что то скомпилировать, оптимизировать и т.п.

XC>Итак, предположим что разрабатывается некий язык программирования. Хочется объединить все эти возможности наиболее грамотно и красиво, и так, чтобы объединить все фичи всех перечисленных вариантов.

Если тебе нужна динамика в полный рост, ничего принципиально лучше шарпа я в этом плане не видел.