根据 Toby Davies 论文 Homoiconicity, Lazyness and First-Class Macros 的说法，反射（Reflection）其实是通过允许在运行时存取法式数据，以改动法式行为的法式设想手艺[1]。他认为，反射其实是一种“语义同像（Semantic Homoiconicity）”。具有语义同像性的语言必需把法式中的一些内部形态，好比符号表、指令指针，表露给法式员。如许，法式员就能够把那些工具当做 First-Class-Value 而很容易地操做它们。
如许看来，反射并非一门语言中需要的特征：因为请留意，反射原来就是一种在运行时（Runtime）展示出来的行为罢了，而大大都静态语言在编译时，就把反射所需要的信息给剥离了出来（想一想，为了利用 gdb 调试，我们是不是还得额外添加一个 -g 选项，让 gcc 保留调试信息？）。所以说，供给反射那种特征，无外乎是出于为了进步消费力、进步编程时的灵敏性等考量。
进步消费力？进步编程时的灵敏性？口说无凭，你能处理几个例子么？稍安勿躁，我将用我最喜好的两个语言 Ruby 和 Scheme 来为你演示那种魔法。
Ruby 里面有个叫
what_methods的 gem，它的用处如下：
irb> require what_methods => true irb> [1, 2, 3, 4].what? 4 [1, 2, 3, 4].last == 4 [1, 2, 3, 4].pop == 4 [1, 2, 3, 4].length == 4 [1, 2, 3, 4].size == 4 [1, 2, 3, 4].count == 4 [1, 2, 3, 4].max == 4 => [:last, :pop, :length, :size, :count, :max]有没有觉得很奇异？其其实 Ruby 中实现如许的功用十分好做，可能只需要数行代码：
class Object def what?(value) methods.select do |method| begin dup.send(method) == value rescue false end end end end起首我们翻开 Object 类，让每个 Ruby 对象都有 what? 办法，然后我们通过 methods 办法获得对象的所有办法构成的数组，利用 select 高阶函数选出契合要求的办法。有的办法不是无参的，所以我们加上异常处置 begin..rescue..end 来躲避 ArgumentError ；用 dup 办法深拷贝对象，制止毁坏性办法改动原对象形态；挪用 send 办法，施行办法挪用并判断返回值能否为我们期望的 value 。
我们无妨来测试一下我们写的 what? 办法：
irb> the_fuck = 123 => 123 irb> "123".what? the_fuck 123=> [:to_i, :to_f, :to_r, :to_c] # to_i 向 Integer 转换 # to_f 向 Float 转换 # to_r 向 Rational 转换 # to_c 向 Complex 转换恩，仿佛能够一般利用，给出的成果也十分合理；至于尺度输出中乱入的123，那是因为反射出的办法中有个用于将对象输出至 $> 的 display 的办法，它也被我们挪用了。
你也许会说：“啊，那只是一些投契取巧地 trick ，那种魔术不敷以震撼我。”你无妨深切研究充溢着 Reflection 的 Ruby on Rails 的源码——那也是 Ruby 界公认的用元编程（Metaprogramming）进步消费力的更佳理论。但我如今要打住对 Ruby 的讨论，而转而用 Scheme 为你展现一个更为巧妙而奇异的“魔术”：若是你觉得操做符号表幼稚而浅薄的话，我们来看看在运行时操做“指令指针”会有什么样的图景。
“指令指针”，狭义上来说就是EIP、PC，也就是下一条要施行指令的地址，但说广义了，或者说素质上来说，就是法式的运行流。R5RS 中那么描述 Scheme 语言：
Scheme 是第一种被普遍利用的，采用第一级逃逸过程（Escape Procedure）的法式设想语言。第一级逃逸过程能够合成所有已知的挨次控造构造。
在大大都其他语言中只在幕后起感化的继续，在 Scheme 中也拥有“第一级”形态，那是 Scheme 的一个独树一帜的特征。继续能够用于实现大量的差别高级控造构造，如非部分退出（Non-local exits）、回溯（Backtracking）和协做法式（Coroutine）等。
Scheme 中的“指令指针”，就是继续（Continuation），在运行时操做那些 continuation ，最常利用的就是 call-with-current-continuation ，也就是我们常说的 call/cc 。
领会 Lisp/Scheme 的法式员必然晓得，我们写代码的时候是没有像 C 语言那样的 return 关键字让我们能够间接跳出函数。但 call/cc 的维基词条上就给出了若何用继续来实现 C 气概的 return 。
(define (f return) (return 2) 3) (display (f (lambda (x) x))) ; displays 3 (display (call-with-current-continuation f)) ; displays 2代码量少得可怜，不外良多同窗仍然不知所云。简单来说，我们能够把最初一行代码笼统地看成 (display e) ，此中 e 是 (call/cc f) 对吧？
为了求值 (display e) ，我需要对参数求值，那时候就有一个继续（记为
c1c_1）——理论上来说，对任何一个表达式求值，都有一个继续在期待那个表达式的值：我希望得到求值表达式 e 的成果。对 C 语言函数挪用机造比力熟悉的法式员在此时应该有如许的觉解：若是表达式 e 是函数挪用的话，我们需要施行压栈操做，此中，我们需要把 caller 的 EIP 也给压入栈中，以便 e 求值完毕后，能返回到 caller 中。
如今，我们求值 e ，即 (call/cc f) 。此时的 current-continuation 是啥？就是
c1c_1。call/cc 把那个继续传递给函数 f ，也就是施行 (f c1) ，留意 Scheme 中的 Continuation 是 first-class 的，那也就意味着你能够把它当参数传递。同时也需要留意，挪用 (f c1) 的时候也会有个继续——类比一下，C 语言的函数挪用会压栈——但那里的挪用是 tail-call ，产生的继续是能够归约到
c1c_1上去的。
我们进入 f 的内部，需要求值 (return 2) ，留意，那里也有一个继续
c3c_3期待着那个表达式求得的值。不外你还记得吗？我们传入的 return 不外是一个继续、一个逃逸过程。对逃逸过程的应用，招致法式会忽略表达式其时起感化的任何表达式——
c3c_3被无情地忽略，然后把 2 放到
c1c_1处的 EAX ，然后弹栈，回到
c1c_1那里的 caller 中去。如许，(display e) 那里求得 e 的值就是 2 ，而不是我们料想中的 3 ！
那里，我用了 C 语言的函数挪用机造做了简单的类比，那是为了让各人有了如许的印象：原来应该对法式员通明的机造，如今却表露给了法式员，使得我们有才能去把持它，让它可以更灵敏地完成我们的工做。
所以说，反射那种工具，确实毁坏了封拆的初志，但他们两者之间并非绝对的对立。想一想，我们封拆、隐藏细节、成立笼统屏障，无外乎都是为了降低法式的复杂度——那是工程上的折衷，因为面临廊腰缦回的法式构造，人脑太不敷用了。但是在大量的理论中我们发现，我们笼统出来的通用形式并非银弹，良多问题在它构建的框架之下处理起来就十分费事——若是 C 语言仅仅根据通俗的压栈去向理函数挪用，那么立即是
(λx.(xx)λx.(xx))(\lambda x .(x \ x) \ \lambda x .(x \ x) )如许能在
O(1)O(1)空间内完成的 tail-call ，也会形成仓库溢出。
所以有了反射那么一手，把良多难以预测的问题留到运行时，动态地去考虑去处理。那也就使得我们在穷途末路时，还能够有一道后门开着让我们大模大样地进入。
Reference：
[1] Toby Davies, Homoiconicity, Lazyness and First-Class Macros.
[2] 王咏刚 译，算法语言 Scheme 修订^5陈述
[3] G. E. Revesz，
Lambda-calculus, Combinators and Functional Programming
青烟