лекции (2008) (Фингеров Александр_ Кононов Алексей_ Кузин Сергей), страница 8

ADDRESS

Идея была следующая – был оператор, который и передавал управление: PROCEDURE TRANSFER (VAR COR1, COR2:ADDRESS). Теперь необходимо запоминать кроме адреса возврата еще и состояние локальных переменных (в стеке). При вызове оператора мы должны восстановить весь локальный контекст. Есть адрес в процедурной памяти, где сохраняется все. Перед тем как запустить программу необходимо инициализировать ее контекст. Такая процедура называлась NEWPROCESS(P:PROC; VAR COR:ADRESS (адрес в котором сохраняется); N:INTEGER (сколько памяти нужно отвести подпрограмме на контекст – это знает только сам программист)). Таким образом вызов довольно низкоуровневый. Это говорит о том, что Клаусу Вирту не удалось сделать простую и низкоуровневую процедуру для вызова сопрограмм. Была еще некая процедура IOTRANSFER, один из аргументов был номер некоторого прерывания – процедура вызывается в тот момент, когда происходит некоторое прерывание.

В современных языках отсутствует, а введено понятие параллельных процессов. Поэтому возникает вопрос введения этого механизма в базис языка. Тогда встает проблема, связанная с производительностью при работе со средствами параллелизма уже встроенными в систему.

Пункт 2. Передача данных в процедуры. Механизм передачи параметров.

- при возврате из функции

- при передаче параметров

- через глобальные переменные

Нас будет интересовать второй пункт.

- in_out семантика передачи параметров (отвечает на вопрос - что именно происходит)

- способы/механизмы передачи параметров (отвечает на вопрос - как именно)

CALLER CALLEE

In ->

Out <-

In_Out <-> нам нужно и входное значение, и мы можем поменять значение соответствующего параметра.

Механизм передачи параметров это реализация. А семантика – передача параметров с точки зрения ЯП, не вникая в его реализацию. В ЯП высокого уровня мы будем говорить именно о семантике передачи параметров.

Использование ключевых слов in, out, inout:

Function ABS(x: in REAL) return REAL; (мы не можем поменять значение x.)

Procedure MAX_INT (A : in ARR, max : out real, index : out integer); (max, index – должно быть присвоено некоторое значение при выходе)

Procedure SWAP (x,y : inout T) (и читается, и меняется значение)

При этом в современных ЯП фиксируется именно механизм передачи параметров.

• по значению

• по результату

• по значению/результату

• по имени

• по ссылке

Есть фактический и формальный параметр. При передаче параметров в момент вызова функции происходит связывание формальных параметров с фактическими. Есть 2 момента связывания – момент вызова и момент возврата.

Связывание по ссылке – это связывание в момент вызова. Связь, в таком случае, не разрывается до момента выхода. Под формальными параметрами понимаются некоторые переменные, которые почти эквиваленты локальным переменным. Самый простой способ их расположение – на регистре процессора, в стеке.

В первой реализации Фортрана формальные параметры располагались в области видимости, а реализовались в сегменте данных. Формальные параметры это в общем случае локальные параметры.

1. Что такое передача по значению? Фактический параметр копируется в формальный при вызове. (В Си и Java только по значению)

2. В фактический параметр копируется значение формального параметра при возврате. (передача параметров по результату.)

3. Фактический параметр копируется в формальный при вызове и формальный в фактический при возврате. (В некоторых вариантах Фортрана это использовалось)

4. Передача параметров по имени. Похоже на макроподстановку, правда более сложный. Фактический параметр подставляется на место соответствующего формального параметра. Например, есть массив А, передаем A[i]. Везде подставляется A[i]. Если изменится i, то изменится и значение.

1. По ссылке(адресу) – адрес объекта передается по значению.

С точки зрения семантики нам достаточно 1-3. Но с точки зрения эффективности – нет. Например, передача массивов.

Procedure swap(a,b)

Intger a,b; (ключевого слово value нет, значит передается по имени)

Begin

Integer tmp;

Tmp := a; a:=b; b:=tmp;

End;

Это не работает. Почему? Посмотрим, первый меняется a. Представим

Array 1..N of integer

I:=1;

Swap(A[i], i); - это работает правильно.

Swap(I, A[i]); - это не работает, так меняется i, а после этого A[от нового значения i].

Лекция 17

In, out, inout семантика

1. По значению.

2. По результату.

3. По значению и результату.

4. По имени.

5. По ссылке.

Почти во всех языках программирования реализован способ передачи по значению. (С – по значению.)

С++ - по значению + по ссылке (для ссылок). Дает возможность передачи константных объектов, константность обеспечивает неизменность значения в пределах блока. Если объект объявлен как const, то это гарантирует, что он не изменит свое значение. Если объект объявлен глобальный – то это просто напросто константа. А если сопоставлен параметру, то это означает не то, что параметр константен, а то, что передаваемый объект не изменяется. Если функция объявлена как void f (T&); - то функции нельзя передать константный объект, даже если он реально не изменяется. Это передача объектов out/inout, для in следует использовать void f(const T&). Если void f (T); - то передаем по значению.

Pascal, Modula-2, Oberon (Oberon2) – по значению, по ссылке (параметры переменные). Способ передачи по ссылке обеспечивает полный доступ, таким образом, в этих языках нет защиты на запись.

Ада – перед параметром может стоять одно из ключевых слов – in, out, inout:

Procedure P (x:in T (менять нельзя); y:out TT (может меняться, при этом изменится фактический параметр); z:inout T(может меняться, при этом изменится фактический параметр, при этом требуется, чтобы было значение у параметра)).

В Аде 95 вернулись к способу, который так или иначе реализован почти во всех языках. Они либо реализуют передачу по значению, либо по ссылке.

Procedure P(x,y: out T) is

Begin

X:= …; raise ERROR; Y:=….;

End P

P(A,A);

Если параметры передаются по ссылке, то значение А меняется, а если по результату – то не меняется.

Java – по значению. По значению передаются простые типы данных, а все остальные объекты – по ссылке. Для всех простых in-семантика, а для остальных – inout-семантика. Если стоит final (например, final int y) – это значит, что менять значение нельзя. Таким образом, можем проконтролировать inout-семантику. Например, хотим написать функцию, которая меняет значение параметра. На первый взгляд, нельзя написать такую функцию, если параметр простого типа. В языке есть функции и процедуры, а начиная с языка Алгол-60 это разница исчезла. Процедура или функция различаются наличием побочного эффекта. Основным назначением процедуры является побочный эффект. Сразу возникает вопрос, а что же функция? Побочный эффект в функции это не приятная вещь. В итоговом варианта Ады остались только такие виды функций и процедур:

Function F(x: T) return T;

Procedure P(x: out T, inout T);

А такой вид :

Procedure FF(x: inout T); return T;

был исключен.

В Java для каждого типа данных есть класс-обертка (в пакете java.lang).

void integer f (intrger V){ v= -1;}

Int a;

Integer v= a; (значение a завернуто в переменную v)

f (v);

a= v + 1; (обратная распаковка)

В C# все параметры по умолчанию передаются по значению. Но есть модификаторы ref и out, которые реализуют передачу параметров по ссылке.

Void f(ref int a) {a =-1;} (передача по ссылке)

От ref параметра требуется семантика inout. Однако если передадим неинициализированную переменную, то компилятор выдаст ошибку.

Void g(ref X y)

{

Y = new X();

X a;

}

g (ref a); - скажет, что не соответствует семантике inout , так как a должна быть инициализирована. Лучше объявить функцию g следующим образом:

void g(out X y);

В языке Delphi :

Procedure P ([var] a: X);

Список аргументов переменной длины.

Printf (“%d, %d = %s”, a ,b+1, str);

Сишные макросы для функций с переменным числом параметров:

va_list

va_start

va_next

va_end

Недостаток - ненадежность , если, например, str – не строка. И можем получить ошибку сегментацию памяти, или программа вообще продолжит работу.

У класса cstring есть формат format(“ ”, …); Несмотря на то, что есть функции << и >> в С++, программисты на этом языке все равно продолжают использовать функции языка Си.

Например, на языке Оберон вызов функции языка Си printf(“Count = %s\n”, i); будет соответствовать следующий код: