Лекция 3 (Лекции (2009) (Саша Федорова)), страница 2

Вообще говоря, поведение квазистатических обьектов во многом похоже на поведение статическиз обьектов(переменные, обьявленные в main, живут, как правило, не сильно дольше остальных)

Persist

Сохраняемый обьекты данных – обьекты даных, которые могут сохраняться и восстанавливаться из внешней памяти.

Примеры ЯП, где сохраняемые обьекты входят в ЯП: Java, C#(часть .Net)

ОБЛАСТЬ ВИДИМОСТИ(ОБЛАСТЬ ДЕЙСТВИЯ)

Область видимости(область действия)- часть программы, где действует обьявление(определение в ЯП со статической типизацией)

Обьявление:

ИмяТип данных

(это понятие касается лишь тех обьектов данных, у которых есть имена)

В статически типизированных ЯП:

• Определяющее вхождение имени– как правило, должно предшествовать использованию, но не всегда(Forward Declaration)

• Использующее значение – произвольное число раз входит в программу

В Паскале определяющим является вхождение, задающее Тип Данных.

В Си и С++ - обьяление.

Пример

Один из самых распространенных областей действия является блок(как правило, блоки вложены друг в друга)

i: integer - в каких констекстах может существовать?

1. Блок (заголовок: program/procedure)var…

Begin … end ,,,

1. Формальный параметр у функции или процедуры

2. Запись: record i: integer

Итак.

Понятие обьекта данных

- зависит от ЯП

- четко определяется синтаксически

В любом ЯП, разумеется, существует свое понятие области действия.

Что такое перекрытие имен? Это ситуация, в которой в одной области действия одному имени соответствует более одного вхождения. Перекрытие имен допустимо не во всех ЯП, всюду оно допускается лишь для процедур и функций.

Пример

Void f();

Void f(int)//=> одно определяющее вхождение

В Ада, С++, Lava, С#, Delphi правила выбора статические, все разрешается в момент трансляции.

Само понятие перекрытия имен настолько важно, что присутствует почти во всех ЯП. С другой стороны, в Обероне его нет(значит, оно не является критичной технологической потребностью?)

Взаимодействие различных областей действия

В случаее, когда области действия вкладываются друг в друга, ситуация не является перекрытием, так как выбирается «более близкая», то есть более вложенная.

Скрытие имен – ситуация, при которой определяющее вхождение внутренней области скрывает определяющее вхождение внешней области.

Таким образом, существует 3 случая, когда одному имени соответствует несколько обьектов данных:

• Перекрытие(overwriting)

• Сокрытие(hiding)

• Перегрузка()

Пример гипотетического процедурного ЯП

procedure p;

i:integer;

procedure p1;

i:integer; (*)

begin

p2;

end p1;

procedure p2;

begin

i==-1;

end p2;

begin

i:=0;

p1;

p2;

end p;

Сколько у нас использующих вхожлений имени? 2.

В случае статического обьекта данных поиск определяющего значения происходит статически. В точке (*) кмпилятор должен выдать предпреждение о неиспользуемой переменной.

Замечание. В ЯП со статической типизацией и со статическими обектами данных понятие времени жизни тесно связано с понятием обьекта даннных, который это время жзни определяет.

Пункт 2. Понятие виртуальной машины ЯП

По определению, виртуальной машины не существует. 

Виртуальная машина – это гипотетическая машина, языком готорой является соответствующий ЯП, позволяющий описывать поведение программ.

Пусть существует машина, у которой машинный язык служит оператором ЯП.

СССР: Институт Кибернетики, академик Глушков.

«Мир1», «Мир2», «Мир3».

У «МИР» маинным языком был язык-аналитик, являющийся аналогом языка Алгол-60, в нем присутствовала возможность символьного дифференцирования(для инженерных расчетов ).

Были и другие прототипные реализации ЯП.

Первый опыт: Паскаль

70-е гг – популярность ЯП Паскаль.

Калифорния, Сан-Диего. UCSD-Pascal. Требовалось М машин, а значит, М трансляторов с языка Паскаль. Они использовали ПОЛИЗ(его аналог) для паскаля – пи-код – на нем было удобно транслировать.

P-code  Pascal

Получился первый вариант транслятора.

Программа => компилятор => P-code => M интерпретаторов P-code

Система интерпретации P-code превращалась в виртуальную машину.

SmallTalk

Придумали байт-код, в который транслировался код SmallTalk. Затем байт-код интерпретировался. Везде, где стоял byte-код, стоял SmallTalk-овская виртуальная машина. 

Java-машина

Принцип WORA(write once read anywhere). Разрабатывалась JVM, использующую байт-код в качестве интерпретатора.

CLR  MSIL(Microsoft Intermediate Language) – гипотетический код некой стековой машины.

Основное отличие в том, что не существует виртуальной машины для MSIL. Вместо этого осуществляется JTT(Just In Time Translation). Полученный бинарный код, таким образом, сразу выполняется и сразу загружается в стек, чтобы ничего не терять. Поэтому в первый раз программа выполняется медленнее, чем в последующие разы.

Пример. Классический Visual Basic – язык с динамической типизацией – проще интерпретировать, чем компилировать. Очень маленький .exe-файл – это промежуточный код, то, что запускает интерпретатор этого кода. А затем этот маленький код превращается в .exe-файл, не требующий интерпретации времени выполнения.

Поняте виртуальной машины оказалось полезным и с практической стороны: это очень работоспособные системы, они существуют и поныне.(мы говорим об абстрактных терминах, забывая об уровне реализации)

Пункт 3. Схема рассмотрения ЯП

Как известно, почти каждый сложный программный проект не укалдвается в обещаемые сроки выпуска.(Microsoft – не единственный тому пример)

Зачастую проблема заключается в сложности из-за семантического разрыва между архитектурой компьютеров и реальными обьектами.

Задача – сформировать понятия таким образом, чтобы обьект в программе соответствовали обьектам реального мира. На базе абстракций, предоставляемых используемым ЯП, нужно доходить до реальных моделей.

Схема рассмторения

Базис

-скалярный базис(в него входят те базисные конструкции, что не имеют составных частей: протые ТД, встроенные операции и т.п.)

-структурный базис(входят составные типы данных, операторы и т. д.)

Интересно, что при всем богатстве выбора императиыне ЯП почти не отличаются друг от друга. Зачем же придумывать новые ЯП, если уже есть? Это – уровень L0, а главное – построить некую иерархию из абстракций(на базе существующих абстракций – новые абстракции=процедуры+функции, создание новых типов данных). ЯП отличаются друг от друга именно средствами развития.

Достаточно ли этого? Нет, необходим еще 1 аппарат.Возьмем, к примеру, С. Есть ли в нем средства развития новых абстракций? Да, есть.

XAB – интерфейс на Си с Х-сервером/клиентом.

Xt –X-toolkit.

Итак, средства развития в Си присутствовали. Чего же не хватило? В С++ появились средства защиты новых абстракций. При Си-шном подходе такой защиты не было.(имеется в виду не защита от взломов, а защита от «дурака», то есть самого программиста)

Глава 2. Скалярный базис ЯП.

Простые Типы Данных(ТД)

Простые ТД

• Арифметические ТД

  • Целочисленные ТД

  • Вещественные ТД

    • плавающие

    • с фиксированной точкой

• Булевые ТД(всего 1): true, false

• Символьный тип(вообще говоря, несовместим с целочисленными ТД – это «приблуда» языка Си)

• Ссылки/ указатели(на базе арифметического, булевого и символьного типов) – идут, вообще говоря, отдельно

• Ограниченные типы данных

• Тип-перечисление

• Тип-диапазон

Замечание. Строки – составные типы данных.