лекции (2011), страница 3

Иногда он еще называется блоком.

begin s1; … ; sn end [Паскаль]

{ …………………… } [Си, C++ и другие]

Не во всех языках был реализован составной оператор. Во многих языках(АДА, Модула 2, Оберон) отказались от понятия составного оператора, там группа операторов явно замыкается специальным оператором.

Например:

IF (TRUE)

<OPERATOR1>

<OPERATOR2>

...

<OPERATORN>

END

Условные операторы и многовариантные развилки. Циклы. Оператор

перехода, связанные с им проблемы и способы их решения в современных

ЯП.

IF

С,C++:

if (B) then

Operator1

else

Operator2

АДА:

if B then

S1;S2;S3;...

End if

Оберон:

IF B THEN

S1;S2;S3;S4...

ELSE

S1;S2;S3;S4...

END

Оператор выбора - дискретный случай.

в Паскале:

Case Expr of

список вариантов, Вариант имеет вид const: оператор;

End

В чистом Паскале нет else(default) константы.

В С, C++, Java, C#:

switch (expr) of {

case 1: ... break;

...

case n: ... break;

default: ... break;

}

break - указатель на переход на конец структуры, если его нет, то дальше выполнится следующий case. Если в С++, С, Java - break было писать не обязательно после каждого case, то в С# стало обязательным (ошибка компиляции). Если в С# мы хотим после завершения данного case перейти на следующий надо использовать оператор перехода.

Модула - 2:

CASE expr OF

Список значений1: s11; s12; … ; s1N |

Список значений2: s21; s22; … ; s2N |

….еще списки значений

ELSE ……

END

Ввиду возникающей синтаксической неоднозначности со списком значений вводится спецсимвол – вертикальная черта |

Ада:

Case expr of

when <список констант иди диапазонов> => оператор1

...

when <список констант иди диапазонов> => операторN

when others => операторы

End case;

Операторы циклы.

Выделяют 4 вида цикла:

1. Пока

While B loop .. End loop (ADA)

WHILE B DO .. END (Modula - 2)

While (B) S(C, C++)

While B do S(Pascal)

2. До

REPEAT UNTIL B; (Modula - 2)

do S while (B); (С, C++)

3. FOR

for v:= r1 to t2 do S(Pascal).

for(e1; e2; e3) S; (C++, C)

в Java, C# аналогично С, только там на каждой итерации осуществляется квазистатический контроль, то есть A[i] - должен на самом деле существовать, чтобы не вызвать ошибки.

FOR V:= E1 TO E2[STEP E3(целое значение)] DO END(Модула - 2) - можно было задавать шаг. Он мог быть как отрицательным так и положительным. E1, E2 - типы, к которым применима операция сложения и вычитания.

В 1993 - вышел Оберон - 2, который по идее является минимальным полным языком для написания любой программы, куда вошел и цикл for.

for v in <диапазон> loop .. end loop

for i in A'RANGE loop S:= S + A(i); end loop

for i in A'FIRST..A'LAST loop S:= S + A(i); end loop; (Ада)

4. Бесконечный цикл

LOOP

... IF B THEN ... EXIT

END (Модула - 2)

while (1) {... break...}

for(;;) {... break ...} (C++, C)

Loop

...

when B => exit

...

end loop (Ada)

goto - перейти на помеченное место в программе. В Модуле - 2, Java.

Обероне отсутствует.

Для организации не локальных переходов:

setjmp, longjmp – В Си++ используются для обработки ошибок.

throw, trace – Обработка исключений

Также существуют специальные операторы для организации параллелеризма

Lock(obj) {блок} – Си#. Поток управления блокируется, если блок кем-то используется

accept, select – Ада

Особенности реализации циклов-итераторов в современных ЯП.

Очень полезен. Когда мы ищем максимальный и минимальный элемент контейнера, например.

Представим себе массив:

int[ ] a = new int[N];

for(int i=0; i<a.Length; i++)

{

Что-то делаем с a[i]………

}.

Не лучший способ записи. Результат может зависеть от порядка просмотра.

a[i] – это всегда некоторое вычисление. Что есть в C#, а в С не будет никогда? Конечно, проверка выхода за границу массива.

foreach(double v in a)

{

.............

};//управляющая переменная v просто последовательно принимает значение элементов массива.

Так как квазистатический контроль на каждой итерации цикла считается неэффективным в С# был придуман еще один вариант цикла for - особая форма цикла.

foreach (T o in C) S;

int a[];

foreach (int x in a) S = S + x;

C - произвольная коллекция.

тип T должен наследоваться от IEnumerable, в которой входит такой метод, как получить следующий элемент. В Java сей цикл был реализован в 2005 году.

В общем случае контейнер языка C# - это класс, поддерживающий интерфейс IEnumerable. И компилятор будет обрабатывать конструкции подобных классов специфическим образом.

GetEnumerator(); //выдает iterator, нужный для пробегания по элементам, а не по индексам.

Также у класса поддерживающего интерфейс IEnumerable, есть свойства Current и метод MoveNext()

Создатели языка Java сделали еще метод hasNext().

Java

используется для поэлементного просмотра коллекций (цикл for-each). Она имеет вид;

for (T v:Coll)S

Здесь Coll — коллекция элементов (типа T или приводимых к типу T).

Переменная v на каждой итерации цикла принимает значение очередного элемента коллекции.

Для того, чтобы объекты класса-коллекции могли появляться в цикле for-each, класс должен реализовать интерфейс Iterable

4. Процедурные абстракции

Подпрограммы и сопрограммы. Операторы возврата и возобновления.

Подпрограммы

Почему «подпрограмма?» Управление входит в подпрограмму только через имя блока. И возвращается туда, где была вызвана подпрограмма, и ни в какую другую точку вернуться не может.

CALLER – вызывающий подпрограмму(надпрограмма)

CALLEE – вызываемая подпрограмма

Сопрограммы

Впервые механизм сопрограмм был придуман для компилятора COBOL.

При вызове сопрограммы управление передается в точку, непосредственно следующую за местом, где оно покинуло сопрограмму.

Сопрограммы – фактически квазипараллельные процессы.

Модула-2

Вызов сопрограммы аналогичен длинному переходу на некоторый абстрактный адрес, по которому находится команда сопрограммы, с которой нужно начать выполнение. Но, помимо этого, нужно ещё как-то запомнить адрес возврата и другую служебную информацию, передать входные параметры, наследуется часть контекста. Для этой цели Вирт в своём языке Модула-2 ввёл тип данных ADDRESS (то же самое, что и

«void *»).

Этот тип данных является потенциальной дырой в системе безопасности, т.к. любой указатель «Т *» автоматически приводится к «void *», и возможно обратное явное преобразование «Т *» = (Т *)«void *».

Итак, в Модуле-2 вызов сопрограммы имеет такой вид:

NEWPROCESS(P, C,N);

Где P – процедура без параметров типа PROCEDURE, который является встроенным, C – переменная типа ADDRESS. N - размер области для «запоминания» информации. Область начинается с адреса C

PROCEDURE NEWPROCESS(P : PROCEDURE; VAR C : ADDRESS; N : INTEGER);

Передача управления от одного процесса другому на уровне сопpогpамм осуществляется процедурой "Передать управление от процесса P1 процессу P2". В Модуле-2 эта процедура выглядела как

PROCEDURE TRANSFER(VAR P1,P2 : ADDRESS);

При этом в переменную P1 записывается запись реактивации этого процесса, а значение переменной P2 определяет запись активации процесса P2.

RESUME; – оператор языка.

В современных языках сопрограммы трансформировались в понятие потока.

.Net Thread Квазипараллельный поток

C# 2.0:

foreach(T x in C)

Тип T должен реализовывать интерфейс IEnumerable. Этот интерфейс содержит метод GetEnumerator(), который возвращает объект некоторого типа, который должен реализовывать интерфейс IEnumerator со свойствами Current, методом Reset и методом bool MoveNext(). Любой класс, поддерживающий интерфейс IEnumerable должен содержать класс, поддерживающий IEnumerator.

yield-операторы в C# 2.0:

yield return <expression>;

yield break;

Итератор – процесс(сопрограмма), выдающий последовательно очередные элементы коллекции тогда, когда они понадобятся. yield-оператор используется в блоке итератора для предоставления значения объекта перечислителя или для сообщения о конце итерации. Т.е. это не простой «return» или «break», а оператор, совмещающий в себе дополнительно работу по переходу между сопрограммами (от процесса-итератора в

основной процесс). Выражение expression вычисляется и возвращается в виде значения объекту перечислителя; выражение expression должно неявно преобразовываться в тип результата итератора.

Public class List

{

//using System.Collections;

public static IEnumerable Power(int number, int exponent)

{

int counter = 0;

int result = 1;

while (counter++ < exponent)

{

result = result * number;

yield return result;

}

}

static void Main()

{

// Display powers of 2 up to the exponent 8:

foreach (int i in Power(2, 8))

{

Console.Write("{0} ", i);

}

}

}

/* Output:

2 4 8 16 32 64 128 256 */

С точки зрения современных языков программирования сопрограммы оказались глубоко зарыты в потоках и в итераторах. Явно остались лишь те подпрограммы, у которых есть 1 вход и 1 выход.

Процедуры и функции в современных ЯП.

Передача параметров: семантика и способы реализации.

• Через глобальные данные

• Через параметры

Виды формальных параметров(семантика):

• Входные (in) – должны быть определены до входа

• Выходные (out) – должны быть определены к моменту выхода

• Вх/Вых(InOut) – и то и другое

Способ передачи – способ связывания фактических и формальных параметров:

• По значению (семантика - in) (При вызове подпрограммы фактические параметры

копируются в Запись Активацаии)

• По результату (семантика – out) (При выходе из подпрограммы из записи активации

формальные параметры копируются в фактические)

• По значению/результату (семантика – InOut) (При вызове подпрограммы фактические параметры копируются в Запись Активацаии, При выходе из подпрограммы из записи активации формальные параметры обратно копируются в фактические)

• По адресу(по ссылке) (семантика - любая) (При передаче по Адресу в Запись активации

копируется адрес фактического параметры. Именование и разыменование происходят

автоматически )

• По имени

В Pascal 2 способа передачи параметров – по ссылке и по значению.

Если у параметра присутствует Var, то объект передается по адресу. А если не присутствует, то по значению.

Ада83:

Квалификаторы: in, out, inout

Procedure P(int X:T;inout Y:T;out Z:T);

X может быть выражением типа T. Компилятор может вставлять квазистатические проверки. Эффект процедуры – модификация Y и Z. Каков способ передачи определяет компилятор (что не есть хорошо, т.к. различные компиляторы в одной и той же ситуации могут выбрать разные способы передачи, что приведёт к различной работе программ).

Запись активации

…..

……

Место для формальных параметров

Энтропия – явление, при котором программа может выдавать различные результаты при одних и тех же исходных данных. Если в программе есть энтропия, то это очень плохо. Очевидно, что при программировании на Ада риск энтропии значительно повышается, т.к. не известно какой способ передачи выберет в этот раз компилятор