лекции (2011), страница 7

Один из недостатков перегрузки операций – несимметричность операндов:

a * b => a.operator*(b)

Так перегружаются операции в C#:

static T operator *(T t1, T t2) {………………………} ;//в шарпе – только статический.

Аналогично и с операторами преобразования: они обызаны быть статическими члеами:

static operator T(X a){…………………}

Итераторы и индексаторы.

Механизм индексаторов в C# - компенсирует отсутствие возможности перегрузки операции индексирования.

Синтаксис:

T this (I index){………………… }

Java – вложенные статические и нестатические классы

class Outer{

static class Inner{…….};

Нестатический блок-класс имеет ссылку на Outer.this

Inner in = this.newInner();//если мы пишем, естественно, внутри класса Outer.

А так – вместо this может стоять ссылка на любой оъект класса Outer.

Outer invoice;

Inner = invoice.newInner();

В Java2 появилось понятие локального внутреннего класса

Iterable f(object[] objs)

{

class Local: Iterable {int i; Local() {i = 0;}… if (i>objs) …}

return new Local(C);

}

Имеет мест доступ к локальным переменным функции, если в данном блоке не изменяются.

Iterable f(final Object{ } obj)

{

class Local Implements Iterable{

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

};

return new Local();

}

Такой класс не может быть сделан внешним.

Наличие локальных классов, заметим, позволяет более компактно записывать код.

Если локальные переменные final, то это значит, что они не могут менять своего значения в теле функции. сlosure(«захват» в переводе) – это замыкание блока. Означает, что локальные переменные блока остаются связанными, даже еси мы выходим из блока.

Делегат – прообраз функционального типа данных. Вызывать делегат – это значит по очереди выбрать все элементы из цепочки.

Пример.

delegate int Processor(int i);

Общий синтаксис:

delegate прототип функции

Наш делегат – это именно список функций.

В C# появились:

p = new delegate(int i) {……тело соответствующей функции………….}

Хитрость анонимных делегатов в том, что они тоже могут замыкать соответствующие переменные.

int k;

p = new delegate(int i){ return k+i; }

//переменная k попадает в замыкание, становится захваченной

Теперь p - это функция, которая к k прибавляет i.

int j = p(3);

k=1;

j=p(3);

Классы и стандартные библиотеки. Встроенные классы стандартной

библиотеки.

6. Инкапсуляция и абстрактные типы данных.

Понятие инкапсуляции. Единицы и атомы защиты. Понятие

абстрактного типа данных (АТД) и его достоинства.

Абстрактный тип данных = множество операций. (основной вид современного программирования)

Абстрактный тип данных - это набор процедур, объявленный в отдельном пакете. Здесь, оказывается, есть инкапсуляция:

• единицы инкапсуляции: тип или экземпляр типа

• атомы инкапсуляции: отдельные поля и члены типа или весь тип.

В большинстве языков программирования единица инкапсуляции – тип.

В языке Оберон есть защита отдельных членов, что позволяет по отдельности экспортировать отдельные поля.

Ада и Modula-2 инкапсулируют целиком весь тип: такая тактика вынуждает нас к полной инкапсуляции

Атомы инкапсуляции – минимально возможные данные, которые можно скрыть от пользователя. Для всех

класс – ориентированных языков атомы инкапсуляции – это поля класса, а таких языках как Ада, Модула – 2 – минимальным атомом является весь класс, то есть хороший программист на таких языках всегда использует абстрактные типы данных.

Инкапсуляция и логические модули. Управление видимостью.

Реализация АТД в модульных языках программирования (Ада, Оберон,

Модула).

М-2: скрытые ТД

DEFINITION MODULE STACKS;

FROM MYTYPES IMPORT T; //возможность получить доступ к типу, который описан в другом модуле

TYPE STACK; (*скрытый ТД*) //компилятор не знает, что это.

PROCEDURE PUSH

INIT

DESTROY

END STACKS.

DEF -> транслируется в SYM(таблица символов) и OBJ(реализация).

STACK ~ INTEGER или POINTER

TYPE STACK = POINTER TO STACKREC

STACKREC = RECORD … END

:= (shallow, copy), = (равно), # (не равно)

Ада 83:

приватный ТД (~скрытый ТД)

ограниченно приватный ТД

￿

package stacks is type stack is private;

… - описание всех заголовков.

private

… - описание всех приватных структур данных.

:=, =, /=

ограниченно приватный:

type T is limited privaty;

… - оперции.

private type T is … ;

Инкапсуляция и классы. Управление видимостью и управление

доступом. Пространства имен и инкапсуляция. Реализация АТД с помощью

понятия класса.

Управление инкапсуляцией:

• Управление доступом – C++, C#, D

• Управление видимостью – Java

Управление видимостью – «private»-членов как бы просто нет для других классов, они «невидимы».

Управление доступом – все не скрытые (не переопределённые) члены видны, т.е. компилятор постоянно «знает» об их существовании, но при обращении проверяются права на доступ. При попытке обращения к недоступному члену выдаётся ошибка.

Три уровня инкапсуляции:

1.public

2.private

3.protected

«свой» - член данного класса

«чужой» - все внешние классы

«свои» - члены наследованных классов

public разрешает доступ всем

private разрешает доступ только «своему»

protected разрешает доступ «своим» и «своему»

Если требуется, чтобы доступ к приватным членам был не только у «своего», можно для этой этого объявить нужную дружественную конструкцию в теле класса:

friend «объявление друга»;// Можно писать сразу определение. Другом может быть

функция или целый класс

friend «прототип глобальной функции»

friend «прототип функции-члена другого класса»

friend class «имя класса-друга»;// Все методы этого класса становятся дружественными

В Delphi, C#, Java друзей нет

В них реализованы этот механизм реализован немного по-другому:

Delphi UNIT

Java package

C# assembly

В Java по умолчанию пакетный доступ. Это значит, что использовать класс может каждый класс из этого пакета. Если класс объявить как «public class …», то он будет доступен и вне пакета. Использовать класс – наследовать, создавать объекты.

C#:

Сборка – надъязыковое понятие в .NerFramework. Сборка представляет собой совокупность файлов + манифест сборки, Любая сборка, статическая или динамическая, содержит коллекцию данных с описанием того, как ее элементы связаны друг с другом. Эти метаданные содержатся в манифесте сборки. Манифест сборки содержит все метаданные, необходимые для задания требований сборки к версиям и удостоверения безопасности, а также все метаданные, необходимые для определения области действия сборки и разрешения

ссылок на ресурсы и классы.

Внутри сборки идёт разделение на пространства имён, которые содержат описания классов.

Для использования какого-либо пространства имён нужно сначала подключить сборку, содержащую его.

Пространство имён может быть «размазана» по нескольким сборкам.

В C# для членов классов имеются следующие квалификаторы доступа:

• public

• private // по умолчанию

• protected

• internal – член доступен только в классах из сборки

• internal protected – член доступен только в классах-наследниках, находящихся в сборке

Для самих классов:

• public – класс можно использовать в любых классах

• internal – класс можно использовать только в классах из его сборки (по умолчанию)

Delphi

type T = class

…. // здесь объявляются члены, видимые везде их данного модуля и не видимые

// других

public

….

protected

….

private

…..

end;

UNIT – единица дистрибуции

Принцип разделения определения, реализации и использования

(РОРИ). Эволюция принципа РОРИ в современных ЯП.

РОРИ – метод, когда реализация скрыта от пользователя. Пользователю доступен лишь интерфейс , а реализация инкапсулирована.

Тип данных = множество значений + множество операций

Абстрактный тип данных = множество операций

7. Модульность и раздельная трансляция

Виды трансляции. Физические модули. Программная и трансляционная

библиотеки. Раздельная трансляция: зависимая и независимая. Недостатки

независимой трансляции и способы их преодоления.

Особенности зависимой трансляции в современных ЯП. Одностороняя

и двустороняя связь модулей и раздельная трансляция.

Раздельная трансляция и пространства имен.

«раздельная независимая трансляция».

Есть: Си, Си++

Раздельная трансляция означает то, что программа разбивается на части — физические модули или единицы компиляции. Каждая единица может или обязана транслироваться отдельно от остальных.

Независимая раздельная трансляция означает то, что транслятор не обладает информацией об уже оттранслированных единицах и поэтому не может проверить корректность межмодульных связей.

двусторонняя связь между модулями при раздельной трансляции

есть: Ада

При односторонней связи (импорт-экспорт) модуль, экспортирующий имена, не зависит от импортирующих (клиентских) модулей. При двусторонней связи оба модуля зависят друг от друга. В языке Ада двусторонняя связь используется при раздельной трансляции вложенных модулей.

Вложенный модуль обозначается «заглушкой» во внешнем модуле:

procedure Outer is

–- заглушка

procedure Inner is separate;

. . .

end Outer;

При трансляции вложенный модуль снабжается заголовком, связывающим его с объемлющим модулем:

separate(Outer)

procedure Inner is

. . .

end Inner;

Связь «заглушка-заголовок» - пример двусторонней связи.

8. Исключительные ситуации и обработка ошибок

Понятие исключительной ситуации (ИС) и его эволюция. ИС и ошибки

в программах. Четыре аспекта рассмотрения ИС: определение,

возникновение, распространение и обработка. Воплощение этих аспектов в

современных ЯП.

8. Смоделируйте на языке Си++ функции void f() throw (E1,E2,E3) { g(); h(); } предполагая, что конструкция throw не допускается компилятором.

void f()

{

try {

g(); h();

} catch (E1){

throw;

} catch (E2){

throw;

} catch (E3){

throw;

} catch (...) {

unexpected();

}

}

Пример для языка Delphi:

if ptr = nil then

raise Exception.Create('Invalid pointer');

Два подхода к обработке ИС: семантика возобновления и семантика

завершения. Их сравнение. Семантика завершения и современные ЯП.

Семантика возобновления: после обработки исключения управление может вернуться непосредственно в точку, где возникло исключение (варианты: на следующий оператор или на любой оператор из того же блока).

Пример языка: Visual Basic.

Семантика завершения: после возникновения исключения блок, в котором оно возникло, обязательно завершается. Обработка исключения происходит в блоках, вызвавших блок с исключением.

Пример языка: Си++.

В языке Си++ реализована другая семантика: завершения, но в некоторых случаях семантика возобновления может быть смоделирована, например, в случае выделения возобновляемого ресурса (типа динамической памяти):

Resource GetResource() {

for (;;)

try {

Resource r = … // попытка получить ресурс, например

// выделить память

if (success) return r;

throw NoResourceException();

} catch (NoResourceException) {

// попытка найти дополнительные ресурсы (например,

// динамически собрать мусор)

if (!success) throw;

}

}

Свертка стека. Оператор try-finally.

Дополнительные особенности ИС: спецификация ИС, проверяемые и

непроверяемые ИС.

9. Наследование типов и классов

Концепция уникальности типов в традиционных языках и строгая

типизация в объектно-ориентированных языках. Понятие единичного

наследования. Единичное наследование в современных ЯП. Наследование и

модель представления объекта в памяти. Преобразование из производного

типа в базовый. Иерархии типов, статические и динамические типы в

объектно-ориентированных ЯП.

У ссылок и указателей появляется понятие динамического типа. (Статический тип определяется при объявлении. Собственно сами объекты данных обладают только статическим типом.) Динамический тип – это тип объекта, на который ссылка или указатель ссылаются в даный момент. Собственно объекты данных свой тип менять не могут.

С++: class Derived : [модификатор] Base {

// обьявление новых членов };

[модификатор] ::= {private, public, protected}

по умолчанию приватное. Чаще всего приватное наследование используется в написании интерфейсов. Public – не меняет модификатор доступа свойств наследуемого

класса в производном, protected – делает все публичные свойства наследуемого класса защищенными, а private – все свойства наследуемого класса делаем закрытыми (модификатор доступа private).

С#: class Derived : Base {

//определение новых членов }