А.В. Столяров - Практикум на ЭВМ - Многопользовательский игровой сервер (1114951), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Действительно, всего двеоперации (условный и безусловный переходы) нуждаются в прямом доступе к указателю текущей команды, тогда как все остальные типы элементовпри вычислении производят над счетчиком одну и ту же операцию – сдвигна следующий элемент. Что касается стека, то практически все командыпосле выполнения помещают в стек ровно одно значение либо не помещают ни одного. Более того, относительно всех констант можно сказатьоднозначно, что они вычисляются путём помещения в стек собственнойкопии.Поскольку класс PolizElem имеет виртуальный метод, следует описатьи виртуальный деструктор. В самом классе PolizElem он, естественно, будет пустым.Наконец, для удобства работы со стеком можно добавить в классPolizElem статические (т.е.
не использующие текущий объект) методыPush и Pop. В итоге заголовок класса примет следующий вид:class PolizElem {public:virtual ~PolizElem() {}virtual void Evaluate(PolizItem **stack,55PolizItem **cur_cmd) const = 0;protected:static void Push(PolizItem **stack, PolizElem *elem);static PolizElem* Pop(PolizItem **stack);};Забегая вперед, порекомендуем для методов Push и Pop следующие соглашения: при вызове Push в стек помещается непосредственно объект, указанный параметром elem.
(т.е. предполагается, что соответствующая копияуже создана вызывающим), а при возврате из Pop возвращается указательна объект, на который больше нигде указателей нет (можно заметить, чтотут копию можно не создавать). Причины для принятия именно таких соглашений вскоре станут ясны.Методы промежуточных классов Как уже говорилось, для классов,представляющих константы, необходима возможность создания копии объекта. Этого можно добиться, введя в классе PolizConst метод Clone:virtual PolizElem* Clone() const = 0;Метод следует объявить чисто виртуальным, т.к. мы не можем задать правило копирования, пригодное для всех констант одновременно. Реальноесодержание этот метод получит в классах, описывающих конкретные видыконстант.Теперь вcпомним, что вычисление константы заключается в помещениив стек её копии.
Таким образом, метод Evaluate оказывается одинаковымдля всех констант и может быть реализован в классе PolizConst с тем,чтобы в его потомках переписывать этот метод было не нужно. Реализацияметода PolizConst::Evaluate может выглядеть так:void PolizConst::Evaluate(PolizItem **stack,PolizItem **cur_cmd) const{Push(stack, Clone());*cur_cmd = (*cur_cmd)->next;}Те из операций ПОЛИЗа, которые не требуют вмешательства в указатель текущей команды (т.е. все, кроме двух операций перехода) объединимв класс PolizFunction и опишем для него методvirtual PolizElem* EvaluateFun(PolizItem **stack) const = 0;56PolizExPolizExNotInt...PolizExNotLabelPolizEx...Рис. 4: Классы исключений интерпретатора ПОЛИЗаОт метода Evaluate этот новый метод отличается отсутствием параметра cur_cmd и наличием возвращаемого значения.
Предполагаем,что этот метод осуществляет только изъятие из стека операндов, аоперацию помещения в стек результата будет производить функцияPolizFunction::Evaluate. Если операция не производит результата (этокасается операции присваивания и операторов игровых действий), методEvaluateFun должен будет возвращать нулевой указатель. С учетом сказанного реализация метода PolizFunction::Evaluate может выглядетьтак:void PolizConst::Evaluate(PolizItem **stack,PolizItem **cur_cmd) const{PolizElem *res = EvaluateFun(stack);if(res) Push(stack, res);*cur_cmd = (*cur_cmd)->next;}Для эстетов можно предложить еще один шаг – описать абстрактные классыPolizFun0, PolizFun1 и PolizFun2 для представления функций, получающих соответственно нуль, один и два аргумента16 . Тогда при реализации конкретных функций операции со стеком не понадобятся.4.5.4ИсключенияДля обработки исключительных ситуаций при интерпретации ПОЛИЗавам понадобятся классы, описывающие конкретные случаи исключений.В дальшейших примерах мы используем классы PolizExNotLabel иPolizExNotNumber, конструкторы которых получают на вход адрес объектакласса PolizElem; предполагается, что в конструктор будет передаваться16Функции бо́льшего числа аргументов в нашей задаче не встречаются57адрес объекта, ставшего причиной ошибки.
Рекомендуется наследовать этии другие классы исключений от некоего общего предка, например, PolizEx(см. рис. 4).4.5.5Примеры реализаций конкретных классовВ этом параграфе мы приведём реализацию нескольких классов иерархии.Реализацию остальных классов предоставим читателю произвести самостоятельно.Прежде всего напомним, что узнать, действительно ли данный указатель, имеющий тип “указатель на класс-предок”, указывает на объект потомок нужного типа, проще всего с помощью оператора dynamic_cast. Так,если переменная p имеет тип PolizElem *, выражениеdynamic_cast<PolizInt*>(p)будет равно нулю, если p указывает на объект, не являющийся экземпляромPolizInt. Если же p действительно указывает на объект класса PolizIntили его потомка, выражение вернёт адрес типа PolizInt *, равный значению указателя p.Константы Для начала опишем класс PolizInt как один из самых простых.class PolizInt : public PolizConst {int value;public:PolizInt(int a) { value = a; }virtual ~PolizInt() {}virtual PolizElem* Clone() const{ return new PolizInt(value); }int Get() const { return value; }};Другие константы описываются совершенно аналогично.
На всякий случай дадим также описание класса PolizLabel, т.к. этот класс вызывает умногих студентов непонимание.class PolizLabel : public PolizConst {PolizItem* value;public:PolizLabel(PolizItem* a) { value = a; }58virtual ~PolizLabel() {}virtual PolizElem* Clone() const{ return new PolizLabel(value); }PolizItem* Get() const { return value; }};Желающим можно предложить реализовать понятие константы в виде класса-шаблонаPolizGenericConst<class T>, а приведенные выше классы оформить с помощью конструкции typedef.Безусловный переход Описание класса операции “безусловный переход” может выглядеть примерно так:class PolizOpGo : public PolizElem {public:PolizOpGo() {}virtual ~PolizOpGo() {}void Evaluate(PolizItem **stack,PolizItem **cur_cmd) const{PolizElem *operand1 = Pop(stack);PolizLabel *lab = dynamic_cast<PolizLabel*>(operand1);if(!lab) throw PolizExNotLabel(operand1);PolizItem *addr = lab->Get();*cur_cmd = addr;delete operand1;}};Обратите внимание на оператор delete.
Нелишним будет напомнить, чтов стеке хранятся копии констант; после извлечения с помощью функцииPop соответствующего объекта из стека он больше ни в каких структурахданных не фигурирует, единственный указатель на него – наш локальныйoperand1. Если не уничтожить этот объект, он окажется в “мусоре”.Операция сложения Реализацию класса PolizFunPlus, представляющего операцию ПОЛИЗа “сложение двух чисел”, приведем в предположении, что этот класс наследуется непосредственно от PolizFunction.class PolizFunPlus : public PolizFunction {public:59PolizFunPlus() {}virtual ~PolizFunPlus() {}PolizElem* EvaluateFun(PolizItem **stack) const{PolizElem *operand1 = Pop(stack);PolizLabel *i1 = dynamic_cast<PolizInt*>(operand1);if(!i1) throw PolizExNotInt(operand1);PolizElem *operand2 = Pop(stack);PolizLabel *i2 = dynamic_cast<PolizInt*>(operand2);if(!i2) throw PolizExNotInt(operand2);int res = i1->Get() + i2->Get();delete operand1;delete operand2;return new PolizInt(res);}};4.6Еще о переводе в ПОЛИЗПеревод текста на вашем языке программирования в ПОЛИЗ лучше всего осуществлять на этапе синтаксического анализа с помощью действий,вставленных в грамматику.У cтудентов часто возникают затруднения с пониманием того, какимобразом происходит соответствующий перевод.В этом параграфе мы опишем алгоритм перевода арифметических выражений в ПОЛИЗ с помощью стека операций.Для перевода арифметического выражения в ПОЛИЗ будет просматривать выражение слева направо, выписывая по мере возможности элементыочередные ПОЛИЗа.
В процессе этого будем использовать вспомогательный стек, в который будут в некоторых случаях помещаться символы операций и открывающие круглые скобки. Алгоритм устроен таким образом,что операнды (константы и переменные), а также закрывающие круглыескобки в стек никогда не попадают.1. Итак, в начале алгоритма делаем текущей первую позицию исходноговыражения. ПОЛИЗ считаем пустым.
Стек очищаем и заносим в негооткрывающую круглую скобку.2. Теперь рассматриваем текущий элемент выражения (пока таковыеесть).60• Если этот элемент – операнд (переменная или константа), выписываем его в качестве очередного элемента ПОЛИЗа.• Если этот элемент – открывающая скобка, заносим ее в стек.• Если этот элемент – закрывающая фигурная скобка, извлекаем элементы из стека и выписываем их в качестве очередныхэлементов ПОЛИЗа до тех пор, пока на вершине стека не окажется открывающая скобка. Ее также извлекаем, но в ПОЛИЗне записываем.• Наконец, если этот элемент – символ операции, то:– если на вершине стека находится открывающая скобка, либоесли приоритет операции на вершине стека меньше приоритета текущей операции, заносим текущую операцию в стек;– если, напротив, на вершине стека находится операция, имеющая такой же или более высокий приоритет, чем текущая,то извлекаем операцию из стека, выписываем извлеченнуюиз стека операцию в качестве очередного элемента ПОЛИЗа, а текущую операцию снова сравниваем (возможно, чтоиз стека будет в итоге извлечено больше одной операции).Когда операции такого же или более высокого приоритетана стеке кончились, заносим текущую операцию в стек.3.
Когда выражение полностью считано (больше нерассмотренных элементов нет), извлекаем элементы из стека и выписываем их в качествеочередных элементов ПОЛИЗа до тех пор, пока на вершине стека неокажется открывающая скобка. Ее также извлекаем, но в ПОЛИЗ незаписываем.4. Проверяем, что стек пуст. Если он не пуст, это свидетельствует оналичии в выражении незакрытой скобки. Заметим, что, если стекопустел раньше, чем кончилось выражение,– это, напротив, означает,что в выражении больше закрывающих скобок, чем открывающих.Например, трансляция выражения a − b + c ∗ d будет происходить следующим образом:— Помещаем в стек скобку— выписываем операнд a— помещаем в стек минус— выписываем операнд b— поскольку приоритет плюса не выше приоритета минуса, извлекаемиз стека и выписываем минус (теперь ПОЛИЗ содержит a b−)61— поскольку на вершине стека опять скобка, заносим в стек плюс— выписываем операнд c (теперь ПОЛИЗ содержит a b − c)— поскольку на вершине стека сейчас плюс, а очередной элемент выражения – знак умножения, и поскольку умножение имеет более высокий приоритет, чем сложение, заносим умножение в стек (теперь стексодержит умножение, плюс и скобку)— выписываем операнд d, получаем ПОЛИЗ a b − c d— поскольку выражение закончилось, выбираем из стека по одному элементы, пока не встретим скобку; таким образом, выбираем и выписываем сначала умножение, потом сложение и получаем ПОЛИЗab−cd∗+— извлекаем из стека скобку; поскольку после этого стек оказался пусти наше выражение тоже пусто, трансляция прошла успешно.4.7Рекомендации попроектированиюобъектно-ориентированномуЧтобы оценить, насколько удачно вы спроектировали иерархию классов,ответьте на несколько вопросов:— Есть ли в ваших классах общее поле, обозначающее тип объекта?— Есть ли хотя бы в одном из классов открытое (public) поле (не функция)?— Есть ли в ваших классах поля с модификатором static?— Пришлось ли при работе с вашими классами (как внутри методов,так и вне их) хотя бы один раз использовать оператор switch?Если хотя бы на один вопрос вы ответили положительно, стоит еще подумать над проектированием иерархии.62Список литературы[1] Ч.
Уэзерелл. Этюды для программистов. пер. с английского. М.:Мир,1982.[2] А. М. Робачевский. Операционная система UNIX. Изд-во «BHV–Санкт-Петербург», Санкт-Петербург, 1997.[3] У. Р. Стивенс. UNIX. Разработка сетевых приложений. М.:Изд-во «Питер», 2004.[4] Г. Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++. Второе издание. М.:Изд-во «Бином», 1999.[5] И. А. Волкова, Т. В. Руденко.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
