И.Г. Головин, И.А. Волкова - Языки и методы программирования (1160773), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Приведем примерструктуры на языке C++:struct Complex{double Re, Im;}; // объявление структуры с двумя полямиComplex ImagOne = {0.0, -1.0};// объявление переменной типа структурыI I с одновременной инициализациейComplex cl, с2; // две переменных типа структурыcl.Re = 1.0; с2.Im = 0.0; // Обращение к полямс2 = cl; // структуры можно присваиватьПонятие класса в объектно-ориентированных языках заведомошире и универсальней понятия записи, поэтому в современных язы­ках структуры либо упразднены (как в Java), либо являются частнымслучаем класса (как в C++). В C# есть понятие структуры, но мырассмотрим его вместе с понятием классов С#.Другие составные типы данныхРяд языков программирования содержит другие составные типыданных, отличные от массивов и записей.

Например, язык Паскальвключает в себя понятия файла и множества.Что касается типов (и операторов), абстрагирующих ввод-вывод,то большинство языков программирования не содержат в базисе со­67ответствующие конструкции. Весь ввод-вывод отнесен к стандартнымили специализированным библиотекам. Причина этого — разно­образие и эволюция устройств ввода-вывода. Фиксация каких-либоконцепций ввода-вьйГода в конструкциях языка неизбежно приведетк неадекватности этих конструкций в более поздних реализациях.Например, файлы языка Паскаль отлично подходили к самым по­пулярным устройствам хранения данных в 1960-х гг. (это ленточныеустройства).

Однако концепция файлов языка Паскаль совершенноне соответствовала интерактивному вводу-выводу, который сталстандартом, начиная с 1980-х гг. Поэтому ряд диалектов Паскаля (на­пример, ТурбоПаскаль) игнорировал эти конструкции, вводя вместоних свои понятия.Сменить библиотеку значительно проще, чем реализацию.То же самое относится к введению в базис языка различного родаконтейнеров, т. е. структур данных, предназначенных для храненияи выборки данных.

Современные языки индустриального програм­мирования содержат единственный контейнер — массив. Болееспециализированные контейнеры предоставляются стандартнымибиблиотеками.Это связано с тем, что не существует универсального и абсолютнолучшего для любых применений способа реализации контейнеров(это относится и к алгоритмам). Поэтому в стандартную библиотекувключают реализации контейнеров, подходящие для большинстваприложений. Если же стандартная реализация не подходит, то можноиспользовать вместо стандартной специализированную библиотекус тем же стандартизованным интерфейсом.5.3.

Управление последовательностьюдействий: операторный базис языковпрограммированияОператор — конструкция языка программирования, основнойцелью которой является изменение состояния выполняемой про­граммы. Оператор — это абстракция понятия машинной команды,поэтому понятие оператора характерно для языков с императивнойпарадигмой. Изменение состояния выполняемой программы назы­вается побочным эффектом. Таким образом, цель оператора — по­бочный эффект.По видам побочного эффекта различают следующие категорииоператоров:• оператор присваивания;• операторы управления последовательностью вычислений;• операторы ввода-вывода.68Отметим, что операторный базис современных языков наиболеестабилен по сравнению с другими базисными конструкциями.

Опе­раторы одного языка похожи на операторы другого. Далее мы будемрассматривать операторы только из языков C++, Java и С#.Как отмечалось ранее, эти языки не содержат непосредственно по­нятия «оператор присваивания», его роль может выполнять операторвыражение, т.е. выражение, за которым следует точка с запятой:выражение; // обратите внимание на!Поскольку выражение — это суперпозиция операций, то такоепонятие имеет смысл только при наличии операций с побочнымэффектом.

Как мы уже знаем, рассматриваемые языки обладаютбогатым набором операций с побочным эффектом, главная из ко­торых — операция присваивания.Несмотря на свою гибкость (а может быть благодаря ей), операторвыражение может иметь очень странный вид:5;Другой пример (С и C++):void ргос(); // это объявление процедурыргос; // это не вызов ргос, но и не ошибкаргос();// а вот это - вызов ргосТак как имя подпрограммы в С и С+н— это указатель (так же,как имя массива тоже указатель), то вторая строка данного примерасодержит корректное выражение (состоящее только из указателя) безпобочного эффекта.Операторы ввода-вывода также отсутствуют в рассматриваемыхязыках, их роль выполняют классы и функции из стандартных би­блиотек.Так что самый широкий класс операторов — это операторы пере­дачи управления.

Вспомним, что нормальный порядок выполнениякоманд — последовательный. Поэтому и операторы императивнойпрограммы выполняются последовательно, пока не встретится какойлибо оператор управления.Блоки. Блок — это последовательность операторов и объявлений,заключенная в фигурные скобки {}. Строго говоря, блок не меняетпоследовательность выполнения, но он позволяет сгруппировать по­следовательность операторов в один оператор — блок.

Блок можетпоявляться везде, где может стоять одиночный оператор. Некоторыеконструкции требуют наличия блока: тело функции, try-блок, пере­ключатель.Блок является областью действия переменных, объявления кото­рых он содержит. После выхода управления из блока эти переменныеперестают существовать (напомним, что такое поведение мы назы­ваем квазистатическим).69Оператор перехода. Оператор перехода имеет видgoto метка;Оператор, помеченный меткой, будет выполняться следующимпосле оператора перехода.

Метка — это идентификатор. Операторперехода локален, т. е. он может располагаться только в том же блоке,где и метка — в теле функции. Кроме того, переходы внутрь блоковзапрещены.Сейчас общепризнано, что употребление оператора перехода ведетк появлению непонятных и потенциально ошибочных программ.Программы должны строиться только из структурных управляющихконструкций — блоков, ветвлений, циклов (возможность этого до­казана математически).

Методология построения таких программназывается структурным программированием [15]. Употреблениеоператора перехода нельзя признать удачным почти ни в каком слу­чае. Операторы return, break, continue специально введены дляминимизации употребления переходов.Оператор перехода есть в языках C++ и С#. Язык Java не имеетоператора goto вообще, хотя слово goto зарезервированное. Ин­тересно, что первый язык программирования Фортран имел пятьвариантов оператора перехода!Операторы ветвления. Операторы ветвления бывают простыеи многовариантные. Простой оператор ветвления имеет видif (условие)оператор1elseоператор2Если логическое условие истинно, то выполняется оператор1,а в противном случае — оператор2.Если оператор2 пуст, то можно использовать укороченнуюформу:if (условие)оператор1Например:if (а < Ь)min = а;elsemin = b;Наличие укороченной формы может приводить к неоднознач­ности:if (а < b) if (а < с) х = 0; else х = 1;// плохой стиль — нужно использовать отступы!70Это можно интерпретировать, какif (а < Ь){if (а < с) х = 0; else х = 1;}' лОV-либо какif (а < Ь){if ( а < с )elseх = 1;х=0;}Обе интерпретации равноправны, но по соглашению, которогопридерживаются все языки (а не только рассматриваемые), выбира­ется первая.

Говорят, что e l s e приклеивается к ближнему i f .В любом случае нужно использовать отступы для облегчениячтения.Многовариантное ветвление в общем виде представляет собойсуперпозицию операторов if, поэтому особого оператора для этогоне предусмотрено, но обратите внимание на расположение опера­торов:if (условие1)олератор1else if (условие2)олератор2else if (условие!)onepaT opielseоператорПоследняя e l s e -часть может отсутствовать.Существует частный случай многовариантного ветвления, для ко­торого введен специальный оператор — оператор переключателя:switch (выражение) блокВыражение должно быть целого или перечислимого типа.

Блок мо­жет содержать метки специального вида c a s e N:. Также может при­сутствовать в одном экземпляре метка d e f a u l t :. Эффект операторапереключателя состоит в том, что вычисляется значение выражения.Пусть его значение есть i. Если в блоке переключателя есть меткаc a se i :, то происходит переход на эту метку. Если этой метки нет,но есть метка d e f a u l t :, то происходит переход на метку d e f a u l t :.В противном случае ничего не происходит, и все операторы внутриблока игнорируются.

Для выхода из середины блока переключателяиспользуется оператор b r e a k ; . Например:switch (color)71case RED:colorStringbrea,k;case GREEN:colorStringbreak;case YELLOW:colorStringbreak;default:colorStringbreak;= "красный";= "зеленый";= "желтый";= "неверный цвет";}Мы рассмотрели семантику переключателя в С, C++ и Java.Основной недостаток переключателя в языке С — это использо­вание перехода.

Что будет, если мы забудем расставить операторыbreak; ? Ничего хорошего: при любом значении переменной colorпроизойдет переход на какую-либо метку, а дальше операторы в блокебудут выполняться последовательно таким образом, что переменнаяcolorString всегда получит значение "неверный цвет", посколькусоответствующий оператор последний в блоке.В языке C# требуется, чтобы каждая последовательность операто­ров после метки case или default завершалась оператором break;или return;. Следовательно, компилятор не позволит сделать опи­санную ранее ошибку.Операторы цикла. Есть три вида операторов цикла:• цикл с предусловием (цикл-while);• цикл с постусловием (цикл-do);• цикл-fo r.Циклы while и do.

Эти циклы имеют видwhile (условие) S// цикл-whiledo S while (условие); // цикл-doОператор S называется телом цикла. Тело выполняется, пока ло­гическое условие истинно.Циклы отличаются тем, что в первом случае условие повторенияпроверяется перед первым выполнением тела, а во втором — послепервого его выполнения.Например (линейный поиск элемента X в массиве А):1 = 0;while (i < A.length && X != A[i])i++;Попробуйте ответить на вопросы: на каком языке написан фраг­мент (C++, C# или Java) и что будет, если условие записать в виде72X != A[i] && i < A.lengthЦикл-for. Этот очень мощный оператор, который может модели­ровать семантику других видов цикла, имеет видfor (el; е2; еЗ) SВыражения el, е2 и еЗ могут быть опущены.

Выражение el можетсодержать объявления переменных. Область действия этих перемен­ных — оператор цикла (т.е. выражения el, е2, еЗ и тело цикла S).Выражение е2 должно быть логическим.Сначала вычисляется выражение el, дальше вычисляется е2и пока е2 истинно выполняется тело цикла S, причем после выпол­нения S обязательно вычисляется еЗ. Например, предыдущий примерцикла while можно переписать с помощью цикла for:int i;for (i = 0; i < A.length && X != A[i]; i++);Тело цикла — пустой оператор.Если выражение е2 отсутствует, то цикл выполняется без провер­ки условия.

Характеристики

Список файлов книги