М. Бен-Ари - Языки программирования. Практический сравнительный анализ (2000) (1160781), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

Другими словами, конструкция enum* — всего лишь средство документи­рования, более удобное, чем длинные строки define, но она не создает но­вый тип.

К счастью, язык C++ использует более строгую интерпретацию типов пе­речисления и не допускает присваивания целочисленного значения перемен­ной перечисляемого типа; указанные три команды здесь будут ошибкой. Од­нако значения перечисляемых типов могут быть неявно преобразованы в це­лые числа, поэтому контроль соответствия типов не является полным. К со­жалению, в C++ не предусмотрены команды над перечисляемыми типами, поэтому здесь нет стандартного способа увеличения переменной этого типа. Вы можете написать свою собственную функцию, которая берет результат це­лочисленного выражения и затем явно преобразует его к типу перечисления:

dial = (Heat) (dial + 1);

Обратите внимание на неявное преобразование dial в целочисленный тип, вслед за которым происходит явное преобразование результата обратно в Heat. Операции «++» и «--» над целочисленными типами в C++ можно пере­грузить (см. раздел 10.2), поэтому они могут быть использованы для определе­ния операций над типами перечисления, которые синтаксически совпадают с операциями над целочисленными типами.

В языке Ada определение типа приводит к созданию нового типа Heat. Зна­чения этого типа не являются целыми числами. Любая попытка выйти за диапа­зон допустимых значений или применить целочисленные операции будет от­мечена как ошибка. Если вы случайно нажмете не на ту клавишу и введете Higj вместо High, ошибка будет обнаружена, потому что тип содержит именно те четыре значения, которые были объявлены. Если бы вы использовали один из типов integer, 5 было бы допустимым целым, как и 4.

Перечисляемые типы аналогичны целочисленным: вы можете объявлять переменные и параметры этих типов. Однако набор операций, которые могутвыполняться над значениями этого типа, ограничен. В него входят присваи­вание (:=), равенство (=) и неравенство (/=). Поскольку набор значений в объявлении интерпретируется как упорядоченная последовательность, для него определены операции отношений (<,>,>=,<=).

В языке Ada для заданного Т перечисляемого типа и значения V типа Т оп­ределены следующие функции, называемые атрибутами:

• T'First возвращает первое значение Т.

• Т'Last возвращает последнее значение Т.

• T'Succ(V) возвращает следующий элемент V.

• T'Pred(V) возвращает предыдущий элемент V.

• T'Pos(V) возвращает позицию V в списке значений Т.

• T'Val(l) возвращает значение I-й позиции в Т.

Атрибуты делают программу устойчивой к изменениям: при добавлении значений к типу перечисления или переупорядочивании значений циклы и индексы остаются неизменными:

for I in Heat'First.. Heat'Last - 1 loop

A(l):=A(Heat'Succ(l));

end loop;

He каждый разработчик языка «верует» в перечисляемые типы. В языке Eiffel их нет по следующим причинам:

• Желательно было сделать язык как можно меньшего объема.

• Можно получить тот же уровень надежности, используя контрольные утверждения (раздел 11.5).

• Перечисляемые типы часто используются с вариантными записями (раз­дел 10.4); при правильном применении наследования (раздел 14.3) по­требность в перечисляемых типах уменьшается.

Везде, где только можно, следует предпочитать типы перечисления обыч­ным целым со списками заданных констант; их вклад в надежность програм­мы невозможно переоценить. Программисты, работающие на С, не имеют преимуществ контроля соответствия типов, как в Ada и C++, и им все же следует использовать enum, чтобы улучшить читаемость программы.

Реализация

Я расскажу вам по секрету, что значения перечисляемого типа представляют­ся в компьютере в виде последовательности целых чисел, начинающейся с ну­ля. Контроль соответствия типов в языке Ada делается только во время ком­пиляции, а такие операции как «<» представляют собой обычные целочис­ленные операции.

Можно потребовать, чтобы компилятор использовал нестандартное пред­ставление перечисляемых типов. В языке С это задается непосредственно в определении типа:

typedef enum {Off = 1, Low = 2, Medium = 4, High = 8} Heat;

тогда как в Ada используется спецификация представления: __

type Heat is (Off, Low, Medium, High);

for Heat use (Off = >1, Low = >2, Medium = >4, High = >8);

4.3. Символьный тип

Хотя первоначально компьютеры были изобретены для выполнения опера­ций над числами, скоро стало очевидно, что не менее важны прикладные про­граммы для обработки нечисловой информации. Сегодня такие приложения, как текстовые процессоры, образовательные программы и базы данных, воз­можно, по количеству превосходят математические прикладные программы. Даже такие математические приложения, как финансовое программное обес­печение, нуждаются в обработке текста для ввода и вывода.

С точки зрения разработчика программного обеспечения обработка текста чрезвычайно сложна из-за разнообразия естественных языков и систем за­писи. С точки зрения языков программирования обработка текста относи­тельно проста, так как подразумевается, что в языке набор символов представляет собой короткую, упорядоченную последовательность значений, то есть символы могут быть определены перечисляемым типом. Фактически, за исключением языков типа китайского и японского, в которых используют­ся тысячи символов, достаточно 128 целых значений со знаком или 256 значений без знака, представимых восемью разрядами.

Различие в способе определения символов в языках Ada и С аналогично различию в способе определения перечисляемых типов. В Ada есть встроен­ный перечисляемый тип: __

type Character is (..., 'А', 'В',...);

и все обычные операции над перечисляемыми типами (присваивание, отно­шения, следующий элемент, предыдущий элемент и т.д.) применимы к сим­волам. В Ada 83 для типа Character допускались 128 значений, определенных в американском стандарте ASCII, в то время как в Ada 95 принято представление этого типа байтом без знака, так что доступно 256 значений, требуемых международными стандартами.

В языке С тип char — это всего лишь ограниченный целочисленный тип, и допустимы все следующие операторы, поскольку char и int по сути одно и то же:

char с;

int i;

с='А' + 10; /* Преобразует char в int и обратно */

i = 'А'; /* Преобразует char в int */

с = i; /* Преобразует int в char */

В языке C++ тип char отличается от целочисленного, но поскольку допустимы преобразования в целочисленный и обратно, то перечисленные операторы оста­ются допустимыми.

Для неалфавитных языков могут быть определены 16-разрядные символы. Они называются wcharj в С и C++, и Wide_Character в Ada 95.

Единственное, что отличает символы от обычных перечислений или це­лых, — специальный синтаксис ('А') для набора значений и, что более важно, спе­циальный синтаксис для массивов символов, называемых строками (раздел 5.5).

4.4. Булев тип

Boolean — встроенный перечисляемый тип в языке Ada:

type Boolean is (False, True);

Тип Boolean имеет очень большое значение, потому что:

• операции отношения (=, >, и т.д.) — это функции, которые возвращают значение булева типа;

• условный оператор проверяет выражение булева типа;

• операции булевой алгебры (and, or, not, xor) определены для булева типа.

В языке С нет самостоятельного булева типа; вместо этого используются целые числа в следующей интерпретации:

• Операции отношения возвращают 1, если отношение выполняется, и 0 в противном случае.

• Условный оператор выполняет переход по ветке false (ложь), если вы­числение целочисленного выражения дает ноль, и переход по ветке true (истина) в противном случае.

В языке С существует несколько методов введения булевых типов. Одна из возможностей состоит в определении типа, в котором будет разрешено объяв­ление функций с результатом булева типа:

typedef enum {false, true} bool;

bool data_valid (int a, float b);

if (data-valid (x, y)). . .

но это применяется, конечно, только для документирования и удобочитаемо­сти, потому что такие операторы, как:

bool b;

b = b + 56; /* Сложить 56 с «true» ?? */

все еще считаются приемлемыми и могут приводить к скрытым ошибкам.

В языке C++ тип bool является встроенным целочисленным типом (не ти­пом перечисления) с неявными взаимными преобразованиями между ненуле­выми значениями и литералом true, а также между нулевыми значениями и false. Программа на С с bool, определенным так, как показано выше, может быть скомпилирована на C++ простым удалением typedef.

Даже в языке С лучше не использовать неявное преобразование целых в булевы, а предпочитать явные операторы равенства и неравенства:

if (а + b== 2)... /* Этот вариант понятнее, чем */

if (a + b-2)... /* ...такойвариант.*/

if (а + b ! = О)... /* Этот вариант понятнее, чем */

if (! (а + b))... /*... такой вариант. */

Наконец, отметим, что в языке С применяется так называемое укороченное (short-circuit) вычисление выражений булевой алгебры. Это мы обсудим в раз­деле 6.2.

4.5. Подтипы

В предыдущих разделах мы обсудили целочисленные типы, позволяющие вы­полнять вычисления в большом диапазоне значений, которые можно пред­ставить в слове памяти, и перечисляемые типы, которые работают с меньши­ми диапазонами, но не позволяют выполнять арифметические вычисления. Однако во многих случаях нам хотелось бы делать вычисления в небольших диапазонах целых чисел. Например, должен существовать какой-нибудь спо­соб, позволяющий обнаруживать такие ошибки как:

Temperature: Integer;

Temperature := -280; -- Ниже абсолютного нуля!

Compass-Heading: Integer;

Compass-Heading := 365; - Диапазон компаса 0..359 градусов!

Предположим, что мы попытаемся определить новый класс типов:

type Temperatures is Integer range -273 .. 10000; - - He Ada!

type Headings is Integer range 0 .. 359; -- He Ada!

Это решает проблему проверки ошибок, вызванных значениями, выходящи­ми за диапазон типа, но остается вопрос: являются эти два типа разными или нет? Если это один и тот же тип, то

Temperature * Compass_Heading

является допустимым арифметическим выражением на типе целое; если нет, то должно использоваться преобразование типов.

На практике полезны обе эти интерпретации. В вычислениях, касающихся физического мира, удобно использовать значения разных диапазонов. С другой стороны, индексы в таблицах или порядковые номера не требуют вычислений с разными типами: имеет смысл запросить следующий индекс в таблице, а не складывать индекс таблицы с порядковым номером. Для этих двух подходов к определению типов в языке Ada есть два разных средства.

Подтип (subtype) — это ограничение на существующий тип. Дискретные типы (целочисленные и перечисляемые) могут иметь ограничение диапазона.

subtype Temperatures is Integer range -273 .. 10000;

Temperature: Temperatures;

subtype Headings is Integer range 0 .. 359;

Compass_Heading: Headings;

Тип значения подтипа S тот же, что и тип исходного базового типа Т; здесь ба­зовый как у Temperatures, так и у Headings — тип Integer. Тип определяется во время компиляции. Значение подтипа имеет то же самое представление, что и значение базового типа, и допустимо везде, где требуется значение базового типа:

Temperature * Compass_Heading

это допустимое выражение, но операторы:

Temperature := -280;

Compass-Heading := 365;

приводят к ошибке, потому что значения выходят за диапазоны подтипов. На­рушения диапазона подтипа выявляются во время выполнения.

Подтипы могут быть определены на любом типе, для которого его исходный диапазон может быть разумно ограничен:

subtype Upper-Case is Character range 'A'.. 'Z';

U: Upper-Case;

C: Character;

U := 'a'; -- Ошибка, выход за диапазон

С := U; -- Всегда правильно

U := С; -- Может привести к ошибке

Характеристики

Список файлов книги