М. Бен-Ари - Языки программирования. Практический сравнительный анализ (2000) (1160781), страница 21

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

Текст из файла (страница 21)

Язык C++ требует выполнения контроля соответствия типов для парамет­ров. Однако он не требует, чтобы реализации включали библиотечные средст­ва, как в Ada (см. раздел 13.3), которые могут гарантировать контроль соответ­ствия типов для независимо компилируемых файлов. Компиляторы C++ вы­полняют контроль соответствия типов вместе с компоновщиком: типы пара­метров шифруются во внешнем имени подпрограммы (процесс называется name mangling), а компоновщик следит за тем, чтобы связывание вызовов с программами делалось только в случае корректной сигнатуры параметров. К сожалению, этот метод не может охватывать все возможные случаи несоответ­ствия типов.

Параметры в языке Pascal

В языке Pascal параметры передаются по значению, если явно не задана пере­дача по ссылке:

procedure proc(P_lnput: Integer; var P_0utput: Integer);

Ключевое слово var указывает, что параметр вызывается по ссылке, в про­тивном случае используется вызов по значению, даже если параметр очень большой. Параметры могут быть любого типа, включая массивы, записи или другие сложные структуры данных. Единственное ограничение состоит в том, что тип результата функции должен быть скалярным. Типы фактиче­ских параметров проверяются на соответствие типам формальных парамет­ров.

Как мы обсуждали в разделе 5.3, в языке Pascal есть серьезная проблема, связанная с тем, что границы массива рассматриваются как часть типа. Для решенения этой проблемы стандарт Pascal определяет совместимые парамет­ры массива (conformant array parameters).

Параметры в языке Ada

В языке Ada принят новый подход к передаче параметров. Она определяется в терминах предполагаемого использования, а не в терминах механизма реали­зации. Для каждого параметра нужно явно выбрать один из трех возможных режимов.

in — Параметр можно читать, но не писать

(значение по умолчанию).

out — Параметр можно писать, но не читать.

in out — Параметр можно как читать, так и писать.

Например:

procedure Put_Key(Key: in Key_Type);

procedure Get_Key(Key: out Key_Type);

procedure Sort_Keys(Keys: in out Key_Array);

В первой процедуре параметр Key должен читаться с тем, чтобы его можно было «отправить» (Put) в структуру данных (или на устройство вывода). Во второй значение получено (Get) из структуры данных, а после завершения процедуры значение присваивается параметру. Массив Keys, который нужно отсортировать, должен быть передан как in out, потому что сортировка вклю­чает и чтение, и запись данных массива.

Для функций в языке Ada разрешена передача параметров только в режи­ме in. Это не делает функции Ada функциями без побочных эффектов, потому что нет никаких ограничений на доступ к глобальным переменным; но это может помочь оптимизатору увеличить эффективность вычисления выраже­ния.

Несмотря на то что режимы определены не в терминах механизмов реали­зации, язык Ада определяет некоторые требования по реализации. Парамет­ры элементарного типа (числа, перечисления и указатели) должны переда­ваться соответствующим копированием: copy-in для in-параметров, copy-out для out-параметров и copy-in/out для in-out-параметров. Реализация режимов для составных параметров (массивов и записей) не определена, и компилятор может выбрать любой механизм. Это приводит к тому, что правильность про­граммы в Ada может зависеть от выбранного механизма реализации, поэтому такие программы непереносимы.

Между формальными и фактическими параметрами делается строгий кон­троль соответствия типов. Тип фактического параметра должен быть таким же, как и у формального; неявное преобразование типов никогда не выполня­ется. Однако, как мы обсуждали в разделе 5.3, подтипы не обязаны быть иден­тичными, пока они совместимы; это позволяет передавать произвольный массив формальному неограниченному параметру.

Параметры в языке Fortran

Мы вкратце коснемся передачи параметров в языке Fortran, потому что здесь возможны эффектные ошибки. Fortran может передавать только скалярные значения; интерпретация формального параметра, как массива, выполняется вызванной подпрограммой. Для всех параметров используется передача пара­метра по ссылке. Более того, каждая подпрограмма компилируется независи­мо, и не делается никакой проверки на совместимость между объявлением подпрограммы и ее вызовом.

В языке определено, что если делается присваивание формальному пара­метру, то фактический параметр должен быть переменной, но из-за независи­мой компиляции это правило не может быть проверено компилятором. Рас­смотрим следующий пример:

Subroutine Sub(X, Y)

Real X,Y

X=Y

End

Call Sub(-1.0,4.6)

У подпрограммы два параметра типа Real. Поскольку используется семанти­ка ссылки, Sub получает указатели на два фактических параметра, и присваи­вание выполняется непосредственно для фактических параметров (см. рис. 7.4). В результате область памяти, где хранится значение -1,0, изменяется! Без преувеличения можно сказать, что выявить и устранить эту ошибку буквально

нет никаких средств, так как отладчики позволяют проверять и отслеживать только переменные, но не константы. Как показывает практика, правильное соответствие фактических и формальных параметров — краеугольный камень надежного программирования.

7.4. Блочная структура

Блок — это объект, состоящий из объявлений и выполняемых операторов. Аналогичное определение было дано для тела подпрограммы, и точнее будет сказать, что тело подпрограммы — это блок. Блоки вообще и процедуры в ча­стности могут быть вложены один в другой. В этом разделе будут обсуждаться взаимосвязи вложенных блоков.

Блочная структура была сначала определена в языке Algol, который включает как процедуры, так и неименованные блоки. В языке Pascal есть вложенные процедуры, но нет неименованных блоков; в С есть неимено­ванные блоки, но нет вложенных процедур; a Ada поддерживает и то, и дру­гое.

Неименованные блоки полезны для ограничения области действия пере­менных, так как позволяют объявлять их, когда необходимо, а не только в на­чале подпрограммы. В свете современной тенденции уменьшения размера подпрограмм полезность неименованных блоков падает.

Вложенные процедуры можно использовать для группировки операторов, которые выполняются в нескольких местах внутри подпрограммы, но обра­щаются к локальным переменным и поэтому не могут быть внешними по от­ношению к подпрограмме. До того как были введены модули и объектно-ори­ентированное программирование, для структурирования больших программ использовались вложенные процедуры, но это запутывает программу и поэто­му не рекомендуется.

Ниже приведен пример полной Ada-программы:

procedure Mam is

Global: Integer;

procedure Proc(Parm: in Integer) is

Local: Integer;

begin

Global := Local + Parm;

end Proc;

begin -- Main

Global := 5;

Proc(7);

Proc(8);

end Main;

Ada-программа — это библиотечная процедура, то есть процедура, которая не включена внутрь никакого другого объекта и, следовательно, может хра­ниться в Ada-библиотеке. Процедура начинается с объявления процедуры Main, которое служит описанием интерфейса процедуры, в данном случае внешним именем программы. Внутри библиотечной процедуры есть два объ­явления: переменной Global и процедуры Ргос. После объявлений располага­ется последовательность исполняемых операторов главной процедуры. Дру­гими словами, процедура Main состоит из объявления процедуры и блока. Точно так же локальная процедура Ргос состоит из объявления процедуры (имени процедуры и параметров) и блока, содержащего объявления перемен­ных и исполняемые операторы. Говорят, что Ргос — процедура локальная для Main или вложенная внутри Main.

С каждым объявлением связаны три свойства.

Область действия. Область действия переменной — это сегмент програм­мы, в котором она определена.

Видимость. Переменная видима внутри некоторого подсегмента области действия, если к ней можно непосредственно обращаться по имени.

Время жизни. Время жизни переменной — это период выполнения про­граммы, в течение которого переменной выделена память.

Обратите внимание, что время жизни — динамическая характеристика по­ведения программы при выполнении, в то время как область действия и види­мость касаются исключительно статического текста программы.

Продемонстрируем эти абстрактные определения на приведенном выше примере. Область действия переменной начинается в точке объявления и за­канчивается в конце блока, в котором она определена. Область действия пе­ременной Global включает всю программу, тогда как область действия пере­менной Local ограничена отдельной процедурой. Формальный параметр Раrm рассматривается как локальная переменная, и его область действия также ог­раничена процедурой.

Видимость каждой переменной в этом примере идентична ее области дей­ствия; к каждой переменной можно непосредственно обращаться во всей ее области действия. Поскольку область действия и видимость переменной Local ограничены локальной процедурой, следующая запись недопустима:

begin — Main

Global := Local + 5; -- Local здесь вне области действия

end Main;

Однако область действия переменной Global включает локальную проце­дуру, поэтому обращение внутри процедуры корректно:

procedure Proc(Parm: in Integer) is

Local: Integer;

begin

Global := Local + Parm; --Global здесь в области действия

end Proc;

Время жизни переменной — от начала выполнения ее блока до конца выпол­нения этого блока. Блок процедуры Main — вся программа, поэтому перемен­ная Global существует на протяжении выполнения программы. Такая пере­менная называется статической: после того как ей отведена память, она су­ществует до конца программы. Локальная переменная имеет два времени жизни, соответствующие двум вызовам локальной процедуры. Так как эти интервалы не перекрываются, переменной каждый раз можно выделять но­вое место памяти. Локальные переменные называются автоматическими, по­тому что память для них автоматически выделяется при вызове процедуры (при входе в блок) и освобождается при возврате из процедуры (при выходе из блока).

Скрытые имена

Предположим, что имя переменной, которое используется в главной про­грамме, повторяется в объявлении в локальной процедуре:

procedure Mam is

Global: Integer;

V: Integer; -- Объявление в Main

procedure Proc(Parm: in Integer) is

Local: Integer;

V: Integer; -- Объявление в Proc

begin

Global := Local + Parm + V; -- Какое именно V используется?

end Proc;

begin -- Main

Global := Global + V; -- Какое именно V используется?

end Main;

В этом случае говорят, что локальное объявление скрывает (или перекрывает) глобальное объявление. Внутри процедуры любая ссылка на V является ссылкой на локально объявленную переменную. С технической точки зрения область действия глобальной переменной V простирается от точки объявления до конца Main, но она невидима в локальной процедуре Ргос.

Скрытие имен переменных внутренними объявлениями удобно тем, что программист может многократно использовать естественные имена типа Current_Key и не должен изобретать странно звучащие имена. Кроме того, всегда можно добавить глобальную переменную, не беспокоясь о том, что ее имя совпадет с именем какой-нибудь локальной переменной, которое ис­пользуется одним из программистов вашей группы. Недостаток же состоит в том, что имя переменной могло быть случайно перекрыто, особенно если ис­пользуются большие включаемые файлы для централизации глобальных объ­явлений, поэтому, вероятно, лучше избегать перекрытия имен переменных. Однако нет никаких возражений против многократного использования име­ни в разных областях действия, так как нельзя получить доступ к обеим пере­менным одновременно независимо от того, являются имена одинаковыми или разными:

procedure Main is

procedure Proc_1 is

Index: Integer; -- Одна область действия

…

endProc_1;

procedure Proc_2 is

Index: Integer; -- Неперекрывающаяся область действия

…

Характеристики

Список файлов книги