В.Ш. Кауфман - Языки программирования - концепции и принципы (1990) (1160787), страница 24

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

Текст из файла (страница 24)

комбинированного типов преобразует типы компонент регулярных и

комбинированных объектов в новый составной тип. Определяющий пакет

представляет собой преобразователь объявленных в нем типов, дополняющий

набор их базовых операций. Обратите внимание, все названные преобразователи

типов (иногда говорят "типовые" функции с ударением на первом слоге) в язык

Ада встроены. Они не только предопределены создателями ЯП, но и по виду

своего вызова отличаются от обычных функций. По смыслу это, конечно,

функции, аргументами и результатами которых служат типы. Но синтаксически

они функциями не считаются и работают не в период исполнения, как остальные

функции, а в период трансляции (т.е. это "статические" функции).

Таким образом, в преобразователях типов используются все три компоненты

типа. Имя - для идентификации; множества значений и базовых операций - как

аргументы для получения новых множеств значений и операций. Вместе с тем

статическая (т.е. ограниченная) семантика преобразователей типа подчеркивает

ограниченность концепции типа в языке Ада (подчеркивает ее "статичность" и

согласуется с ней). Такая ограниченность характерна для всех статических ЯП,

где тип играет роль основного средства статического прогнозирования-

контроля.

Во-вторых, с помощью типов можно управлять. Тип управляет

прогнозированием-контролем, когда используется в объявлении объектов и

спецификации параметров. Тип непосредственно управляет связыванием

спецификации и тела процедуры, когда работает принцип перекрытия. Тип

управляет выполнением цикла, когда непосредственно определяет диапазон

изменения управляющей переменной цикла. В перечисленных примерах тип в Аде

по-прежнему выступает в качестве аргумента предопределенных конструктов.

Пользователь лишен возможности ввести, например, новый принцип

прогнозирования-контроля, новый принцип перекрытия или новую разновидность

циклов.

В-третьих, тип может служить аргументом функций, вычисляющих отдельные

значения того же самого или другого типа. Это и есть АТРИБУТНЫЕ функции.

Например, функция "первый" вычисляет наименьшее значение заданного

дискретного типа, функция "длина" вычисляет целочисленное значение - длину

диапазона заданного дискретного типа. На самом деле аргументом таких функций

служит ПОДТИП (ведь тип - частный случай подтипа). А подтип, как мы видели

в примере с процедурой "минус", может быть связан с объявленным объектом.

Поэтому в качестве аргумента атрибутной функции может выступать не только

тип, но и объект данных, который в таком случае и идентифицирует

соответствующий подтип.

Так что уже использованные нами функции "нигр" и "вегр" считаются

атрибутными - их аргументами может быть любой регулярный подтип.

Обозначения всех атрибутных функций предопределены в Аде. Чтобы отличать их

от обычных функций (точнее, чтобы объекты высшего порядка - подтипы не

оказывались в синтаксической позиции динамических аргументов) и применяется

специфическая запись вызова атрибутных функций - аргумент-подтип отделяют

апострофом.

Еще одна, четвертая возможность использовать тип как аргумент -

настройка РОДОВЫХ СЕГМЕНТОВ.

Вопрос. Можно ли атрибутную функцию запрограммировать на Аде?

Ответ. Если не использовать других атрибутных функций, то в общем

случае нельзя - нет примитивных операций над типами. Некоторые атрибутные

функции можно выразить через другие с помощью родовых сегментов.

4.8. Родовые (настраиваемые) сегменты

Мы уже отмечали, что тип в Аде не может быть динамическим параметром.

Однако статическая определимость типов не противоречит статической же

обработке заготовок пакетов и процедур с тем, чтобы настраивать их (в период

трансляции) на конкретные значения так называемых РОДОВЫХ ("СТАТИЧЕСКИХ")

ПАРАМЕТРОВ.

Статическими параметрами заготовок пакетов и процедур (РОДОВЫХ

СЕГМЕНТОВ) могут поэтому быть и типы, и процедуры. Определяя родовой

сегмент, можно ввести абстракцию, пригодную для использования в различных

конкретных контекстах.

В Аде имеется мощный аппарат статической абстракции-конкретизации -

аппарат родовых сегментов. Приведем пример родового пакета с четырьмя

родовыми параметрами. После ключевого слова generic следуют четыре

спецификации родовых параметров:

generic

type элемент is private ; -- допустим любой тип

-- (кроме ограниченного приватного)

type индекс is (<>); -- допустим любой дискретный тип

type вектор is array (индекс) of элемент; -- любой регулярный тип,

-- но имя типа индексов указывать обязательно нужно!!

with function сумма (Х, У: элемент) return элемент;

-- закончился список из трех формальных родовых параметров,

-- последний - формальная функция, применимая к объектам

-- формального типа "элемент"

package на_векторах is -- "обычная" спецификация пакета

function сумма (А, В: вектор) return вектор;

function cигма (А: вектор) return элемент;

end на векторах;

Обратите внимание, здесь одна функция "сумма" - формальный родовой

параметр, другая - обычная функция, объявленная в спецификации пакета. Как

писать тело такого пакета, должно быть понятно:

package body на_векторах is

function сумма (А, В: вектор) return вектор is

Z:вектор;

begin

for j in вектор'нигр .. вектор'вегр loop

Z(j) := сумма (А(j), B(j));

end loop;

return Z;

end сумма;

function сигма (А: вектор) return элемент is

Z: элемент := А (вектор'нигр);

for j in вектор'нигр + 1 .. вектор'вегр loop

Z := сумма (Z, А(j));

end loop ;

return Z ;

end сигма;

end на_векторах;

Вот возможная конкретизация этого пакета:

package на_целых_векторах is

new на_векторах (INTEGER, день, ведомость,'+');

Здесь тип "ведомость" считается введенным объявлением

type ведомость is array (день range < >) of INTEGER;

a '+' - предопределенная операция для целых.

Так что если

Т: ведомость (Вт..Пт) := (25,35,10,20);

R: ведомость (Вт..Пт) := (10,25,35,15);

то в соответствующем контексте

сумма(T,R) = (35,60,45,35);

сигма(T) = 90; сигма(R) = 85;

Обратите внимание на применение агрегатов, а также на то, как в них

используется линейный порядок на дискретных типах.

Родовые аргументы должны строго соответствовать спецификации родовых

параметров. За этим ведется строгий контроль. Так, функция '+' подошла, а,

например "or" или тем более "not" - не подойдет (почему?).

Замечание. Обратите внимание на нарушение принципа целостности объектов

в аппарате родовых сегментов.

Вопрос. В чем это проявляется?

Подсказка. Разве все аргументы конкретизации не связаныеще в объявлении

типа "ведомость"? Зачем же заставлять программиста дублировать эту связь?

Указывать (категорию и некоторые другие характеристики) родовых

параметров, нужно для контроля за использованием параметра внутри родового

сегмента. В нашем случае, например, внутри этого сегмента недопустимы какие-

либо операции с объектами типа "элемент", кроме явно определяемых

программистом (например, "сумма"), а также присваиваний и сравнений. С

другой стороны, в качестве типов-аргументов в данном случае допустимы любые

типы (кроме ограниченных приватных). В общем случае в качестве спецификации

родового параметра можно указывать категории перечисляемых типов, целых,

вещественных, ссылочных, регулярных, но не комбинированных.

Вопрос. Почему недопустимы комбинированные?

Подсказка. Иначе пришлось бы в родовом сегменте фиксировать названия и

типы полей. Кстати, чем это плохо?

4.8. Числовые типы (модель числовых расчетов)

4.8.1. Суть проблемы

Рассматривая основные технологические потребности, невозможно обойти

потребность вести числовые расчеты. Эта потребность, как известно, в свое

время предопределила само возникновение ЭВМ. Хотя сейчас потребность в

числовых расчетах - далеко не самая главная в развитии компьютеров и ЯП,

абсолютная потребность в объеме, точности и надежности числовых расчетов

продолжает расти. Так что ни в одном базовом языке индустриального

программирования ее игнорировать нельзя.

Парадоксально, что так называемые машинно-независимые языки для научных

расчетов (Фортран, Алгол и их диалекты) не предоставили удовлетворительной

модели числовых расчетов, в достаточной степени независимой от программной

среды.

В этом их аспекте особенно сказалась несбалансированность средств

абстракции и конкретизации. Абстрагироваться от особенностей среды можно, а

настроиться на конкретную среду - нельзя. Обеспечить надежность при

изменении среды - проблема.

Суть в том, что ни в Фортране, ни в Алголе нет возможности явно

управлять диапазоном и точностью представления числовых данных. Можно лишь

указать, что требуется "двойная точность" (в некоторых диалектах градаций

больше), но какова эта точность, зависит от реализации. Таким образом,

пользователь "машинно-независимого" ЯП оказывается в полной зависимости от

конкретной среды, если ему нужно гарантировать надежность расчетов.

Одна из причин такой ситуации в том, что в начале "эры ЭВМ" скорости

числовых расчетов придавалось исключительно большое значение. Поэтому

считалось практически нереальным применять какое-либо представление чисел и

какие-либо базовые операции, отличные от непосредственно встроенных в

машину. Поскольку такие встроенные числовые типы различны на различных ЭВМ,

считалось невозможным эффективно решить проблему выбора представления в

соответствии с машинно-независимыми указаниями пользователя.

Поэтому проблема обеспечения надежности числовых расчетов традиционно

оставалась вне рамок "машинно-независимых" языков.

По мере накопления пакетов программ и осознания того факта, что

зависимость от конкретных представлений числовых типов - одно из важнейших

препятствий при переносе программ из одной вычислительной среды в другую,

рос интерес к созданию достаточно универсальной схемы управления числовыми

расчетами.

К моменту создания Ады проблема надежности программного обеспечения (в

частности, при переносе из одной вычислительной среды в другую) была

осознана как важнейшая, потеснившая по своей значимости проблему скорости

расчетов. К тому же доля числовых расчетов в общем времени исполнения

программ существенно сократилась. Появились и методы относительно

эффективной реализации вычислений с любой заданной точностью (за счет

микропрограммирования, например).

Все это сделало актуальной и реальной попытку разработать гибкую модель

управления числовыми расчетами. Одна из таких моделей воплощена в Аде.

Управлять представлением числовых данных можно и в языке ПЛ/1, и в

Коболе. Однако в этих ЯП отсутствует явная связь представления данных с

гарантией надежности расчетов. В частности, отсутствуют машинно-независимые

требования к точности реализации предопределенных операций над числами. Эти

требования - основная "изюминка" модели управления расчетами в Аде.

4.8.2. Назначение модели расчетов

Необходимо, чтобы при работе с числовыми типами программист мог

гарантировать надежность расчетов независимо от целевой среды (если только

эта среда пригодна для их выполнения). Гарантировать надежность означает, в

частности, гарантировать как необходимую точность расчетов, так и отсутствие

незапланированных исключительных ситуаций (переполнение, исчезновение

порядка) при допустимых исходных данных. Очевидно, что достичь такой цели

можно, только предоставив программисту возможность объявлять нужные ему

диапазон и точность представления чисел.

Искусство авторов языка (создателей модели управления расчетами)

проявляется в том, чтобы найти разумный компромисс между единообразием

управления и эффективностью расчетов при гарантированной надежности.

Характеристики

Список файлов книги