Т. Пратт, М. Зелковиц - Языки программирования - разработка и реализация (4-е издание_ 2002) (1160801), страница 100
Текст из файла (страница 100)
Управление последовательностью выполнения операторов 357 Поскольку составной оператор — это оператор, то группу операторов, представляюших собой логически завершенную часть вычисленйя, можно объединить вместе, используя для этого конструкцию Ьеср и .. епс1, причем можно составлять иерархические конструкции из ~аких групп. Составные операторы рсалцзуются на традиционном компьютере путем последовательного помещения в память блоков выполняемого кода, представляющих каждый из операторов составного оператора. Порядок, в котором они появляются в памяти, определяет порядок их выполнения. Условные операторы Условный оператор обеспечтивает возможность альтернативного выполнения одного из двух или более операторов (ветвление) или выполненно какого-либо одного оператора при определенных условиях.
В данном случае слово оператор обозначает либо одитточньтй элементарный оператор, либо составной оператор, либо другой управляющий оператор, Выбор осуществляется посредством проверки некоторого условия, которое обычно записывается в виде выражения, включающего в себя операцию отношения и булеву операцию. Наиболее часто в качестве условных операторов используются операторы .
Г или сазе. Операторы т Г. Необяз пельное выполнение одного оператора выражается оператором т Г с от1ной еелтвью, а именно: 1Г выраиеиие-условие Слеп оператор епе!Г Выбор же из двух возможностей осуществляется при помощи оператора т Г с двумя ветвями: тг выражение-условие Гьеп оператор, е1ве оператор, епсц Г В первом случае, если выражение-условие вычисляется равным истина, оператор вьшолпястся, тогда как вычисление его равным значению ложь приводит к пропуску и невыполнению оператора из блока с1теп. Во втором случае, в зависимости от вычисленного значения выражения-условия — истина или ложь, выполняется соответственно либо операторт, либо опера торп Для выбора из нескольких вариантов необходимо в условный оператор т Г дополнительно встави~ь еще один оператор т Г илн использовать оператор 1Г из нескольких ветвей: 1Г условие, спел оператор, е1втГ условие, слеп оператор, е1втГ условие„ Впеп оператор„ е1ве оператор„, епшг Операторы саве.
Условия в операторе т Г, состоящем из нескольких ветвей, ча- сто принимают впд многократной проверки значения одной и той же переменной, как, например, в следующем случае; ГГ Таз = О Слеп оператор, е1втГ Таз = 1 слеп оператор, е1втг Тач = 2 слеп оператор, е1ве оператор, епю Г Более лаконично такую структуру можно представить в виде оператора саве, как это делается в языке Агта: 358 Глава 8. Управление последовательностью действий сазе гад тз Мтеп 0 => Ьедтп оперзторт елен плел ! => Ьедтп оператор, епт1: >тлел 2 -> Ьедтп оператор, епщ ттпеп отпеть -> Ьедтп пперзтпр, епв, епл сазе Вообще, вместо переменной Тад может быть использовано любое выражение, значение которого вычисляется.
Действия для каждого из возможных значений представляются сложным оператором, перед которым указывается соответствую- щее значение выражения. В качестве возможных значений, которые может прини- мать выражение в операторе сазе, очень удобно использовать перечисляемые типы или диапазоны целых значений. Например, если переменная Тад будет определена как целая переменная, принимающая значения из диапазона 0... 5, то во время вы- полнения оператора сазе значения 0, 1 или 2 переменной Тад приведут соответствен- но к выполнению операторов аператорь аператощ илп оператора а все другие значе- ния — к выполнению оператора оператощ, Реализация. Оператор т' Т легко реализуется с помощью обычных команд пере- хода и ветвления, поддерживаемых аппаратной частью компьютера (апттаратная форма условного и безусловного доса).
Оператор сазе во избежание повторной про- верки значения одной и той же переменной обычно реализуется с помощью табли- цы переходов. Таблица переходов — зто вектор, компоненты которого размещены в па- мяти последовательно и каждый из них предс~авляе~ собой безусловную команду перехода. Г! осле вычисления выражения, которое составляет условие оператора севе, результат преобразуется в короткое целое число, представляющее собой сдвиг отно- сительно базового адреса таблицы переходов.
В результате выполнения команды пе- рехода, хранящейся в области памяти таблицы, характеризуемой данным сдвигом, выполняется блок кода, который необходимо выполнить в случае выбора данного ва- рианта. Окончательная структура реализации оператора сазе приведена на рис. В.б. Операторы цикла В большинстве программ циклы служат основным механизмом для повторения вычислений. ГДругоГт механизм — рекурсивные подпрограммы — описан в следующей главе.) Основная структура оператора цикла состоит из двух частей — заголовка и тела.
Заголовок управляет количеством повторений тела, в то время как тела обычна является оператором (составным), который определяет действие оператора цикла. Хотя тело любого оператора цикла может быть произвольным, для заголовка, как правило, имеется всего несколько вариантов структуры. Простое повторение. Простейшттй тип заголовка оператора цикла определяет, сколько раз должно выполняться тела, Оператор РЕКГОКИ языка СОВОГО является типичным примером втой конструкции: дегтптя Ьпоу К Стпез 8.3. Управление последовательностью выполнения операторов 359 Команды реализации операторов, предшествующих оператору САЗЕ Выбор значения 1 переменной ТАО Вычисление ветви оператора САЗЕ Переход к 1.0я1 Переход к к1 10: Переход к 1.2 Переход к 1.3 Переход к ц4 Переход к1.4 Таблица перехсдоа Переход к Ь4 Команды реализации операторов О Переход к с5 Команды реализации операторов 1 Альтернативные варианты оператора САЗЕ Переход к к5 1.3; Команды реализации операторов 2 Переход к с5 'к4: Команды реализации операторов 3 Команды реализации операторов, следующих зв оператором САЗЕ 05: Рис.
8.6. Реализация таблицы переходов оператора свае Семантика оператора предписывает вычислить К, а затем выполнить тело оператора цикла К раз. Однако даже в таком простом случае возникает несколько тонких вопросов. Можно ли значение К переопределить внутри тела и, таким образом, изменить количество повторений цикла? т1то будет, если К равняется 0 или является атрицательным числом? Как это повлияет на процесс выполнения программы? Хотя в случае такого простого оператора цикла этн вопросы могут показаться излишними, те же вопросы возникают и при использовании любой другой формы 360 Глава 8. Управление последовательностью действий оператора цикла, и поэтому важно их рассмотреть именно здесь, на самом простом примере. В каждом случае важно выяснить: 1.
Когда происходит проверка на занершенис цикла? 2. Когда вычисляются перелтенные, используемые в заголовке оператора? Цикл с предусловием (тоЬ!1е). Более сложные циклы можно организовать, используя в операторах цикла заголовок повторять пока, Типичный внд такого заголовка: и)И!е условие т)о тело В этом типе оператора цикла выражение, являющееся условием, вычисляется заноно каждый раз после выполнения тела цикла. Обратите внимание на то, что н теле должны происходить какие-либо изменения значений некоторых переменных, используемых н ныражении условия; иначе, однажды начавшись, этот цикл никогда не закончится, Цикл с параметром (1ог). Третьей альтернативной формой оператора цикла является оператор, в заголовке которого указана переменная, которая используется в качестве счетчика (или индекса) во время вычислений.
В таком заголовке задаются начальное значение счетчика, конечное значение и приращение, а тело цикла выполняется многократно. Сначала индекс принимает начальное значение, при следуюцтем повторении выполнения тела цикла — начальное значение плюс приращение, затем — начальное значение плюс два приращения и т. д., пока значение счетчика не достигнет заданного конечного значения. В языке РОКТВАХ 77 это единственная форма оператора цикла.
Типичную структуру такого оператора цикла можно проиллюстрировать на примере оператора 1ог языка АБОО)л Гог 1 - 1 втер 2 опт!1 30 т)а тело цикла Вообще говоря, начальное и конечное значения и приращение могут задаваться в виде произвольных выражений: тог К - Я-1 втер 2х(Н-1) ипт!1 Мхк Оо тело цикла Здесь опять возникают вопросы о том, когда происходит проверка па завершение цикла и когда и как часто вычисляются различные выражения. Эти вопросы являются вопросами первостепенной важности и для разработчика языка, поскольку такие операторы цикла являются перными кандидатами на оптимизацию, а ответы могут сильно повлиять на вид оптимизации, которую можно будет осуществить.
Повторение, основанное на данных, Иногда формат данных определяет счетчик повторений оператора цикла. Например, в языке Рет! существует оператор гогеасп: !огнам ЪХ (раггаутьее) ! .. ! При каждом повторении цикла скалярная переменная вК будет принимать значение, равное следуютцему элементу массива ьааггау!Келт, Размер массива определяет количество повторений тела цикла. Бесконечное повторение. Когда ус)тония выхода из цикла сложны и не могут быть легко выражены в рассмотренных нами заголовках оператора цикла, обычно используется цикл с заголовком без янных критериев останова.
Например, в языке Ат)а такой цикл имеет вид 1оор 8.3. Управление последовательностью выполнения операторов 361 ек1( ыпеп условие; епе )оор; В языке Рааса( такой цикл организуется с помощью оператора н()1)е с условием, которое всегда выполняется: ыки)е Вгце во Ьекйп, епс В языке С оператор Еог позволяет реализовать все рассмотренные концепции цикла в одной конструкции: Гог(выраиекие,; выражение,.; выражекие„)(тело цикла) Здесь выражение1 является начальным значением, выражекиет — условием повторения, выражеииев — приращением.
В языке С каждое из этих выражений не является обязательным, что обеспечивает гибкость построения циклов. Приведем несколько примеров циклов, написанных на языке С: Простой счетчик от 1 до 10 ~ог(1=1: 1 =10; т++)(тело) Бесконечный цикл тог(:;)(тело) Счетчик с условием для выхода Еог(т'=1; (<=100 $$ ((о1Еп01(!е. т++)(тело) Реализация операторов цикла. Реализация операторов цикла может быть проведена непосредственно с помощью аппаратных команд ветвления и перехода. Для реализации цикла Еог выражения из заголовка, определяющие конечное значение и приращение, должны быть вычислены при начальном входе в цикл и сохранены в специальной временной области памяти, откуда они извлекаются в начале каждой итерации для проверки значения переменной-счетчика и добавления приращения к ней. Проблемы структурного управления последовательностью действий Оператор 0о1о обычно рассматривают как последнюю возможность, когда описанные выше структурные операторы управления не позволяют адекватно выразить сложную структуру управления последовательностью действий.
Хотя теоретически любую такую структуру всегда можно выразить, используя только структурные формы операторов, на практике сложная форма может не иметь прямого и естественного представления с помощью одних лишь подобных операторов. Несколько таких проблемных областей известны, и часто для этих случаев предусматриваются специальные управляющие конструкции, которые полностью исключают использование оператора 0ото. Приведем некоторые наиболее общие случаи.
Циклы с множественным выходом. Часто завершение выполнения цикла может происходить при выполнении нескольких независимых условий. Распространенный пример — цикл поиска: в векторе из К элементов осуществляется поиск первого элемента, удовлетворяющего некоторому условию. Цикл заканчивается либо если вектор проверен до конца, либо если найден соответствующий элемент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
