CC BY
9
Мартыненко Борис Константинович
УЧЕБНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМИЧЕСКИХ ЯЗЫКОВ: ЗНАЧЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ
Аннотация
Рассматривается представление значений простых видов в форме объектов-контейнеров и реализация элементарных конструктов, источников таких значений, в форме объектов-конструкций, то есть изображений соответствующих видов, а также формул над простыми значениями со стандартными операциями.
Описывается реализация последовательных предложений, входящих в состав всех других предложений, таких как замкнутые, выбирающие (по логическому условию, вариантные целому или по виду) и циклические предложения.
Ключевые слова: значение, конструкт, окружение, последовательное предложение, стандартная операция, сцена, участок, формула над простыми значениями.
1. ВВЕДЕНИЕ
В [1] по существу была сформулирована тема моделирования гипотетического вычислителя, используемого в [2] для описания семантики алгоритмического языка типа Алгол 68 в терминах понятий объектно-ориентированного программирования (ООП). При этом объекты: конструкт, значение, участок, окружение или сцена, с которыми работает этот гипотетический вычислитель, отображаются в соответствующие классы объектов.
Взаимодействие между конструкциями и значениями вытекает из описания смысла программы в терминах действий гипотетического вычислителя. Модель вычислителя имеет дело с программой, представленной в виде семантического дерева объектов-конструкций. Её исполнение сводится к вызовам полиморфного метода Run, относящегося к составляющим подконструкциям программы, в результате чего и появляются значения.
Здесь мы рассмотрим представление значений простых видов (логических, целых, и т. д.) в форме объектов-контейнеров и реализацию элементарных конструктов, источников таких значений, в форме объектов-конструкций, то есть изображений соответствующих видов, а также формул над простыми значениями со стандартными операциями.
Также опишем реализацию последовательных предложений, входящих в состав других предложений, таких как замкнутые, выбирающие (по логическому условию, вариантные по целому или по виду) и циклические предложения. Заметим, что конструкция «программа» сама является замкнутым предложением.
Все эксперименты были проведены на компьютере с использованием системы программирования FREE PASCAL [3].
2. ЗНАЧЕНИЯ
Значения любых видов определяются как абстрактный родовой класс в модуле
© Б.К. Мартыненко, 2009
Unit VALUES;
{ Реализация объектов-значений } interface
uses objects, Strings;
type
{ Абстрактный объект - родовой класс для значений любых видов } PValue = ATValue; TValue = object (TObject) Scope : integer;
constructor Init (level : integer); function Show : PChar; virtual; function GetScope : integer; end; implementation
{----------------- TValue ----------------- }
constructor TValue.Init (level : integer); begin Scope := level end; function TValue.GetScope : integer; begin GetScope := Scope end; function TValue.Show : PChar; begin abstract end; end
Значения простых видов определяются в модуле PLAIN_VALUES как объекты-контейнеры.
Unit PLAIN_VALUES;
{ Реализация объектов-значений простых видов } interface
uses objects, Strings, VALUES;
{ Представление контейнеров значений простых видов } type
{ Логические значения } PBoolean = ABoolean; PBooleanValue = ATBooleanValue; TBooleanValue = object (TValue) Value : Boolean; constructor Init (v : Boolean); function Show : PChar; virtual; function GetValue : Boolean; virtual; procedure PutValue (var v : Boolean); virtual; end;
{ Целые значения }
PInteger = Ainteger; PIntegralValue = ATIntegralValue; TIntegralValue = object (TValue) Value : integer; constructor Init (v : integer);
{Использовани: IntegralValue := New (PIntegralValue, Init (v)) } destructor Done; virtual;
{Использовани: dispose (IntegralValue, Done) } function Show : PChar; virtual; function GetValue: integer; virtual; procedure PutValue (var v : integer); virtual; end;
implementation
{ РЕАЛИЗАЦИЯ КОНТЕЙНЕРОВ ЗНАЧЕНИЙ ПРОСТЫХ ВИДОВ } { Логические значения }
constructor TBooleanValue.Init (v : Boolean); begin inherited Init (0); Value := v end; function TBooleanValue.Show : PChar; var Bf : array [0. .127] of char; begin
if Value then StrPCopy (Bf, 'true') else StrPCopy (Bf, 'false'); Show := Bf end;
function TBooleanValue.GetValue: Boolean; begin GetValue := Value end;
procedure TBooleanValue.PutValue (var v : Boolean); begin Value := v end; { Целые значения }
constructor TIntegralValue.Init (v : integer); begin inherited Init (0); Value := v end; function TIntegralValue.Show : PChar; var s : string; Bf: array [0. .127] of char; begin str (Value, s); StrPCopy (Bf, s); Show := Bf end; function TIntegralValue.GetValue: integer; begin GetValue := Value end;
procedure TIntegralValue.PutValue (var v : integer); begin Value := v end;
end
3. КОНСТРУКЦИИ
Конструкции стандартных видов определяются в постоянном модуле CONSTRUCTS и представляются как наследники родового класса типа
type PConstruct = ATConstruct;
TConstruct = object (TObject) Representation : PChar;
constructor Init (r : PChar); procedure Run; virtual; function Show : PChar; virtual; end;
с реализацией методов
constructor TConstruct.Init (r : PChar); begin Representation := r end; procedure TConstruct.Run; begin abstract end; function TConstruct.Show : PChar; begin Show := Representation end;
• Метод Init создаёт конструкт соответствующей конструкции с учётом её вида.
• Метод Run реализует исполнение конструкции.
Если конструкция - описание, то эффект её исполнения фиксируется в текущем участке стека в виде последовательности индикаторов, открывающих доступ к значениям, которыми они обладают.
Если конструкция - основа, то её результат фиксируется в административной полиморфной переменной UV (Universal Value) в виде указателя на объект, представляющий это значение. Что делать с этим результатом, «знает» над-конструкция, вызвавшая эту основу. Как правило, если результат конструкции используется в дальнейшем, то есть не опустошается, то он передаётся через стек использующей его конструкции. Случай, когда все конструкции опустошаются, представлен в листинге I. Случай, когда конструкции не опустошаются, представлен в листинге II. • Метод Show представляет конструкцию в виде строки типа PChar, то есть последовательности символов, ограниченной на конце нулевым кодом.
4. ОСНОВЫ
Самые большие по содержанию основы - это предложения:
- замкнутые,
- последовательные,
- совместные,
- параллельные,
- выбирающие (по логическому условию, вариантные целому или по виду),
- циклические.
Последовательные предложения непосредственно входят в состав всех других предложений, за исключением совместных и параллельных. Поэтому стоит начать с описания реализации последовательных предложений.
Последовательные предложения, как и все другие предложения, в описываемой модели базируются на коллекциях конструкций реализуемого языка. Это отличает описываемый подход от представления сложных объектов в системах функционального программирования, таких как Ocaml [4], базирующихся на списках. Такой выбор обоснован, по крайней мере, методологически, преимуществом прямого доступа перед последовательным.
Представление предложений описано в модуле CLAUSES1.
unit CLAUSES; interface
uses objects, Strings, ENVIRON, CONSTRUCTS, VALUES;
type
{ Список конструкций } PConstructList = ATConstructList; TConstructList = object (TCollection) procedure Run; virtual;
{ Исполнение всех конструкций списка конструкций блока } procedure RunWhile; virtual;
{ Исполнение всех конструкций списка конструкций блока
до первой конструкции перехода в блоке } procedure RunFrom (i : integer); virtual; { Исполнение всех конструкций списка конструкций блока,
начиная с i-ой, 0 <= i <= count-1 } function Show : PChar; virtual;
{ Создаёт строку, представляющую конструкции списка из входного текста } end;
{ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ }
PRange = ATRange;
TRange = object (TConstruct)
1 Другие предложения здесь не обсуждаются и не демонстрируются в этом модуле.
Level: integer; {Уровень блока. Если Level = -1, то блок не локализующий} Appetite : integer; { Статический аппетит блока } ConstructList : PConstructList; { Список конструкций блока } constructor Init{Инициализация блока уровнем lev и списком конструкций cl} (lev: integer; { Блочным уровень } app: integer; { Статический аппетит блока } cl: PConstructList { Коллекция конструкций блока (фраз
последовательного предложения )});
function Show : PChar; virtual;
{ Создаёт строку, представляющую конструкции блока из входного текста } procedure Run; virtual;
{ Исполнение конструкций последовательного предложения с выдачей результата его последней основы) } end;
{ Сцены и переходы } ... implementation
{ Список конструкций }
procedure TConstructList.Run-
procedure ExecItem (Item : PConstruct); far; begin ItemA.Run; {Результат в UV} end; begin ForEach (@ExecItem) end;
procedure TConstructList.RunFrom (i : integer);
var j : integer;
begin
for j := i to count - 1 do PConstruct (At(j))A.Run; end;
procedure TConstructList.RunWhile;
var j : integer;
begin
for j := 0 to count - 1 do begin
PConstruct (At(j))Л.Run;
if Jump elaborated then j := count { прерывание цикла!} end; end;
function TConstructList.Show : PChar; var s : string; i : integer;
Bf : array [0..4095] of char; B : array [0..127] of char; procedure PrintItem (Item: PConstruct); far; begin
inc (i); str (i, s); StrPCopy (B, s);
StrCat (Bf, #10#13' ['); StrCat (Bf,B); StrCat (Bf, '] ');
StrCat (Bf, ItemЛ.Show) end; begin
i := -1; Bf[0] := #0; ForEach (@PrintItem);
if Bf[0] = #0 then StrPCopy (Bf,' EMPTY'); Show := Bf end;
{ Последовательное предложение } constructor TRange.Init(lev: integer;{ Блочным уровень. Если Level = -1, то
блок не локализующий } app: integer;{ Статический аппетит блока } cl: PConstructList {Коллекция конструкций блока(фраз последовательного предложения)} ); { Инициализация блока уровнем lev и списком конструкций cl }
begin Level := lev; Appetite := app; ConstructList := cl end;
function TRange.Show : PChar;
var Bf : array [0 .. 1023] of Char;
Bf1 : array [0 .. 1023] of Char; s : string;
begin str (Level, s) ;
StrPCopy (Bf,#10#13' BEGIN(' + s); StrCat (Bf,')'); StrCat (Bf, ConstructListA.Show) ;
StrPCopy(Bf1,#10#13' END ('+s); StrCat (Bf1,')'); Show := StrCat (Bf, Bf1)
end;
procedure TRange.Run ;
{ Исполнение конструкций последовательного предложения
с выдачей результата его последней основы } var Locale : PLocale; begin
{ Создание нового участка }
Locale := New (PLocale, Init (Level, Appetite, Appetite)); { Присоединение его к текущему окружению } StackA.AddLocale (locale); Jump_elaborated := false; { Исполнение коллекции фраз блока }
ConstructListA.RunWhile; { Удаление участка, созданного данным блоком, с вершины стека } StackA.RemoveTopLocale;
end;
end.
Семантическое дерево программы собирается из блоков, то есть последовательных предложений, в порядке от внутренних к внешним блокам.
Описания сцен включены именно в модуль CLAUSES, а не в VALUES, потому что они используются в конструкциях перехода, осуществляющих навигацию по конструкциям текущего блока или объемлющих его. В вышеприведённом тексте этого модуля они не показаны, но включены в следующий параграф.
5. ПЕРЕХОДЫ И СЦЕНЫ
Как описано в [1], сцены используются для навигации между конструкциями программы, такими как переходы и вызовы. В рассматриваемой модели семантики они представляются как наследники объектов-значений типа
PScene = ATScene; TScene = object (TValue)
Labels : string; { Последовательность меток помеченной основы
или идентификатор процедуры } Block : PRange; { Блок, список конструкций которого непосредственно
содержит помеченные основы или тела процедур -цели передач управления } UnitNumber : integer; { Номер помеченной основы или тела процедуры
относительно списка блока - цели передачи управления });
constructor Init (level : integer; L : string; B : PRange; U : integer); function Show : PChar; virtual; end;
со следующей реализацией методов
constructor TScene.Init
(level : integer; { Уровень блока - цели передачи управления } L : string; { Последовательность меток или идентификатор процедуры } B : PRange; { Блок - цель передачи управления }
U : integer { Номер конструкции в блоке - цели передачи управления }); begin inherited Init (level); Labels := L; Block := B; UnitNumber := U end; function TScene.Show : PChar; var Bf : array [0. .127] of char; begin StrPCopy (Bf, Labels + ': ') end;
Назначения полей объектов-сцен указано в комментариях.
Указатель Block в паре с целым UnitNumber представляет статическое описание программой точки, аналог машинного адреса команды, с которой начинается исполнение соответствующего линейного участка программы при программировании в машинных кодах.
Конструкция перехода представляется как наследник типа TConstruct
PJump = л t Jump;
TJump = object (TConstruct)
Scene : PScene; { Сцена, указывающая на цель конструкции перехода } constructor Init (s : PScene); function Show : PChar; virtual; procedure Run; virtual; { Исполнение перехода } end;
со следующей реализацией методов
constructor TJump.Init (s : PScene); begin Scene := s end; function TJump.Show : PChar;
var Bf, Bf1 : array [0. .127] of char; L : string; begin
StrPCopy (Bf, '.goto '); L := SceneЛ.Labels; StrPCopy (Bf1, L); StrCat (Bf, Bf1); Show := Bf
end;
procedure T Jump.Run;
var j : integer; B : PRange; CL : PConstructList; begin
j := SceneЛ.UnitNumber; B := SceneЛ.Block; CL := BЛ.ConstructList; ^л . RunFrom (j);
{ Здесь в самый раз прервать исполнение всех остальных элементов списка основ данного блока! } Jump_elaborated := true end;
Здесь Jump_elaborated - логическая переменная административной системы (модуль ENVIRON), специально предназначенная для обслуживания переходов. Когда она равна true, все последующие основы текущего блока, следующие за конструкцией перехода, не исполняются. После этого текущей конструкцией становится основа - цель перехода. При этом участки блоков промежуточных уровней удаляются из стека. За этим следит упомянутая выше административная система.
Заметим, что при построении семантического дерева программы существует проблема синхронизации выстраивания конструкций, связанная с переходами.
С одной стороны, значение сцены должно появиться раньше, чем конструкция перехода, в которой она используется.
С другой стороны, в этот момент конструкция перехода не может быть вставлена в список конструкций блока, так как значение сцены перехода опирается на указатель блока, частью которого этот переход является, а этот блок ещё не сформирован. Этот «клинч» разрывается следующим образом.
Сначала формируется список конструкций блока с переходами, в которых используется сцена со значнием Nil в качестве указателя на блок - цель перехода; затем этот список вставляется в блок; далее, конструкции переходов доопределяются со сценами, которые используют уже существующий указатель на блок; и, наконец, эти конструкции перехода вставляются в список конструкций блока на своё место. Эта вставка выполняется с помощью метода AtPut (номер элемента в списке, указатель на объект-конструкцию). Именно так это было сделано в вышеприведённом примере (см. листинг I ниже).
6. ИЗОБРАЖЕНИЯ
Изображения являются элементарными конструкциями.
Правило исполнения элементарной конструкции определяет её результат (значение) непосредственно, без ссылки на правила исполнения других конструкций.
Собственно значение изображения фиксируется в административной переменной UV в виде указателя на контейнер соответствующего вида.
Например, изображение логического представляется следующим образом
PBooleanDenotation = ATBooleanDenotation; TBooleanDenotation = object (TConstruct) Value : Boolean;
constructor Init (r : PChar; v : Boolean) ; function Show : PChar; virtual; procedure Run; virtual; end;
с реализацией методов
constructor TBooleanDenotation.Init (r : PChar; v : Boolean); begin inherited Init (r) ; Value := v end; function TBooleanDenotation.Show : PChar; begin Show := Representation end; procedure TBooleanDenotation.Run;
begin UV := New (PIntegralValue, Init (Value) ) end;
Изображение целого представляется следующим образом
PIntegralDenotation = ATIntegralDenotation; TIntegralDenotation = object (TConstruct) Value : integer;
constructor Init (r : PChar; v : integer); function Show : PChar; virtual; procedure Run; virtual; end;
с реализацией методов
constructor TIntegralDenotation.Init (r : PChar; v : integer); begin inherited Init (r); Value := v end; function TIntegralDenotation.Show : PChar; begin Show := Representation end; procedure TIntegralDenotation.Run;
begin UV := New (PIntegralValue, Init (Value)) end;
Пример использования изображений целых представлен в листинге I. В нём программа представлена двумя блоками RangeO и Rangel. Причём внешний блок RangeO представлен последовательным предложением из четырёх основ, а именно, изображения целого 001, блока Rangel, помеченного изображения целого L4:4 и изображения целого 5. В свою очередь, блок Rangel включает изображение целого 02, переход goto L4 и изображение целого 03. Все основы этой программы опустошаются.
Как показывает протокол, представленный на рис. 1, пространство данных, то есть окружение, состоит из двух пустых участков, поскольку программа состоит из двух блоков, в которых нет ни одного описания1. Как отмечено выше, только исполнение конструкций-описаний создают индикаторы, составляющие содержание участка.
Результаты исполнения изображений целых показаны в строчках, помеченных текстами «Результат ExecItem:». Это значения 1, 2, 4 и 5. Они взяты из UV . Значение изображения 03 не исполняется в связи с переходом на третью основу внешнего блока. Её индекс в рамках коллекции равен 2.
7. ФОРМУЛЫ
Формулы являются наследниками родового класса TConstruct и бывают унарныши, то есть с одним операндом или бинарными, то есть с двумя операндами. Каждый из операндов представляется указателем на конструкцию, исполнение которой доставляет значение соответствующего операнда в административной переменной UV , а затем оно переносится в локальное поле значения операнда объекта-конструкции «формула». Операция исполняемой формулы выполняется над этими значениями операндов, и опять значение формулы фиксируется в UV .
Листинг I. Создание семантического дерева программы
".begin 001; .begin 02; .goto L4; 03 .end; L4:4; 5 .end"
и протокол её исполнения
program Dynamic6; { Тестирование переходов в последовальных предложениях Алгола 68: .begin 1; .begin 02; .goto L4; 03 .end; L4 : 4; 5 .end Поскольку значения основ, коими являются изображения целых, опустошаются, то их значения в стек не передаются ! } uses CRT, objects, Strings,
VALUES, PLAIN_VALUES, STANDART, CONSTRUCTS, CLAUSES, ENVIRON;
var
id1s, id2s, id3s, id4s, id5s, L4s : string; id1, id2, id3, id4, id5 : PIntegralDenotation; Scene : PScene; Jump : P Jump ;
cl0, cl1 : PConstructList; Range0, Range1 : PRange;
1 Такие окружения называются нелокализующими.
begin ClrScr; writeln;
writeln (' Реализация программы:');
writeln (' .begin 1; .begin 02; .goto L4; 03 .end; L4 : 4; 5 .end'#10#13);
writeln (' ПРОСТРАНСТВО ДАННЫХ:'#10#13);
{ СОЗДАНИЕ СТЕКА ДАННЫХ }
Stack := New (PStack, Init (2));
writeln (' Стек на ', StackA.Limit, ' участка');
{ СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦЫ DISPLAY }
Display := New (PDisplay, Init (2));
writeln (' Display на DisplayA.Limit,' участка'); writeln;
{ СОЗДАНИЕ ДЕРЕВА ПРОГРАММЫ }
{ ======= Создание конструкций блока 1 ======= }
id2s := '02';
id2 := New (PIntegralDenotation, Init (@id2s[1], 2));
{ Создание сцены без указания блока, ибо соответствующий блок (Range0
ещё не создан! }
L4s := 'L4';
Scene := New (PScene, Init (0, L4s, {Range0} Nil, 2));
id3s := '03';
id3 := New (PIntegralDenotation, Init (@id3s[1], 3)) ;
{ Создание конструкции перехода пока с не вполне определённой сценой }
Jump := New (PJump, Init (Scene));
{ Создание списка конструкций блока 1 }
cl1 := New (PConstructList, Init (5, 0));
cl1a.Insert (id2);
cl1A.Insert (Jump); { Переход не вполне определён!}
cl1A.Insert (id3); { Эта основа должна пропускаться !!! }
Range1 := New (PRange, Init (1, 0, cl1));
{ Создание списка конструкций блока 0 }
id1s := '1';
id1 := New (PIntegralDenotation, Init (@id1s[1], 1));
id4s := 'L4: 4';
id4 := New (PIntegralDenotation, Init (@id4s[1], 4));
id5s := '5';
id5 := New (PIntegralDenotation, Init (@id5s[1], 5));
cl0 := New (PConstructList, Init (4, 0));
cl0A.Insert (id1);
cl0A.Insert (Range1);
cl0A.Insert (id4);
cl0A.Insert (id5) ;
Range0 := New (PRange, Init (0, 0, cl0));
{ Доопределение сцены (Range0, L4: 4) указанием блока Range0 }
L4s := 'L4';
Scene := New (PScene, Init (0, L4s, Range0, 2));
{Доопределение конструкции перехода с доопределённой сценой (Ranged, L4: 4)}
Jump := New (PJump, Init (Scene));
{ Вставка конструкции перехода на своё место в блоке 1 }
cl1A.AtPut (1, Jump);
write (' *** Блок RangeO создан: ', Range0A.Show); writeln;
writeln (' -------Создание семантического дерева программы завершено
------- '); writeln;
writeln (' Исполнение последовательного предложения 0 ...');
RangeOЛ.Run;
writeln (' СТОП !!!'); readln
end.
Реализация программы:
.be^in i í ,bcgin 02; .goto L4; .end; L4 : 4j 5 .end
ПРОСТРАНСТВО ДАННЫХ:
Стек на 2 участка Display на 2 участка
*** Блок RangeO создан: BEGIN(0> IB] 1 [1 ]
ГО] 02
[1] .goto L4 Í2 ] 03 ENEKi>
12 1 L4: 4 СЗ] 5 ENUKB)
======= Создание семантического дерева программы завершено
Исполнение последовательного предложения О ...
TBange.Fun начала ...
Stack^.AddLocale <locale>:
Stack EG] -
ConstructList:
t(D] 1 CI] BEGIN<1> [0] 02
CI] .goto L4 £2] 03 EHD<1.>
Í2] L4: 4 ГЗ] 5
РЕЗУЛЬТАТ Execlten <.□> = 1 Состояние стека: Display ГО] :: IHange.Iíun начала ... Sfcack^.AddLocale <locale>: Stack [0: = Stack ti J = ConstructList; Ш] 02
ti] .goto L4
Г2 ] 03
РЕЗУЛЬТАТ Execlten <□>; 2 Состояние стека: Display ГШ] :: Display [11 :: Исполнение перехода ...
J = 3
РЕЗУЛЬТАТ Execlten <2>= 4 Состояние стека: Display EG] :: Display El] :: РЕЗУЛЬТАТ Execlten <3>= E Состояние стека: Display EOJ :: Display Г1] ::
Исполнение перехода закончилосьf РЕЗУЛЬТАТ Execlten <1>: S Состояние стека: Display Г01 т: Display El] ::
ТЕКУЩЕЕ ОКРУЖЕНИЕ ДО ВЫХОДА ИЭ БЛОКА ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ
Display ЕО] =: Display El] ::
ТЕКУЩЕЕ ОКРУЖЕНИЕ ПОСЛЕ EUK0HA ИЗ БЛОКА ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ
Display СО] :: TRange.Run кончила РЕЗУЛЬТАТ Exec I ten <1>т 5 Состояние стека: Display ЕО] ::
ТЕКУЩЕЕ ОКРУЖЕНИЕ ПО ВЫХОДА ИЗ БЛОКА ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ Display ЕО] ::
ТЕКУЩЕЕ ОКРУЖЕНИЕ ПОСЛЕ БЫКОДА ИЗ БЛОКА ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ ПУСТО
Tñanjye .Run кончила СТОП fit
Рис. 1
В случае унарной формулы ссылка на конструкцию, играющей роль левого операнда (/о), равна nil.
Таким образом, локальные поля значений операндов объекта-конструкции формула заменяют динамические части участков окружений (см. листинг II и рис. 2 ниже).
PFormula = лтformula; TFormula = object (TConstruct) { Наследуемые поля данных: Representation : Pchar ; } Loperand, Roperand : PConstruct;
constructor Init (r : Pchar; lo, ro : PConstruct) ; function Show : Pchar; virtual; procedure Run; virtual; end;
с реализацией методов
constructor TFormula.Init (r : Pchar; lo, ro : PConstruct);
begin Representation := r; Loperand := lo; Roperand := ro end;
function TFormula.Show : Pchar; virtual;
begin Show := Representation end;
procedure TFormula.Run;
begin abstract end;
Формулы со стандартными операциями являются наследниками родового класса TFormula.
Например, формулы со стандартными операциями вида ( integral ) boolean на Паскале представляются типом
Pintegral boolean Formula = лтintegral boolean Formula;
Tintegral boolean Formula = object (TFormula) { Наследуемые поля данных: Representation : Pchar; Loperand, Roperand : Pconstruct; } Routine : Tintegral boolean Routine; LoperandValue, RoperandValue : PintegralValue; constructor Init (r : Pchar;
op : Tintegral boolean Routine; ro : PConstruct); function Show : Pchar; virtual; procedure Run; virtual; end;
с реализацией методов следующим образом
constructor Tintegral_boolean_Formula.Init
(r : Pchar; op : Tintegral boolean Routine; ro : Pconstruct ); begin Representation := r; Routine := op;
Loperand := nil; Roperand := ro
end;
function Tintegral boolean Formula.Show : Pchar; begin Show := Representation end; procedure Tintegral_boolean_Formula.Run;
Листинг II. Создание дерева программы "begin 001 + 02 + 3 .end"
и протокол её исполнения
program Dyn ami c 2;
{ Тестирование последовального предложения Алгола 68: .begin 001 + 02 + 3 .end }
uses CRT, objects, Strings,
VALUES, PLAIN_VALUES, STANDART, CONSTRUCTS, CLAUSES, ENVIRON; var id1s, id2s, id3s, f1s, f2s : string; id1, id2, id3 : PintegralDenotation; Routine : Tintegral integral integral Routine; f1, f2 : Pintegral integral integral Formula; cl0 : PconstructList; Range0 : Prange; begin ClrScr; writeln;
writeln (' ПРОСТРАНСТВО ДАННЫХ:'#10#13); { СОЗДАНИЕ СТЕКА ДАННЫХ }
Stack := New (Pstack, Init (1));
writeln (' Стек на ', StackA.Limit, ' участка'); { СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦЫ DISPLAY }
Display := New (Pdisplay, Init (1));
writeln (' Display на ', DisplayA.Limit,' участка'); { СОЗДАНИЕ ДЕРЕВА ПРОГРАММЫ }
writeln (' ======= Создание конструкций блока 0 ======= ') ;
id1s := '001';
id1 := New (PintegralDenotation, Init (@id1s[1], 1)); writeln (' Изображение целого ', id1A.Show); id2s := '02';
id2 := New (PintegralDenotation, Init (@id2s[1], 2)); writeln (' Изображение целого ', id2A.Show); id3s := '3';
id3 := New (PintegralDenotation, Init (@id3s[1], 3)); writeln (' Изображение целого ', id3A.Show); Routine := @PlusRoutine; f1s := '001 + 02';
f1 := New (Pintegral integral integral Formula,
Init (@f1s[1], Routine, id1, id2)); writeln (' Формула вида (integral, integral)integral: ',
f1A.Show); f2s := '001 + 02 + 3';
f2 := New (Pintegral integral integral Formula,
Init (@f2s[1], Routine, f1, id3)); writeln (' Формула вида (integral, integral)integral: ', f2A.Show);
{ Создание списка конструкций блока 0 } cl0 := New (PconstructList, Init (1, 0)); cl0A.Insert (f2);
Range0 := New (Prange, Init (0, 0, cl0)); Range0a.Show;
writeln (' Исполнение последовательного предложения 0 ...'); Range0a . Run;
writeln (' СТОП !!!'); readln end.
ПРОСТРАНСТВО ДАННЫХ:
Стек на 1 участка Display на 1 участка
======= Создание конструкций блока Ш =======
Изображение целого 001 Изображение целого 02 Изображение целого 3
Формула вида (integral, integral)integral: 001 + 02 Формула вида (integral, integral)integral: 001 +02+3
Исполнение последавательного предложения О ...
ТRange.Run начала ...
StackA.AddLocale (locale): Stack [0] =
Co n s t ruc t L is t: [0] 001 +02+3
РЕЗУЛЬТАТ Exec Item: 6
Состояние стека: Display [0] ::
ТЕКУЩЕЕ ОКРУЖЕНИЕ ДО ВЫХОДА ИЗ БЛОКА ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ Display [О] ::
ТЕКУЩЕЕ ОКРУЖЕНИЕ ПОСЛЕ ВЫХОДА ИЗ БЛОКА ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ ПУСТО
Т Ran ge.Run кончила СТОП ГГГ
Рис. 2
begin
RoperandA.Run;
RoperandValue := PintegralValue(UV); UV := Routine(RoperandValue)
end;
при условии, что в модуле CONSTRUCTS описан тип
Tintegral boolean Routine = function ( a : PintegralValue ) : PbooleanValue;
для представления операций вида (integral) boolean, а в модуле STANDART имеются соответствующие функции. Например
function OddRoutine ( a : PintegralValue ) : PbooleanValue; var z : Boolean; r : PbooleanValue; begin z := abs (aA.GetValue) mod 2 = 1;
r := New (PbooleanValue, Init (z)); OddRoutine := r
end;
для реализации операции odd вида (integral)boolean.
Аналогично, формулы со стандартными операциями вида (integral, integral) integral представляются следующим образом
Pintegral integral integral Formula = ATintegral integral integral Formula;
Tintegral integral integral Formula = object (TFormula) { Наследуемые поля данных: Representation : PChar; LOperand, ROperand : PConstruct; }
Routine : Tintegral integral integral Routine; LOperandValue, ROperandValue : PIntegralValue;
constructor Init (r : PChar;
op : Tintegral integral integral Routine; lo, ro : PConstruct); function Show : PChar; virtual; procedure Run; virtual; end;
с реализацией методов
constructor Tintegral integral integral Formula.Init
(r : PChar; op : Tintegral integral integral Routine; lo, ro : PConstruct ); begin Representation := r; Routine := op;
LOperand := lo; ROperand := ro end;
function Tintegral integral integral Formula.Show : PChar; begin Show := Representation end;
procedure Tintegral integral integral Formula.Run; begin LOperandA.Run;
LOperandValue := PIntegralValue (UV); ROperandA.Run;
ROperandValue := PIntegralValue (UV);
UV := Routine (LOperandValue, ROperandValue)
end;
и с учётом того, что в модуле CONSTRUCTS определёны типы всех стандартных функций Алгола 68, в частности, тип
Tintegral integral integral Routine = function(a, b : PintegralValue) : PintegralValue;
для представления операции '+', которая на Паскале описывается следующим образом
function PlusRoutine ( a, b : PIntegralValue ) : PIntegralValue; var x, y, z : integer; r : PIntegralValue; begin x := aA.GetValue; y := bA.GetValue; z := x + y;
r := New (PIntegralValue, Init (z)); PlusRoutine := r
end;
Окружение состоит из одного пустого участка. Блок Range0 содержит одну основу, представленную бинарной формулой f2, левый операнд есть формула f1: 001 + 02, а правый есть изображение целого 3. Оба операнда формулы f1 есть изображения целых cd1 = 001 и cd2 = 02. Обе формулы, о которых идёт речь, имеют одну и ту же стандар-
тную операцию '+' вида (integral, integral) integral, реализуемую через функцию PlusRoutine. Реализация таких формул описана на стр. 24.
8. ЗАМЕЧАНИЯ
Хотя все эксперименты и были проведены на компьютере с использованием системы программирования FREE PASCAL [3], их не следует считать образцом для подражания.
Литература
1. Мартыненко Б.К. Учебный исследовательский проект реализации алгоритмических языков // Компьютерные инструменты в образовании, № 5, 2008, С. 3-18.
2. Под ред. А. ван Вейнгаарден, Б.Майу, Дж. Пек, К. Костер и др. Пересмотренное сообщение об Алголе 68. М., 1979. 533 с.
3. Michael Van Canneyt. Reference guide for Free Pascal. 2002. 188 p.
4. Leroy. X. The Objective Caml system release 3.11. Documentation and user's manual. Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique. 2008 // http://caml.inria.fr/pub/docs/manual-ocaml/index.html
Abstract
The representation of the plain mode values in the forms of the object-containers and the elementary constructs resulting in values of such a kind, i.e. the plain denotations and the standard mode formulas, are considered.
The implementation of the serial clauses, constituting closed, choice using boolean, integral or united clauses, as well as the loop clauses is described also.
Мартыненко Борис Константинович, доктор физико-математических наук, профессор кафедрыь информатики математико-механического факультета СПбГУ,
mbk@ctinet.ru
© Наши авторы, 2009. Our authors, 2009.
