Общие правила синтаксиса языков программирования. Синтаксис (программирование)

Описания синтаксиса языка Ада

Ада(Ada) - язык программирования, созданный в 1979-1980 годах в результате проекта, предпринятого Министерством обороны США с целью разработать единый язык программирования для встраиваемых систем (то есть систем управления автоматизированными комплексами, работающими в реальном времени). Имелись в виду, прежде всего, бортовые системы управления военными объектами (кораблями, самолётами, танками, ракетами, снарядами и т. п.). Перед разработчиками не стояло задачи создать универсальный язык, поэтому решения, принятые авторами Ады, нужно воспринимать в контексте особенностей выбранной предметной области. Язык назван в честь Ады Лавлэйс.Исследования, выполненные в начале и середине 1970-х годов, показали, что если Пентагон будет использовать единый язык программирования для решения всех своих задач вместо примерно 450 языков и их диалектов, то появится возможность получить огромную экономию средств (около 24 млрд долл. за период с 1983-го по 1999 год).Язык Ада основан на идеях структурного программирования и обеспечивает поддержку разработки сложных многомодульных программ, высокую степень машино-независимости и переносимости.При проектировании языка в первую очередь внимание акцентировалось на надежности и эффективности - язык создавался специально для разработки больших программных комплексов реального времени для встроенных систем, к которым предъявляются высокие требования надежности.

Особенности

Ада - это структурный, модульный, объектно-ориентированный язык программирования, содержащий высокоуровневые средства программирования параллельных процессов. Синтаксис Ады унаследован от языков типа Algol или Паскаль, но расширен, а также сделан более строгим и логичным. Ада - язык со строгой типизацией, в нём исключена работа с объектами, не имеющими типов, а автоматические преобразования типов сведены к абсолютному минимуму.

Осбенности синтаксиса

1. Программы модульные, механизм контроля импорта-экспорта описаний между модулями включает две разные директивы: одну для подключения другого модуля (with), другую - для импорта его описаний (use). Также существует возможность переименовать модуль при импорте (rename) - этот вариант позволяет использовать для обозначения пакета более удобные программисту идентификаторы.
2. Пакеты (один из типов модулей) могут содержать заголовок и личную часть - то, что содержится в ней, не экспортируется и другим модулям недоступно.
3. Поддерживается механизм обобщённых (настраиваемых) модулей: пакетов, процедур и функций, позволяющих описывать обобщённые алгоритмы обработки данных без указания конкретного типа.
4. Развитая система типов, как встроенных, так и порождаемых программистом. Есть множество способов создания новых типов, язык поддерживает два разных понятия: «подтип» и «производный тип». Переменные типа и подтипа совместимы, переменные типа и его производного типа - нет.
5. Развитые средства обращения к процедурам и функциям: поддерживаются входные и выходные параметры, передача фактических параметров в произвольном порядке с указанием имён формальных, параметры со значениями по умолчанию.
6. Поддерживается переопределение процедур, функций и операторов - создание нескольких вариантов процедуры, функции или оператора с одним и тем же именем, но различными сигнатурами (типами и количеством параметров).
7. Встроенные в язык конструкции поддержки параллельного программирования: поддерживаются понятия «задача» (параллельно выполняемый фрагмент программы), «вход задачи» (средство синхронизации и коммуникации параллельно выполняющихся задач), поддерживается механизм «рандеву» (протокол взаимодействия параллельно выполняемых задач через вход одной из них), имеется оператор выбора SELECT для организации условного межпотокового взаимодействия (выбора параллельной задачи, с которой следует взаимодействовать, в зависимости от готовности к рандеву и некоторых других условий).

Контекстно-свободные грамматики языков Aда-83 и Ада-95 определены с помощью варианта БНФ, в который добавлены обозначения повторений и необязательных частей. Названия нетерминалов записываются обычным шрифтом с использованием знака подчеркивания, если название составное, а зарезервированные слова - жирным шрифтом. Поскольку ни квадратные, ни фигурные скобки в Аде не используются, как не используется и знак «|» (все это метасимволы), никакого специального обозначения для терминалов не предусмотрено. Определение синтаксиса оператора if, взятое из стандарта Ада-95, выглядит так:

If_statement::= if condition then sequence_of_statements {elsif condition then sequence_of_statements} end if;

Интересная и полезная особенность: синтаксические правила структурных конструкций представлены в виде, соответствующем их рекомендованному форматированию в программах (разделение на строки, отступы).

Для удовлетворения требованиям надёжности язык построен таким образом, чтобы как можно большее количество ошибок обнаруживалось на этапе компиляции. Кроме того, одним из требований при разработке языка была максимально лёгкая читаемость текстов программ, даже в ущерб лёгкости написания. Результатом такого подхода стал несколько «тяжеловесный» синтаксис и множество ограничений, отсутствующих в наиболее распространённых промышленных языках (С и C++) и часто воспринимаемых профессиональными программистами как избыточные, например, та же строгая типизация. Это привело к формированию представления об Аде как о сложном, малопонятном и неудобном в использовании языке.

Пример программы "Hellow world" на Аде

Определение синтаксиса Кобола и ПЛ/1

Кобол (COBOL, COmmon Business Oriented Language ), язык программирования третьего поколения (первая версия в 1959), предназначенный, в первую очередь, для разработки бизнес-приложений.Разработчиком первого единого стандарта Кобола являлась Грейс Хоппер (бабушка Кобола). К 1997 году активно использовалось около 240 миллиардов строк кода на Коболе. Около 90 % финансовых транзакций в мире обрабатывается кодом на Коболе, и 75 % коммерческой обработки данных написано на Коболе. Общая стоимость используемого в настоящее время коболовского кода оценивается в 2 триллиона долларов США. До сих пор ежегодно пишутся миллиарды новых строк кода на Коболе.

Своеобразная система обозначений, являющаяся примером ранних нотаций, была применена при описании языков Кобол и ПЛ/1. Вот пример - определение формата глагола MOVE в Коболе:

Служебные слова подчеркнуты, квадратные скобки обозначают необязательные части конструкции, а фигурные - выбор из нескольких альтернатив, которые записываются в столбик. Повторение, как можно видеть, обозначено многоточием. Такого же типа формулы использовались при определении языков управления базами данных.

Особенности языка Кобол

1. Грамоздкость, многословность
2. Хооршие, современные средства для работы со структурами данных и файлами, что обеспечило ему долгую жизнь в бизнес-приложениях(по крайней мере, в США).
3. Обеспечивает наглядную и достаточно компактную запись алгоритмов в форме, независимой от конкретных машин, предназначенных для решения задач.
4. Содержит большое колличество команд,которые представляют собой сложные комплексы типовых подпрограмм, обеспечивающих решение планово-экономических задач.

Пример программы "Hello world " на Коболе

ПЛ/1 -(PL/I, Programming Language I - «Язык программирования номер один») - разработанный в 1964 году язык программирования, созданный для научных, инженерных и бизнес-ориентированных вычислений. Он содержит такой широкий набор синтаксических конструкций и встроенных функций, что, вероятно, не существует ни одного компилятора, поддерживающего все возможности языка ПЛ/1. ПЛ/1 поддерживает рекурсию и структурное программирование, и его основная область применения - обработка данных

Основные свойства ПЛ/1

1. Свободный синтаксис
2. Ключевые слова и идентификаторы нечувствительны к регистру
3. По умолчанию (в классических мэйнфреймовских версиях - всегда) передача параметров по ссылке
4. Поддержка сложных структур с объединениями (в терминологии языка Паскаль - записи с вариантами)
5. Чрезвычайно развитая система встроенных типов данных, при этом возможность неявных преобразований между большинством из них
6. Несколько видов динамического выделения памяти
7. Очень обобщенные операторы со многими вариантами синтаксиса
8. Строго определённая семантика управляющих конструкций
9. Операции с массивами
10. Развитый механизм исключительных состояний
11. Поддержка на уровне языка мультизадачности и асинхронного ввода-вывода
12. Поддержка на уровне языка сложных методов доступа для ввода-вывода
13. Очень развитый препроцессор, фактически сам являющийся подмножеством ПЛ/1

Пример программы "Hello world" на ПЛ/1

Алфавит языка

Первоначальный алфавит ПЛ/1 включал 60 символов:

$ @ # A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / () , . " % ; : ¬ & | > < _ ? пробел

Была предусмотрена возможность работы и с более ограниченным 48-символьным алфавитом, в который не входили:

Вместо отсутствующих символов использовались дополнительные ключевые слова. В современных версиях языка разрешено использовать также строчные латинские буквы (ключевые слова можно писать и заглавными, и строчными буквами). Вместо символа ¬ (отрицание), отсутствующего в переносимом наборе символов, используют ~.

Литература

1. Свердлов С.З. Языки программирования и методы трансляции: Учебное пособие. - СПб.: Питер, 2007. - 638 с.: ил.

Синтаксис и семантика языков программирования

У каждого языка программирования, как и у любого естественного языка, есть свои синтаксис и семантика.

Синтаксис - совокупность правил некоторого языка, определяющих формирование его элементов. Иначе говоря, это совокупность правил образования семантически значимых последовательностей символов в данном языке. Синтаксис задается с помощью правил, которые описывают понятия некоторого языка. Примерами понятий являются: переменная, выражение, оператор, процедура. Последовательность понятий и их допустимое использование в правилах определяет синтаксически правильные структуры, образующие программы. Именно иерархия объектов, а не то, как они взаимодействуют между собой, определяются через синтаксис. Например, оператор может встречаться только в процедуре, а выражение в операторе, переменная может состоять из имени и необязательных индексов и т.д. Синтаксис не связан с такими явлениями в программе, как "несоответствие типов" или "переменная с данным именем не определена". Этим занимается семантика.

Семантика - правила и условия, определяющие соотношения между элементами языка и их смысловыми значениями, а также интерпретацию содержательного значения синтаксических конструкций языка. Объекты языка программирования не только размещаются в тексте в соответствии с некоторой иерархией, но и дополнительно связаны между собой посредством других понятий, образующих разнообразные ассоциации. Например, переменная, для которой синтаксис определяет допустимое местоположение только в описаниях и некоторых операторах, обладает определенным типом, может использоваться с ограниченным множеством операций, имеет адрес, размер и должна быть описана до того, как будет использоваться в программе.

Текст исходной программы на языке высокого уровня представляет собой обычный тестовый файл. Для его "чтения" и превращения в последовательность машинных команд, прежде всего, выполняется синтаксический анализ текста программы.

Синтаксический анализатор - компонента компилятора, осуществляющая проверку исходных операторов на соответствие синтаксическим правилам и семантике данного языка программирования. Несмотря на название, анализатор занимается проверкой и синтаксиса, и семантики. Он состоит из нескольких блоков, каждый из которых решает свои задачи.

Языки программирования достаточно сильно отличаются друг от друга по назначению, структуре, семантической сложности, методам реализации. Это накладывает свои специфические особенности на разработку конкретных трансляторов. Структура языка характеризует иерархические отношения между его понятиями, которые описываются синтаксическими правилами. Языки программирования могут сильно отличаться друг от друга по организации отдельных понятий и по отношениям между ними. Например, язык C++ допускает описание переменных в любой точке программы перед первым ее использованием, а в Паскале переменные должны быть определены в специальной области описания. В зависимости от принятого решения, транслятор может анализировать программу за один или несколько проходов, что влияет на скорость трансляции.

Семантика языков программирования изменяется в очень широких пределах. Они отличаются не только по особенностям реализации отдельных операций, но и по парадигмам программирования, определяющим принципиальные различия в методах разработки программ. Специфика реализации операций может касаться как структуры обрабатываемых данных, так и правил обработки одних и тех же типов данных. Даже при выполнении операции сложения двух целых чисел такие языки, как C и Паскаль, могут вести себя по-разному.

Один и тот же язык может быть реализован нескольким способами. Это связано с тем, что теория формальных грамматик допускает различные методы разбора одних и тех же предложений. В соответствии с этим трансляторы разными способами могут получать один и тот же результат (объектную программу) по первоначальному исходному тексту. Существует несколько компиляторов языка Паскаль: Turbo Pascal, MS Pascal, Pascal with Objects, Delphi, Builder. Вместе с тем, все языки программирования обладают рядом общих характеристик и параметров. Эта общность определяет и схожие для всех языков принципы организации трансляторов.

Для любого языка его создателями определяются:

Множество символов, которые можно использовать для записи правильных программ (алфавит);

Множество правильных программ (синтаксис);

- "смысл" каждой правильной программы (семантика).

Рассмотрим пример синтаксического разбора. Пусть в исходном тексте программы встретилась формула a + (b + c) * d. В большинстве языков программирования такая формула определяет иерархию программных объектов, которую можно отобразить в виде дерева (Рис. 17.1). В кружках представлены символы, используемые в качестве элементарных конструкций, а в прямоугольниках задаются составные понятия, имеющие иерархическую и, возможно, рекурсивную структуру.

Синтаксическая структура, правильная для одного языка, может быть ошибочной для другого. Например, в языке Лисп приведенное выражение не будет распознано. Однако для этого языка корректным будет являться выражение (* (+ a b c) d).

Рис. 21.1. Дерево синтаксического разбора.

Другой характерной особенностью всех языков является их семантика. Она определяет смысл операций языка, корректность операндов. Цепочки, имеющие одинаковую синтаксическую структуру в различных языках программирования, могут различаться по семантике (что, например, наблюдается в C++, Pascal, Basic для приведенного выше фрагмента арифметического выражения). Знание семантики языка позволяет отделить ее от его синтаксиса и использовать для преобразования в другой язык (осуществить генерацию кода). Описание семантики и распознавание ее корректности обычно является самой трудоемкой и объемной частью транслятора, так как необходимо осуществить перебор и анализ множества вариантов допустимых комбинаций операций и операндов.

Во всяком языке программирования определены способы организации данных и способы организации действий над данными. Кроме того, существует понятие «элементы языка», включающее в себя множество символов (алфавит), лексемы и другие изобразительные средства языка программирования. Несмотря на разнообразие указанных языков, их изучение происходит приблизительно по одной схеме. Это связано с общностью структуры различных языков программирования высокого уровня, которая схематически отражена на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Структуры языка программирования высокого уровня

В изучении естественных языков и языков программирования есть сходные моменты. Во-первых, для того чтобы читать и писать на иностранном языке, нужно знать алфавит этого языка. Во-вторых, следует знать правописание слов и правила записи предложений, т.е. то, что называется синтаксисом языка. В-третьих, важно понимать смысл слов и фраз, чтобы адекватно реагировать на них. Смысловое содержание языковой конструкции называется семантикой.

Язык программирования имеет три основные составляющие: алфавит, синтаксис и семантику.

Синтаксис языка программирования – совокупность правил написания чисел, переменных, выражений, операторов, процедур и других элементов и синтаксических конструкций данного языка программирования.

Семантика языка программирования – совокупность правил, определяющих смысл чисел, переменных, выражений, операторов, процедур и других элементов и синтаксических конструкций данного языка программирования.

Соблюдение правил в языке программирования должно быть более строгим, чем в разговорном языке.

Для описания синтаксиса языка программирования тоже нужен какой-то язык. В этом случае речь идет о метаязыке («надъязыке»). Метаязык – язык, используемый для описания других языков. Наиболее распространенными метаязыками являются металингвистические формулы Бекуса-Наура (язык БНФ) и синтаксические диаграммы. В дальнейшем мы чаще всего будем использовать язык синтаксических диаграмм. Он более нагляден, легче воспринимается. В некоторых случаях для удобства мы будем обращаться к отдельным элементам языка БНФ.

В БНФ всякое синтаксическое понятие описывается в виде формулы, состоящей из правой и левой части, соединенных знаком::=, смысл которого эквивалентен словам «по определению есть». Слева от знака::= записывается имя определяемого понятия (метапеременная), которое заключается в угловые скобки < >, а в правой части записывается формула или диаграмма, определяющая все множество значений, которые может принимать метапеременная.

Синтаксис языка описывается путем последовательного усложнения понятий: сначала определяются простейшие (базовые), затем все более сложные, включающие в себя предыдущие понятия в качестве составляющих.

В такой последовательности, очевидно, конечным определяемым понятием должно быть понятие программы.

В записях метаформул приняты определенные соглашения. Например, формула БНФ, определяющая понятие «двоичная цифра», выглядит следующим образом:

<двоичная цифра>::=0|1.

Значок | эквивалентен слову «или». Это определение можно представить на языке синтаксических диаграмм (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Понятие «двоичная цифра» на языке синтаксических диаграмм

В диаграммах стрелки указывают на последовательность расположения элементов синтаксической конструкции; кружками обводятся символы, присутствующие в конструкции.

Понятие «двоичный код» как непустую последовательность двоичных цифр БНФ описывает так:

<двоичный код> ::= <двоичная цифра> | <двоичный код> <двоичная цифра>.

Определение, в котором некоторое понятие определяется само через себя, называется рекурсивным. Рекурсивные определения характерны для БНФ.

Синтаксическая диаграмма двоичного кода представлена на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Синтаксическая диаграмма двоичного кода

Возвратная стрелка обозначает возможность многократного повторения. Очевидно, что диаграмма более наглядна, чем БНФ.

Синтаксические определения языка программирования состоят из имени, определяемого в настоящий момент и не определенного где-либо выше термина, за которым следует двоеточие (:). Альтернативы обычно следуют за этим в отдельных строках, но могут также помещаться и в одной строке, в таком случае им предшествует фраза «одно из».

Грамматические правила лексики языка рассматриваются с точки зрения существования раз-личных категорий словоориентированных языковых единиц (лексем), распознаваемых компилятором. Грамматические правила структуры фраз подробно определяют допустимые способы группирования лексем в выражения, операторы и прочие смысловые единицы языка.

Например, лексемы языка C++ образуются из последовательности операций, выполняемых с программой компилятором и препроцессором языка.

Программа на языке C++ – последовательность ACSII-символов, представляющих собой ее исходный код, создаваемый при работе в текстовом редакторе.

Базовая программная единица в языке C++ представляет собой файл. Обычно такой файл соответствует файлу ОС, находящемуся в оперативной памяти или на диске и имеющему созданное по правилам ОС имя и расширение.С или.СРР.

На фазе компиляции, отвечающей за распознавание лексем, файл исходного кода программы подвергается лексическому анализу (т.е. разбиению на лексемы и пробелы). Пробельными обобщенно именуются собственно символы пробелов, горизонтальные и вертикальные символы табуляции, символы новой строки и комментарии. Пробельные символы служат для обозначения мест начала и конца лексем и сверх этой функции для исключения из компиляции всех избыточных символов, не входящих в состав лексем.

ASCII-символы, обычно рассматриваемые как пробельные, могут входить в строки литералов и в данном случае будут защищены от нормального процесса разбиения на лексемы и пробелы.

Комментарии – текстовые части, предназначенные для аннотирования программы. Комментарии перед лексическим анализом исключаются из исходного текста программы.

Традиционный комментарий языка С представляет собой любую последовательность символов, помещаемую после пары символов /*. Признаком конца комментария служит первая пара символов */, встретившаяся после исходной пары /*.

Компилятор языка C++ распознает лексемы шести классов: ключевые слова, идентификаторы, константы, строковые литералы, операции и знаки пунктуации (также называемые разделителями). Формальное описание лексемы имеет следующий вид:

– ключевое слово;

– идентификатор;

– константа;

– строковый литерал;

– операция;

– знак пунктуации.

Во время лексического анализа исходного кода выбирается лексема максимальной длины. Например, слово external будет рассматриваться как отдельный идентификатор, а не как ключевое слово extern, за которым следует идентификатор al.

Ключевые слова – слова, зарезервированные для специальных целей, которые не должны использоваться в качестве обычных имен идентификаторов.

Формальное определение идентификатора имеет следующий вид:

– не-цифра;

– идентификатор не-цифра;

– идентификатор цифра.

Не-цифра: одно из

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_ ;

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ;

цифра: одно из

Идентификатор – произвольное имя любой длины, присваиваемое классам, объектам, функциям, переменным, определяемым пользователем типам данных и т.д. Идентификаторы могут содержать буквы от А до Z и от а до z, символ подчеркивания (_) и цифры от 0 до 9. Существуют только два ограничения:

– первый символ должен являться буквой или символом подчеркивания;

– уникальность и контекст идентификаторов.

Хотя имена идентификаторов могут быть произвольными (в пределах изложенных правил), в случае использования одного и того же имени для более чем одного идентификатора в пределах одного контекста и разделении ими одного пространства имен возникает ошибка. Повторение имен в различных пространствах имен допустимо всегда, независимо от контекста.

Константами называются лексемы, представляющие собой фиксированные числовые или символьные значения. Тип данных константы определяется компилятором по таким ключевым характеристикам, как числовое значение и формат, используемым при записи константы в исходном коде. Определение формата константы:

– константа-с-плавающей-точкой;

– целочисленная-константа;

– перечислимая-константа;

– символьная-константа.

Операциями называются лексемы, вызывающие некоторые вычисления с переменными и объектами, указанными в выражении. Набор операций C++ включает в себя помимо обычных арифметических и логических операций средства манипуляции с данными на битовом уровне, доступа к компонентам структур и объединений, а также операции с указателями (установка и обращение по ссылке).

Контекст, видимость, продолжительность и тип компоновки определяют части программы, из которых могут быть сделаны допустимые ссылки на идентификатор с целью доступа к соответствующему объекту.

Объект – идентифицируемая область памяти, которая может содержать фиксированное значение переменной (или набор таких значений). Каждая величина имеет связанное с ней имя и тип (который также называют типом данных). Имя используется для доступа к объекту. Имя может являться простым идентификатором либо сложным выражением, уникальным образом «указывающим» на данный объект.

Тип используется:

– для определения требуемого количества памяти при ее исходном распределении;

– для интерпретации битовых кодов, находимых в объектах при последующих к ним обращениях;

– в ситуациях контроля, требуемого для обнаружения возможных случаев недопустимого присваивания.

Объявления устанавливают необходимые соотношения распределения памяти между идентификаторами и объектами. Каждое объявление связывает идентификатор с некоторым типом данных. Большинство объявлений, известных как объявления определения, также задают создание (где и когда) объекта, иначе говоря, распределение физической памяти и ее возможную инициализацию. Прочие объявления, называемые объявлениями ссылки, просто делают указанные в них идентификаторы известными компилятору. Один и тот же идентификатор может иметь множество объявлений ссылки, особенно в многофайловых программах, однако для каждого идентификатора допустимо только одно объявление определения.

Для связи идентификаторов с объектами требуется, чтобы каждый идентификатор имел как минимум два атрибута: класс памяти и тип (иногда его называют типом данных).

Класс памяти задает размещение объекта (сегмент данных, регистр, куча или стек) и продолжительность времени его существования (все время работы программы либо же при выполнении некоторых конкретных блоков кода). Класс памяти может быть установлен синтаксисом объявления, расположением в исходном коде или обоими этими факторами.

Тип данных определяет размер памяти, распределяемый объекту, и то, каким образом программа будет интерпретировать битовые коды, находящиеся в этой памяти. Тип данных можно рассматривать как множество значений, которые может принимать идентификатор данного типа, совокупно с множеством операций, выполнение которых допустимо для значений этого типа.

Контекст идентификатора – часть программы, в которой данный идентификатор может быть использован для доступа к связанному с ним объекту. Существуют пять категорий контекста:

– функция;

– прототип функции;

Контекст зависит от того, как и где объявлены идентификаторы.

Идентификатор, имеющий контекст типа блока (или локального контекста), начинается в точке объявления и заканчивается в конце блока, содержащего данное объявление (такой блок называется объемлющим блоком). Объявления параметров в определении функции также имеют контекст типа блока и ограничены контекстом блока, где эта функция определена.

Идентификаторами, имеющими контекст типа функции, являются метки операторов. Имена меток могут быть использованы в операторах GOTO в любой точке функции, где объявлена данная метка. Имена меток в пределах функции должны быть уникальными.

Идентификаторы, объявленные в списке объявлений параметров в прототипе функции (не являющиеся частью определения функции), имеют контекст прототипа функции. Конец этого контекста совпадает с концом прототипа функции.

Идентификаторы с контекстом файла, называемые часто глобальными, объявляются вне всех блоков и классов; их контекст лежит между точкой объявления и концом исходного файла.

Класс – именованный набор компонентов, включая структуры данных и действующие с ними функции. Контекст класса относится, за некоторыми исключениями, к именам компонентов конкретного класса. Классы и их объекты имеют множество специальных правил доступа и определения контекста.

Пространство имен – это контекст, в пределах которого идентификатор должен быть уникальным.

Видимость идентификатора – область исходного кода программы, из которого допустим нормальный доступ к связанному с идентификатором объекту.

Обычно контекст и видимость совпадают, однако бывают случаи, когда объект временно скрыт вследствие наличия идентификатора с тем же именем. Объект при этом не прекращает своего существования, но исходный идентификатор не может служить для доступа к нему до тех пор, пока не закончится контекст дублирующего идентификатора.

Видимость не может выходить за пределы контекста, но контекст может превышать видимость.

Загрузочный модуль (выполняемая программа) создается из полученных в результате раздельной компиляции объектных модулей с автоматическим поиском и присоединением библиотечных подпрограмм и процедур. Компоновка – это процесс, который позволяет правильно связать каждое вхождение идентификатора с одним конкретным объектом или функцией. Все идентификаторы имеют один из трех атрибутов компоновки, тесно связанных с их контекстом: внешняя компоновка, внутренняя компоновка или отсутствие компоновки. Эти атрибуты определяются местоположением и форматом объявлений, а также явным (или неявным по умолчанию) использованием спецификатора класса памяти.

Каждое вхождение конкретного идентификатора с типом компоновки внешняя представляет тот же самый объект или функцию во всех файлах и библиотеках, составляющих программу.

Идентификаторы с типом компоновки отсутствие представляют уникальные элементы программы.

Правила внешней и внутренней компоновки:

– любой идентификатор объекта или файла, имеющий файловый контекст, будет иметь внутренний тип компоновки, если его объявление содержит спецификатор класса памяти static ;

– если объявление идентификатора объекта или функции содержит спецификатор класса памяти extern , то идентификатор имеет тот же тип компоновки, что и видимое объявление идентификатора с файловым контекстом. Если такого видимого объявления не имеется, то идентификатор будет иметь внешний тип компоновки;

– если функция объявлена без спецификатора класса памяти, то ее тип компоновки определяется, как если бы был использован спецификатор класса памяти extern ;

– если идентификатор объекта с файловым контекстом объявлен без спецификатора класса памяти, то идентификатор имеет внешний тип компоновки.

Все шесть взаимосвязанных атрибутов (класс памяти, тип, контекст, видимость, продолжительность и тип компоновки) могут быть определены разными способами с помощью объявлений.

Различают объявления определения (их обычно просто называют объявлениями) и объявления ссылки (иногда называемыми неопределяющими объявлениями). Объявление определения, как и следует из названия, выполняет две функции: объявления и определения. Неопределяющие объявления требуют наличия где-либо далее в программе определений. Объявление ссылки просто вводит в программу одно или более имен идентификаторов. Определение фактически распределяет объекту память и связывает идентификатор с этим объектом.

В число объектов, которые могут быть объявлены, входят:

– переменные;

– функции;

– классы и компоненты классов;

– компоненты структур;

– компоненты объединений;

– массивы прочих типов;

– перечислимые константы;

– метки операторов.

Спецификатор типа с одним или более модификатором используется для задания типа объявляемого идентификатора.

Типы делятся на фундаментальные и производные. К фундаментальным типам относятся: void, char, int, float, double, short, long, signed, а также некоторые варианты unsigned. Производные типы включают в себя указатели и ссылки на другие типы, массивы других типов, типы функций, типы классов, структуры и объединения. Объект класса может, например, содержать некоторое число объектов различных типов вместе с функцией манипуляции этими объектами, плюс механизм контроля доступа и наследования от других классов.

Фундаментальные спецификаторы типа создаются из следующих ключевых слов:

char, int, signed, double, long, unsigned, float, short.

На базе этих ключевых слов можно построить интегральные типы и типы с плавающей точкой, которые в совокупности называются арифметическими типами. Типы char, short, int и long называются интегральными типами.

Простые объявления идентификаторов переменных имеют следующий шаблон:

тип данных перем1 <=иниц1>, перем2 <=иниц2>,...;

где перем1, перем2, ... – это произвольная последовательность отдельных идентификаторов. Каждая из переменных объявляется с указанным типом данных.

Указатели делятся на две основные категории: указатели объектов и указатели функций. Указатели обоих типов представляют собой специальные объекты, хранящие адреса памяти. Два этих класса указателей имеют отличные друг от друга свойства, назначения и правила манипулирования, хотя и те, и другие разделяют между собой определенные операции. Указатели функций используются для доступа к функциям и для передачи одних функций другим в качестве аргументов; выполнение арифметических операций с указателями функций не допускается. Указатели объектов при сканировании массивов или более сложных структур памяти регулярно инкрементируются и декрементируются.

«Указатель на объект типа type» содержит (то есть указывает) адрес объекта с типом type. Поскольку указатель сам по себе является объектом, то можно установить указатель на указатель. В число прочих объектов, на которые обычно устанавливается указатель, входят массивы, структуры и классы. Размер указателей объектов зависит обычно от модели памяти, размера и расположения сегментов данных.

Указатель функции лучше всего рассматривать как адрес, обычно в кодовом сегменте, где располагается выполняемый код функции. Это адрес, по которому передается управление при вызове функции. Размеры и расположение кодовых сегментов программы определяются действующей моделью памяти и в свою очередь определяют размер указателей функций, которые нужны для вызова функций.

Указатель функции имеет тип «указатель функции, возвращающей тип type», где type есть тип возвращаемых функцией данных.

Объявление указателя всегда должно устанавливать его на некоторый конкретный тип, даже если этот тип void (что фактически означает указатель на любой тип). Однако уже после объявления указатель обычно может быть переназначен на объект другого типа. Указатель со значением null – это адрес, гарантированно отличный от любого допустимого указателя, используемого в программе. Присвоение указателю целой константы 0 определяет его значение null.

Алфавитом языка называется совокупность символов, используемых в языке. Язык C различают, в отличие от многих других языков прграммирования, прописные и строчные буквы.

Обычный разговорный язык состоит из четырех основных элементов: символов, слов, словосочетаний и предложений. Алгоритмический язык содержит подобные элементы, только слова называют элементарными конструкциями, словосочетания - выражениями, предложения - операторами. Алгоритмический язык (как и любой другой язык), образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.
Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов (букв, цифр, специальных знаков и т.д.), которые могут быть использованы при написании программы.
Синтаксис - правила построения из символов алфавита специальных конструкций, с помощью которых составляется алгоритм.

Семантика - система правил толкования конструкций языка. Таким образом, программа составляется с помощью соединения символов алфавита в соответствии с синтаксическими правилами и с учетом правил семантики.

12) Алфавит языка С++. Служебные слова языка С++.

Прописные и строчные буквы латинского алфавита;

2. Цифры от 0 до 9;

3. Спецзнаки (-, /, ., , (), +, -) и др.;

4. В комментариях, строках и символьных константах могут использоваться русские буквы.

Комментарий формируется как последовательность знаков ограниченных слева символами /*, а справа */. Комментарий может отделяться слева символом // (в этом случае комментарий может быть записан только в одну строку).

/* Курсивом я пишу комментарий к программе в Си он может быть написан в несколько строк */

// или в одну строку, после двух черточек. Курсив взят условно, для лучшей усвояемости.

// Курсив взят условно, для лучшей усвояемости.

Идентификатор – это последовательность букв, цифр и символов подчеркивания, которые начинаются с буквы или символа подчеркивания.

Прописные и строчные буквы различаются идентификаторами, обозначающими служебные слова, константы, строковые константы, знаки операций, знаки пунктуации.

Служебные слова – это зарезервированные в языке идентификаторы, которые нельзя выбирать в качестве имен переменных и констант.

Примеры служебных слов:

Алфавит C++ включает:

• прописные и строчные латинские буквы и знак подчеркивания;
• арабские цифры от 0 до 9;
• специальные знаки:? { } , ¦ () + - / % * . \ ‘ : ? < = > ! & # ~ - ; ^

• пробельные символы: пробел, символы табуляции, символы перехода на новую строку.

Из символов алфавита формируются лексемы языка:

• идентификаторы;
• ключевые (зарезервированные) слова;
• знаки операций;
• константы;
• разделители (скобки, точка, запятая, пробельные символы).

Границы лексем определяются другими лексемами, такими, как разделители или знаки операций.

13) Правила создания идентификаторов. Структура программы на языке С++.

Идентификатор - это имя программного объекта. В идентификаторе могут использоваться латинские буквы, цифры и знак подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются, например, sysop, SySoP и SYSOP - три различных имени. Первым символом идентификатора может быть буква или знак подчеркивания, но не цифра. Пробелы внутри имен не допускаются.

1. Первым символом идентификатора C++ может быть только буква.
2. Следующими символами идентификатора могут быть буквы, буквы-цифры и буквы-подчерки.
3. Длина идентификатора неограниченна (фактически же длина зависит от реализации системы программирования).

Вопреки правилам словообразования в C++ существуют ограничения относительно использования подчерка в качестве самой первой буквы в идентификаторах. Особенности реализации делают нежелательными для использования идентификаторы, которые начинаются с этого символа.

Длина идентификатора по стандарту не ограничена, но некоторые компиляторы и компоновщики налагают на нее ограничения. Идентификатор создается на этапе объявления переменной, функции, типа и т. п., после этого его можно использовать в последующих операторах программы. При выборе идентификатора необходимо иметь в виду следующее:

• идентификатор не должен совпадать с ключевыми словами и именами используемых стандартных объектов языка;
• не рекомендуется начинать идентификаторы с символа подчеркивания, поскольку они могут совпасть с именами системных функций или переменных, и, кроме того, это снижает мобильность программы;
• на идентификаторы, используемые для определения внешних переменных, налагаются ограничения компоновщика (использование различных компоновщиков или версий компоновщика накладывает разные требования на имена внешних переменных).

Константы, переменные, их типы.

Константами называют неизменяемые величины. Различаются целые, вещественные, символьные и строковые константы. Компилятор, выделив константу в качестве лексемы, относит ее к одному из типов по ее внешнему виду (формат константы можно указать самостоятельно).

Целые константы.

Согласно правилам языка Си, число без десятичной точки и без показателя степени рассматривается как целое. Поэтому компилятор по записи константы определяет, целая она или вещественная. Если нужно ввести константу типа long, то нужно указать признак L или l в конце числа. Если при записи константы целое начинается с цифры 0, то эта константа интерпретируется как восьмеричное число, если же целое начинается с символа 0x или 0X - как шестнадцатеричное число.

Переменная - это «ячейка» оперативной памяти компьютера, в которой может храниться какая-либо информация. В программировании переменная, как и в математике, может иметь название, состоящее из одной латинской буквы, но также может состоять из нескольких символов, целого слова или нескольких слов.

Типы данных

В языке С++ все переменные имеют определенный тип данных. Например, переменная, имеющая целочисленный тип не может содержать ничего кроме целых чисел, а переменная с плавающей точкой - только дробные числа.

Тип данных присваивается переменной при ее объявлении или инициализации. Ниже приведены основные типы данных языка C++, которые нам понадобятся.

Основные типы данных в C++

• int - целочисленный тип данных.
• float - тип данных с плавающей запятой.
• double - тип данных с плавающей запятой двойной точности.
• char - символьный тип данных.
• bool - логический тип данных.

Объявление переменной

Объявление переменной в C++ происходит таким образом: сначала указывается тип данных для этой переменной а затем название этой переменной.

15) Операции, операнды, выражения в языке С++.

Операнд - это константа, литерал, идентификатор, вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента или более сложное выражение, сформированное комбинацией операндов, знаков операций и круглых скобок. Любой операнд, который имеет константное значение, называется константным выражением. Каждый операнд имеет тип.

Если в качестве операнда используется константа, то ему соответствует значение и тип представляющей его константы. Целая константа может быть типа int, long, unsigned int, unsigned long, в зависимости от ее значения и от формы записи. Символьная константа имеет тип int. Константа с плавающей точкой всегда имеет тип double.

Операнд - это константа, переменная, элемент массива или значение, возвращаемое функцией. Операнд - это константа, литерал, идентификатор, вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента или более сложное выражение, сформированное комбинацией операндов, знаков операций и круглых скобок.

Операция - это действие, производимое над операндами.

Выражение - последовательность операндов и знаков операций - запись в программе, вычисленное значение которой характеризуется типом данных.

Над объектами в языке Си могут выполняться различные операции:

• операции присваивания;
• операции отношения;
• арифметические;
• логические;
• cдвиговые операции.

Результатом выполнения операции является число.

Операция присваивания

Операция присваивания обозначается символом = и выполняется в 2 этапа:

• вычисляется выражение в правой части;
• результат присваивается операнду, стоящему в левой части:

объект = выражение;

Пример:

int a = 4; // переменной a присваивается значение 4
int b;
b = a + 2; // переменной b присваивается значение 6,

// вычисленное в правой части

Операции отношения

Основные операции отношения:

• == эквивалентно - проверка на равенство;
• != не равно - проверка на неравенство;
• < меньше;
• > больше;
• <= меньше или равно;
• >= больше или равно.

Арифметические операции

Основные бинарные операции, расположенные в порядке уменьшения приоритета:

• умножение * ;
• деление / ;
• сложение + ;
• вычитание - ;
• остаток от целочисленного деления % .

Основные унарные операции:

• инкрементирование (увеличение на 1) ++ ;
• декрементирование (уменьшение на 1) -- ;
• изменение знака - .

Основные условные логические операции:

• && - И (бинарная) - требуется одновременное выполнение всех операций отношения;
• || - ИЛИ (бинарная) - требуется выполнение хотя бы одной операции отношения;
• ! - НЕ (унарная) - требуется невыполнение операции отношения.