Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В C , C ++ , и D языки программирования , а тип Классификатор является ключевым словом , которое применяется к типу , в результате квалифицированного типа. Например, const intэто квалифицированный тип, представляющий постоянное целое число, а intсоответствующий неквалифицированный тип - просто целое число. В D они известны как конструкторы типов , по аналогии с конструкторами в объектно-ориентированном программировании .

Квалификаторы типа - это способ выражения дополнительной информации о значении через систему типов и обеспечение правильности использования данных. Квалификаторы типов обычно не используются за пределами семейства языков C / C ++: во многих языках есть понятие констант, но это выражается в том, что привязка имени является константой («переменная, которая не меняется»), а не через систему типов. ; см. альтернативы ниже.

По языку [ править ]

C / C ++ [ править ]

По состоянию на 2014 год и C11 в стандарте C есть четыре квалификатора типа: const( C89 ), volatile( C89 ), restrict( C99 ) и _Atomic( C11 ) - последний имеет частное имя, чтобы избежать конфликтов с именами, определяемыми пользователем. [1] Первые два из них, constи volatile, также присутствуют в C ++ и являются единственными квалификаторами типа в C ++. Таким образом, в C ++ термин « cv -квалифицированный тип» (для c onst и v olatile) часто используется для «квалифицированного типа», в то время как термины « c -qualified type» и « v-qualified type "используются, когда релевантен только один из квалификаторов.

Из них, constбезусловно, самый известный и наиболее используемый, он встречается в стандартных библиотеках C и C ++ и встречается при любом значительном использовании этих языков, которое должно удовлетворять константной корректности . Другие квалификаторы используются для низкоуровневого программирования и, хотя и широко используются там, редко используются типичными программистами. Однако какое-то время volatileнекоторые программисты на C ++ использовали для синхронизации во время потоковой передачи, хотя это не поощрялось и теперь не работает в большинстве компиляторов.

D [ править ]

В D конструкторы типов являются const, immutable, shared, и inout. immutableявляется более сильным вариантом const, обозначающим данные, которые никогда не могут изменить свое значение, а constобозначает данные, которые не могут быть изменены с помощью этой ссылки: это постоянное представление о возможно изменяемых данных. sharedиспользуется для общих данных в многопоточности (как volatileэто кратко использовалось в C ++). inout- это подстановочный знак, позволяющий функциям, которые не изменяют данные (и, следовательно, относятся только к неквалифицированному типу данных), возвращать тот же уточненный тип, что и входные данные. constа immutableтакже может использоваться как спецификатор класса хранения.

Синтаксис [ править ]

См. Также: Синтаксис C § Квалификаторы типа

В C и C ++ тип задается в объявлении функции или объявлении переменной путем предоставления одного или нескольких спецификаторов типа и, необязательно, квалификаторов типа. Например, целочисленная переменная может быть объявлена ​​как:

int  x ;

где int- спецификатор типа. Целочисленная переменная без знака может быть объявлена ​​как:

беззнаковый  int  x ;

где оба unsignedи intявляются спецификаторами типа. Постоянная целочисленная переменная без знака может быть объявлена ​​как:

const  unsigned  int  x ;

где constпредставляет собой тип классификатор, который квалифицированный типа xIS const unsigned intи неквалифицированный типа unsigned int.

Объявления переменных дополнительно имеют необязательный спецификатор класса хранения . Собственно, это отдельная тема, отличная от типа, хотя constобъявление переменной также имеет значение для класса хранения, а именно то, что она может храниться в постоянной памяти.

Изменчивая правильность [ править ]

См. Также: Const-корректность

Другой квалификатор в C и C ++ volatileуказывает, что объект может быть изменен чем-то внешним по отношению к программе в любое время, и поэтому его необходимо повторно считывать из памяти при каждом обращении к нему.

Квалификатор чаще всего встречается в коде, который напрямую управляет оборудованием (например, во встроенных системах и драйверах устройств ) и в многопоточных приложениях (хотя часто используется неправильно в этом контексте; см. Внешние ссылки в изменчивой переменной ). Его можно использовать точно так же, как constв объявлениях переменных, указателей, ссылок и функций-членов, и, фактически, volatileиногда используется для реализации аналогичной стратегии проектирования по контракту, которую Андрей Александреску называет volatile-корректностью, [2] хотя это встречается гораздо реже, чем const-правильность. volatileКлассификатор также может быть разделconst_cast, и его можно комбинировать с constквалификатором, как в этом примере:

// Устанавливаем ссылку на аппаратный регистр, доступный только для чтения, // который отображается в жестко запрограммированной области памяти. const  volatile  int  &  hardwareRegister  =  * reinterpret_cast < int *> ( 0x8000 );int  currentValue  =  hardwareRegister ;  // Считываем адрес в памяти int  newValue  =  hardwareRegister ;  // Прочитать еще разhardwareRegister  =  5 ;  // Ошибка, невозможно записать в константную локацию

Потому что hardwareRegisterэто volatile, нет никакой гарантии , что он будет держать то же значение на два последовательных чтения , даже если программист не может изменить его. Семантика здесь указывает, что значение регистра доступно только для чтения, но не обязательно неизменным.

История [ править ]

Понятие квалификатора типа было введено вместе с примером readonly(позже переименованного const) Бьярном Страуструпом во внутреннем техническом меморандуме Bell Labs 1981 г. [3] и реализовано на языке C с классами , предшественнике C ++ . [4] Что касается мотивации, Страуструп пишет: [4]

«Он выполнял две функции: как способ определения символической константы, которая подчиняется правилам области и типа (то есть без использования макроса), и как способ считать объект в памяти неизменным».

constзатем был принят в C как часть стандартизации и появился в C89 (и последующих версиях) вместе с другим квалификатором типа volatile, который был изобретен комитетом по стандартизации ANSI C (X3J11). [5] volatile появились к 1985 году; [6], и раннее использование заключалось в компиляции ядра UNIX для MIPS , чтобы позволить оптимизировать компиляцию, предотвращая применение обычных оптимизаций к изменчивым переменным. [7] На noaliasзаседании комитета X3J11 в декабре 1987 г. был предложен еще один уточняющий аргумент, но он был отклонен; его цель была в конечном итоге достигнута restrictквалификацией в C99. Мотивация noaliasбыла дополнительна кvolatile, а именно, что это указывает на то, что могут быть выполнены даже обычно небезопасные оптимизации. Ричи не очень поддерживал классификаторы типов, утверждая, что они не «несут их вес», но в конечном итоге не выступал за их исключение из стандарта; [8] он выступил против noalias, и это было исключено из проекта.

Java не имеет квалификаторов типов и явно опущена const: предложение 1999 года о ее добавлении было отклонено, особенно потому, что добавление его постфактум и последующее изменение стандартной библиотеки для ее последовательного использования нарушило бы совместимость. [9] Однако изначально Java оставила открытой возможность реализации const, заметную в том, что constэто зарезервированное слово , хотя на самом деле оно не используется в качестве ключевого слова . Вместо этого в Java есть объектно-ориентированное ключевое слово final, которое используется для определения атрибутов (а затем и для локальных переменных) как постоянных, но не для определения типов.

Альтернативы [ править ]

См. Также: const-правильность

Другие языки используют другой подход, считая постоянство свойством идентификатора (или привязки имени ), а не типом. Таким образом, такие языки имеют постоянные идентификаторы (соответствующие «переменным», которые не меняются) с одним присваиванием, но не имеют понятия константной корректности: поскольку постоянство не является частью типа, нет возможности несоответствия типов. Примеры включают Ada 83 с постоянными объектами и constantключевым словом, [10] [a] и Java с finalключевым словом.

Заметки [ править ]

  1. ^ Стандарт Ады называет это « зарезервированным словом »; см. эту статью для использования.

Ссылки [ править ]

  1. ^ C11: Новый стандарт C , Томас Слива
  2. ^ "Generic <Programming>: volatile - лучший друг многопоточного программиста Volatile-Correctness или как заставить ваш компилятор определять условия гонки для вас" Андрея Александреску в журнале пользователей C / C ++ Форум экспертов C ++
  3. ^ Бьярне Страуструп , "Расширения языка C Type Concept.", Bell Labs внутренний технический меморандум, 5 января 1981.
  4. ^ a b Соперничество братьев и сестер: C и C ++ , Бьярн Страуструп , 2002, стр. 5
  5. ^ Dennis M. Ritchie , « Развитие языка С Архивированного 2015-01-10 в Archive.today », 2003: «X3J11 также представило множество мелких дополнений и корректировок, например, классификаторы типа константное и изменчив , и немного другие правила продвижения типа ".
  6. ↑ Он появляется в примечаниях к техническому докладу Европейской группы пользователей систем UNIX (EUUC) «Проект стандарта ANSI для языка программирования C» Майка Банахана, 13 сентября 1985 г., как напечатано в информационном бюллетене группы пользователей систем Unix Австралии (AUUGN). ), Том 6, №6 , с. 73
  7. ^ Энциклопедическая статья (16 августа 1991). «Re: RISC против CISC? Назовите вещи своими именами?» . Группа новостей :  comp.arch . Usenet:  [email protected] .
  8. ^ "Позвольте мне начать с того, что я не уверен, что даже квалификаторы до декабря ('const' и 'volatile') имеют свой вес; я подозреваю, что то, что они добавляют к стоимости изучения и использования языка, не вознаграждаются большей выразительностью. «Volatile», в частности, является украшением для эзотерических приложений и гораздо лучше выражается другими средствами. Его главное достоинство в том, что почти каждый может о нем забыть. «Const» одновременно более полезен и навязчив; вы не можете не узнать об этом из-за его присутствия в интерфейсе библиотеки. Тем не менее, я не выступаю за исключение квалификаторов, хотя бы потому, что уже слишком поздно ».
  9. ^ JDK-4211070: Java должна поддерживать константные параметры (например, C ++) для поддержки кода [ sic ]
  10. ^ 1815A , 3.2.1. Объявления объекта :
    «Объявленный объект является константой, если зарезервированное слово« константа »появляется в объявлении объекта; тогда объявление должно включать явную инициализацию. Значение константы не может быть изменено после инициализации. Формальные параметры режима подпрограмм и записей , и общие формальные параметры режима в, также являются константами; параметр цикла - это константа в соответствующем цикле; подкомпонент или срез константы является константой ».

Внешние ссылки [ править ]

  • C11 стандарт
  • Конструкторы типов