Семантика языков программирования. Языки программирования

Желающие освоить язык программирования сталкиваются с такими понятиями, как компилятор и интерпретатор. Компиляция и интерпретация — это основа работы языков программирования.

Языки программирования в общем подходе делятся на два класса — компилируемые и интерпретируемые. Стоит отметить, что эта классификация языков программирования на компилируемые и интерпретируемые, является весьма условной, поскольку для любого языка программирования может быть создан как компилятор, так и интерпретатор. Кроме того бывают языки программирования смешанного типа.

Мы полагаемся на такие инструменты, как компиляция и интерпретация, чтобы преобразовать наш код в форму, понятную компьютеру. Код может быть исполнен нативно, в операционной системе после конвертации в машинный (путём компиляции) или же исполняться построчно другой программой, которая делает это вместо ОС (интерпретатор).

Компилируемые языки

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполняемый файл, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит программу с языка высокого уровня на низкоуровневый язык, понятный процессору сразу и целиком, создавая при этом отдельную программу

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем при каждом изменении текста программы требуется ее перекомпиляция, что создает трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Компилируемые языки обычно позволяют получить более быструю и, возможно, более компактную программу, и поэтому применяются для создания часто используемых программ.

Примерами компилируемых языков являются Pascal, C, C++, Erlang, Haskell, Rust, Go, Ada.

Интерпретируемые языки

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) ее текст без предварительного перевода. При этом программа остается на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера — это интерпретатор машинного кода. Кратко говоря, интерпретатор переводит на машинный язык прямо во время исполнения программы.

Программы на интерпретируемых языках можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий. Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby, Python, JavaScript. К интерпретируемым языкам также можно отнести все скриптовые языки.

Многие языки в наши дни имеют как компилируемые, так и интерпретируемые реализации, сводя разницу между ними к минимуму. Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету». Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# — Common Language Runtime.

Перепечатка статьи допускается только при указании активной ссылки на сайт сайт

Хочешь получать новые статьи первым? Вступай в сообщества ITmentor

Notice : Функция get_currentuserinfo с версии 4.5.0 считается устаревшей ! Используйте wp_get_current_user(). in /hlds/web/u138079p19/сайт/htdocs/wp-includes/functions.php on line 3840

Компилируемые и интерпретируемые языки, казалось бы что здесь не так? Компилируемые компилируются в исполняемый код, а интерпретируемые интерпретируются на этапе исполнения. Но не все так однозадачный. Неоднократно при общении с программистами слышал путаницу в терминологии по поводу компилируемых и интерпретируемых языков программирования. Объяснения не всегда логичны и уж тем более объективны (и эта статья возможно тоже).

И вот перед выпуском s4g пообщавшись с товарищем … решил поставить под сомнение свое понимание этих понятий и безотносительно выяснить что это все значит, и как оказалось совсем не зря, потом что даже вики говорит о размытости границ между этими понятиями:

Классификация языков программирования на компилируемые и интерпретируемые является неточной и весьма условной. Существуют реализации языков, которые компилируют исходный текст программы в байт-код, который затем либо интерпретируется , либо выполняется JIT-компилятором или виртуальной машиной . Это привносит ещё больше неясности в вопрос о том, где именно должна быть проведена граница.

Примечание: данная статья имеет анализ, но это не значит что он абсолютно верный, возможно где-то я субъективно интерпретировал понятия))

В среде программистов обычно под понятием компилируемый язык подразумевается любой язык который компилируется в машинный код, а интерпретируемый — это язык который не компилируется в машинный код (но может компилироваться в байт-код).

Теперь необходимо понять что такое компиляция, опять обращаемся к вики :

Компиляция - трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду.

Результатом работы компилятора может быть программа на специально созданном низкоуровневом языке, подлежащем интерпретации виртуальной машиной. Такой язык называется псевдокодом или байт-кодом .

То есть компиляция может осуществляться и в байт код для конкретной виртуальной машины, и в таком случае любой скриптовый язык, которые компилируется в байт-код может считаться компилируемым .

Разберем теперь понятие интерпретация, опять же обращаемся к вики :

Интерпретация (в математике, логике) - совокупность значений (смыслов), придаваемых тем или иным способом элементам (выражениям, формулам, символам и т. д.) какой-либо естественнонаучной или абстрактно-дедуктивной теории.

Интерпретация исходного кода - пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения).

Казалось бы … теперь все понятно, но сомнения все-таки остались. Ну а как же тогда точно расставить все по местам? Ведь даже при таком раскладе получается что практически для любого языка можно написать интерпретатор?

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

1. Лексический анализ

2. Синтаксический анализ

3. Генерация кода

Все-равно мало …

Обратимся еще раз к понятию интерпретация : совокупность значений, придаваемых тем или иным способом элементам какой-либо естественнонаучной или абстрактно-дедуктивной теории. Значит ли это что интерпретация это одна итерация?

Разберем процесс компиляции любого языка у которого есть хотя бы лексический анализ, синтаксический и генератор кода (не важно машинный или байт код, главное есть наличие генератора кода):

• сначала на вход поступает поток символов (исходный код), который разбивается на лексемы, то есть первая итерация интерпретации — делаем понятным поток символом для синтаксического анализатора (интерпретируем для парсера);
• на этапе синтаксического анализа строим абстрактное синтаксическое дерево (АСТ), то есть вторая итерация — делаем понятными лексемы (не исходный код) для генератора кода (интерпретируем для генератора кода);
• на этапе генерации кода преобразуем АСТ в код (машинный либо байт-код), то есть третья итерация — делаем понятным АСТ (не лексемы и уж тем более не исходный код) для машины (реальной либо виртуальной) (интерпретация для машины), итог — код.

Получая на вход исходный код , пропуская его через 3 фильтра (лексический анализатор, синтаксический анализатор, генератор кода) получается на выходе готовый к исполнению код . А вот какой код, машинный, либо байт-код это уже совсем другое дело, и нам абсолютно безразлично кто его будет исполнять, реальная либо виртуальная машина, самое главное что получился код.

При таком раскладе получается что исходный код имел несколько этапов представления (восприятия) , на которых он единообразно понимался по разному. То есть исходный код в таком случае (в случае компилируемого языка программирования) имеет внутренние промежуточные состояния восприятия разными системами компилятор . На этапе лексического анализа это одно состояние, на этапе синтаксического иное.

Таким образом любой язык имеющий более одной итерации интерпретации будет являться компилируемым . Либо любой такой язык можно назвать языком с определенным количеством интерпретаций, потому что название такому языку «интерпретируемый» будет как минимум не полное описание его типа восприятия.

Ладно, определились, но что тогда в таком случае будет являться интерпретируемым языком программирования? Судя по всему, таковым языком будет тот язык, который имеет только одну итерацию интерпретации . Утверждать не буду, но ИМХО, такой язык лишен высокоуровневости, и будет представлять из себя нечто вроде:

Push 10 push 5 add

То есть некое подобие ассемблера, похожего на байт-код виртуальной машины))

В этом случае нет необходимости лексического и синтаксического анализа, и генерировать код вовсе не обязательно, его можно сразу же интерпретировать виртуальной машиной, к примеру.

Часто скриптовые языки называют интерпретируемыми еще и потому что генератор кода в них называется компилятором, это конечно же не верно, и мы сами неверно назвали в s4g 0.9.2 генератор кода компилятором. Компилятор это нечто большее чем простая интерпретация АСТ в байт-код. В следующих версиях будем исправляться))

Также можно услышать аргумент о том что виртуальная машина интерпретирует байт-код, поэтому язык в котором есть виртуальная машина будет интерпретируемым. В таком случае центральный процессор тоже интерпретирует машинный код. И второе утверждение настолько же верно насколько верно первое))

Если уж компилируемый язык компилируется в машинный код … тогда он будет исполнятся как на Windows так и на Linux с аналогичным железом?))

Итак, запрепим:

Интепретатор — программа исполняющая исходный код пооператорно (построчно, по командно).

Интерпретируемый язык программирования — это язык программирования имеющий один уровень итерации (восприятия) исходного кода. Промежуточное представление кода отсутствует.

Компилируемый язык программирования — это язык программирования имеющий несколько преобразований от начала поступления исходного кода и до генерации исполняющего кода включительно, имеет несколько промежуточных состояний представления исходного кода.

Языки программирования могут быть разделены на компилируемые и интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера -- это интерпретатор машинного кода.

Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы.

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является несколько условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль, можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление (например, с разыменованием переменных и раскрытием макросов).

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор -- например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что создаёт трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностям, кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.

Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету» (Just-in-time compilation, JIT). Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# -- Common Language Runtime.

Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов. Следует упомянуть также оригинальный язык Форт(Forth) имеющий и интерпретатор и компилятор.

Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII, то есть доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).

Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов, использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): 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 = + - * / () . , $ " :

Заметным исключением является язык APL, в котором используется очень много специальных символов.

Использование символов за пределами ASCII (например, символов KOI8-R или символов Юникода) зависит от реализации: иногда они разрешаются только в комментариях и символьных/строковых константах, а иногда и в идентификаторах. В СССР существовали языки, где все ключевые слова писались русскими буквами, но большую популярность подобные языки не завоевали (исключение составляет. Встроенный язык программирования 1С: Предприятие).

Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других -- арабскими, а третьих -- китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006, C#, Java) поддерживают Unicode.

Задание №1

язык программирование семантика компилируемый

1. Для создания на диске D папок первого уровня нужно выполнить следующие действия:

Открыть Мой компьютер, перейти на диск D:

Выбрать пункт меню Файл, Создать, Папку, напечатать имя создаваемой папки П1.

Аналогично создаются папки П2 и П3.

Для создания папок второго уровня необходимо:

Перейти в папку первого уровня, в которой нужно создавать папку второго уровня. Например папку П21 нужно создавать в папке П2, папку П31 - в папке П3 и т.д.

Повторить действия из 1-го пункта при создании папок 3-его уровня нужно папку П311 создавать в папке П31 и т.д.

2. Чтобы переименовать папку нужно

Выбрать папку П31

Выбрать пункт меню Файл, Переименовать, напечатать фамилию Хомченко

Выбрать папку П1 и дать имя Инна.

3. Для переноса 9-ой папки во 2-ю папку нужно

Выбрать папку П312

Выбрать пункт меню Правка, Вырезать

Перейти в нужную папку П2

Выбрать пункт меню Правка, Вставить.

4. Дерево диска D до выполнения пунктов 2-3 будет выглядеть так:

Так выглядит дерево диска D: после выполнения пунктов 2-3:

Пояснения к выполнению задания №4

1. Для форматирования ячеек нужно выполнить следующее:

* выделить ячейку или диапазон ячеек

* выбрать пункт меню Формат, ячейки, выравнивание.

2. Чтобы ввести в ячейку формулу нужно:

* активизировать нужную ячейку

* набрать знак =, а затем нужную формулу вручную на клавиатуре или с использованием мыши.

Например, в ячейку H7 нужно ввести формулу: =G7+C7-F7

3. Для заполнения колонки Примечание 1 нужно использовать функцию

ЕСЛИ(). Таким образом в ячейке К7 будет размещена формула:

ЕСЛИ(I7>=15000;"Очень хорошая работа"; ЕСЛИ(I7>=5000; "Хорошая работа"; ЕСЛИ(I7<0; "Надо больше покупать валюты"; "Надо меньше продавать валюты")))

4. Для заполнения колонки Примечание 2, предварительно необходимо преобразовать условие в таблицу:

Затем в ячейку L7 занести формулу:

ПРОСМОТР(I7;$O$7:$O$12;$P$7:$P$12)

В результате у вас должно получиться такое же значение, как и в колонке Примечание 1;

5. Для использования "автозаполнения" нужно

* выделить ячейку с формулой

* указатель мыши установить в правый нижний угол ячейки, чтобы появился маркер заполнения

* не отпуская левой клавиши мыши растянуть выделение на нужный диапазон ячеек.

6. Для заполнения итоговой строки нужно: установите курсор в нужную ячейку и произвести двойной щелчок по кнопке Автосуммирование на панели инструментов.

Описание выполнения пункта №2

Установить курсор в любую свободную ячейку и ввести формулу:

МАКС(F7:F16). Аналогично: =МИН(G7:G16) и =СРЗНАЧ(H7:H16). Формулу можно

вводить вручную с клавиатуры, а можно с использованием мастера функций.

Для создания имени нужно

* выделить диапазон (например H7:H16)

* выбрать поле имен и задать нужное имя (например Остаток) или выбрать пункт меню Вставка, Имя, Присвоить.

Тогда формула из предыдущего пункта будет выглядеть так:

СРЗНАЧ(Остаток)

Для построения диаграммы нужно

• ? выделить диапазон данных по которым будем строить диаграмму например В2:D8. Левый столбец и верхняя строка будет использоваться в качестве меток осей.
• ? вызываем мастер диаграмм.
• ? выбираем тип диаграммы, например гистограмма, трехмерная.
• ? Вводим соответствующие надписи для осей и название диаграммы.
• ? выбираем лист, на котором будем строить диаграмму и выбираем кнопку Готово.

Для распечатки списка имен нужно выбрать пункт меню Вставка, Имя, Вставить, Все имена.

Чтобы получить таблицу с расчетными формулами нужно выбрать пункт меню

Сервис, Параметры, Вид, Параметры окна, Формулы.

Для оформления колонтитулов можно

* выбрать пункт меню Вид, Колонтитулы.

* выбрать пункт меню Файл, Параметры страницы, Колонтитулы.

Чтобы убрать сетку для печати нужно выбрать

Файл, Параметры страницы, Лист и отменить печать сетки.

Для распечатки полученной книги нужно выбрать:

• ? Файл, Печать или
• ? соответствующую пиктограмму на панели инструментов

Если диаграмма построена на том же рабочем листе, что и таблица, то печатать следует вместе с таблицей. Если диаграмма построена на новом рабочем листе, то нужно:

• ? перейти на лист с построенной диаграммой
• ? выполнить печать как в пункте №5

Пояснения к выполнению задания №5

• 1. Для того чтобы отсортировать список необходимо:
  • ? установить курсор на то поле списка, по которому нужно провести

сортировку.

• ? выбрать соответствующую пиктограмму на панели инструментов.
• 2. Для работы с автофильтром необходимо:

установить курсор в любую ячейку списка.

выбрать пункт меню Данные, Фильтр, автофильтр.

1. выбрать изделия, цена которых <= 100000 и >300000 или расход которых не превышает 100 единиц.

Описание выполнения пункта 1.

• 1. Включаем Автофильтр.
• 2. Нажимаем кнопку автофильтра в поле Цена.
• 3. Выбираем пунк меню Условие:
  • ? задаем условие
  • ? выбираем логическое условие И
  • ? задаем условие >300000
  • ? кнопка ОК

От Ali Çehreli . Большая часть материала ориентирована на начинающих, но так как большая часть аудитории уже имеет базовые знания в программировании, то этот материал убран под хабракаты. В данной части рассматриваются фундаментальные типы, свойства типов, основы компиляции и императивного программирования.

Базовый материал

Компилятор

Ранее мы увидели, что наиболее часто используемые инструменты в D - текстовый редактор и компилятор . Программы на D пишутся в текстовых редакторах (прим. ваш КО).

При использовании компилируемых языков , таких как D, необходимо понимать концепцию компиляции и функцию компилятора.

Машинные коды

Мозгом компьютера является микропроцессор (или ЦПУ, сокращение от центрального процессорного устройства ). Кодированием называется указывание, что именно должен делать ЦПУ, и инструкции, которые используются при этом, называются машинными кодами .

Большинство архитектур ЦПУ используют специфичные для них машинные коды. Эти машинные инструкции определяются с учетом ограничений аппаратных средств во время проектирования архитектуры. На самом низком уровне эти инструкции реализованы как электические сигналы. Так как простота программирования на этом уровне не является главной целью, написание программ напрямую в машиннах кодах ЦПУ является очень сложной задачей.

Эти машинные инструкции представляют собой специальные числа, которые представляют различные операции, поддерживаемые конкретным ЦПУ. Например, для воображаемого 8-битного ЦПУ, число 4 может представлять операцию загрузки, число 5 - операцию сохранения, и число 6 - операцию увеличения значения на единицу. Предполагая, что первые 3 бита слева - номер операции и 5 последующих бита - значение, которое используется в этой операции, программа-пример в машинных кодах этого ЦПУ может выглядеть следующим образом:
Operation Value Meaning 100 11110 LOAD 11110 101 10100 STORE 10100 110 10100 INCREMENT 10100 000 00000 PAUSE

Находясь настолько близко к железу, машинные коды не подходят для представления высокоуровневых понятий таких как: игральная карта или запись о студенте .

Языки программирования

Языки программирования разработаны быть эффективным способом программирования ЦПУ с возможностью представления высокоуровневых концепций. Языкам программирования не приходится иметь дело с ограничениями аппаратуры; их главная задача - простота использования и выразительность. Языки программирования легче понимаются людьми, они ближе к естественным языкам:
if (a_card_has_been_played()) { display_the_card(); }

Однако языки программирования придерживаются гораздо более строгих и формальных правил, чем любой язык, на котором говорят.

Компилируемые языки

В некоторых языках программирования инструкции должны быть скомпилированы прежде, чем стать исполняемой программой. Такие языки создают быстро выполняющиеся программы, но процесс разработки включает в себя два основных шага: написание программы и ее компиляцию.

В общем случае компилируемые языки помогают в обнаружении ошибок даже до того, как программа начинает выполняться.

D - компилируемый язык.

Интерпретируемые языки

Некоторые языки программирования не требует компиляции. Такие языки называются интерпретируемыми . Программа может запущена прямо из свеженапечатанного исходного кода. Некоторые примеры интерпретируемых языков: Python, Ruby и Perl. Так как этап компиляции отсутствует, для таких языков разработка программы может быть проще. С другой стороны, так как инструкции программы должны быть разобраны для интерпретации каждый раз, когда программа запускается, программа на таких языках медленнее, чем их эквиваленты, написанные на компилируемых языках.

В общем случае для интерпретируемых языков, многие типы ошибок в программе не могут быть обнаружены до момента начала выполнения.

Компилятор

Назначение компилятора - трансляция: он транслирует программы, написанные на языке программирования, в машинный код. Это перевод из языка программиста на язык ЦПУ. Такая трансляция называется компиляцией . Каждый компилятор понимает какой-то конкретный язык программирования и описывается, как компилятор для этого языка, например «компилятор для D».

Ошибки компиляции

Так как компилятор компилирует программу согласно правилам языка, он останавливает компиляцию как только достигает некорректных инструкций. Некорректные инструкции - те, которые выбиваются из спецификаций языка. Проблемы, такие как: несоответсвующие скобки, отсутствующая точка с запятой, ключевое слово с опечаткой и т.д. - все вызывают ошибки компиляции.

Также компилятор генерирует предупреждения компиляции , когда он видит подозрительный кусок кода, который может вызывать беспокойство, но не обязательно является ошибкой. Однако, предупреждения практически всегда указывают на настоящую ошибку или плохой стиль, поэтому самая распространенная практика - рассматривать большинство или все предупреждения как ошибки.

Фундаментальные типы

Ранее мы выяснили, что мозгом компьютера является ЦПУ. Большинство задач программы выполняются на ЦПУ, и остальные распределены по другим частям компьютера.

Наименьшая единица данных в компьтере называется битом , которая может принимать значения 0 или 1.

Так как тип данных, который может содержать только значения 0 или 1 имел бы очень ограниченное применение, ЦПУ определяет бОльшие типы данных, которые являются комбинациями из более одного бита. Например, байт содержит 8 битов. Наиболее производительный тип данных определяет битность ЦПУ: 32-битный ЦПУ, 64-битный ЦПУ и т.п.

Типов, определенных ЦПУ, все еще недостаточно: они не могут описать высокоуровневые понятия, как имя студента или игральная карта . D предоставляет множество полезных типов данных, но даже этих типов не хватает для описания многих высокоуровневых концепций. Такие концепции должны быть определены программистом как структуры (struct) или классы (class), которые мы увидим в следующих главах.

Фундаментальные типы D очень похожи на фундаментальные типы многих других языков, как показано в следующей таблице. Термины, появляющиеся в этой таблице, объяснены ниже:

Тип	Определение	Начальное значение
bool	Логическое значение Истина/Ложь	false
byte	8 битное число со знаком	0
ubyte	8 битное число без знака	0
short	16 битное число со знаком	0
ushort	16 битное число без знака	0
int	32 битное число соз знаком	0
uint	32 битное число без знака	0
long	64 битное число со знаком	0
ulong	64 битное число без знака	0
float	32 битное действительное число с плавающей точкой	float.nan
double	64 битное действительное число с плавающей точкой	double.nan
real	наибольшое число с плавающей точкой, которое поддерживается оборудованием	real.nan
ifloat	мнимая часть комплексного числа для float	float.nan * 1.0i
idouble	мнимая часть комплексного числа для double	double.nan * 1.0i
ireal	мнимая часть комплексного числа для real	real.nan * 1.0i
cfloat	комплексный вариант float	float.nan + float.nan * 1.0i
cdouble	комплексный вариант double	double.nan + double.nan * 1.0i
creal	комплексный вариант real	real.nan + real.nan * 1.0i
char	символ UTF-8 (code point)	0xFF
wchar	символ UTF-16 (code point)	0xFFFF
dchar	символ UTF-32 (code point)	0x0000FFFF

В довесок к вышеперечисленным, ключевое слово void описывает сущности не имеющие типа . Ключевые слова cent и ucent зарезервированы для будущего использования для представления знаковых и безнаковых 128-битных значений.

Вы можете использовать int для большинства значений, до тех пор пока нет особых причин не делать это. Рассмотрите double для представления понятий, которые имеют дробную часть.

Разъяснения понятий, представленных в таблице

Логическое значение : тип логического выражения, имеющий значения true для истины и false для лжи.

Тип со знаком: Тип, который может принимать отрицательные и положительные значения. Например, byte может иметь значения от 0 до 255. Буква u в начале названия этих типов взята от слова unsigned .

Число с плавающей точкой: Тип может представлять значения с десятичной дробной частью, как у 1.25. Точность вычислений с плавающей точкой напрямую зависит от числа битов в типе: больше число битов, получаем более точные результаты.

Только числа с плавающей точкой могут представлять десятичные дроби; целочисленные типы (например, int ) могут держать только такие значения, как 1 и 2.

Комлексные типы чисел: Эти типы могут представлять комплексные числа из математики.

Мнимые типы чисел: Эти типы могут представлять только мнимую часть комплексных чисел. Буква i , которая находится в колонке начальных значений, в математике является квадратным корнем из -1.

nan: Сокращение от «not a number», представляющее некорректное значение с плавающей точкой .

Комментарии переводчика

Может показаться странным, что для чисел с плавающей точкой используются NaN значения как инициализаторы. Оффициальное объяснение от разработчиков (хотя я не согласен с этой позицией):

NaN"ы обладают интересным свойством, что в какой бы операции они не использовались, то в результате получается снова NaN. Поэтому NaN будет распространяться и будет результатом любых вычислений, где он был использован. Это означает, что внезапно появляющийся NaN является недвусмысленным индикатором того, что была использована непроиницилизированная переменная.

Если бы 0.0 использовался как начальное значение, его последствия легко было бы не заметить на выходе, поэтому если инициализация по умолчанию была непреднамеренная, баг мог бы остаться незамеченным.

Не подразумевается, что инициализатор по умолчанию должен быть полезным значением, его цель - вскрытие багов. NaN хорошо подходит под эту роль.

Но, конечно, компилятор может обнаружить и сгенерировать ошибку о переменных, которые не были проинициализированы? В большинстве случаев он может, но не всегда, и то, что он может, зависит от сложности внутреннего анализа потоков данных. Поэтому надежда на этот механизм - непереносимое и ненадежное решение.

Из-за особенностей реализации ЦПУ, NaN отсутствует для целочисленных, поэтому вместо этого D использует 0. Нулевое значение не имеет таких преимуществ для обнаружения ошибок, какими обладает NaN, но, по крайней мере, ошибки от непреднамеренной инициализации будут повторимы и поэтому более отлаживаемыми.

Свойства типов

В D у типов есть свойства . Чтобы получить значение свойства, нужно написать имя свойства после типа через точку. Например, sizeof свойство int вызывается так: int.sizeof . В этой главе рассматриваются только следующие четыре атрибута:

• stringof: имя типа
• sizeof: размер типа в байтах (для кол-ва битов умножьте на 8)
• min: минимальное значение, которое может принимать тип
• max: максимальное значение, которое может принимать тип

Программа, которая печатает эти свойства для int

import std.stdio ;

void main()
{
writeln("Тип: " , int .stringof ) ;
writeln("Длина в байтах: " , int .sizeof ) ;
writeln("Минимальное значение: " , int .min ) ;
writeln("Максимальное значение: " , int .max ) ;
}

Примечания переводчика

Некоторые типы имеют другие свойства, например float и double не имеют свойства min , вместо него используется -float.max и -double.max , .

size_t

Вы также встретитесь с типом size_t , имя которого расшифровывается как «size type». Он не является самостоятельным типом, а псевдонимом безнакового типа, которого хватит для представления всех возможных адресов в памяти. Поэтому этот тип зависит от системы: uint на 32-х битных, ulong для 64-х битных системах и т.д.

Можно использовать свойство .stringof , чтобы увидеть на какой тип ссылается size_t на вашей системе:

Код

import std.stdio ;

void main()
{
writeln(size_t .stringof ) ;
}

Вывод на моей системе:
ulong

Упражнения

Распечатайте свойства других типов.

Примечание :Нельзя использовать зарезервированные типы cent и ucent в любой программе; как исключение, void не имеет свойств .min и .max .

Решение

import std.stdio ;

void main()
{
writeln("Тип: " , short .stringof ) ;
writeln("Размер в байтах: " , short .sizeof ) ;
writeln("Минимальное значение: " , short .min ) ;
writeln("Максимальное занчение: " , short .max ) ;

Writeln() ;

Writeln("Тип: " , ulong .stringof ) ;
writeln("Размер в байтах: " , ulong .sizeof ) ;
writeln("Минимальное значение: " , ulong .min ) ;
writeln("Максимальное занчение: " , ulong .max ) ;
}

Базовый материал

Оператор присваивания и порядок вычислений

Первые два камня преткновения, которые ждут изучающих программирование, это - оператор присваивания и порядок вычислений.

Оператор присваивания

Вы будете встречать подобные строчки практически во всех программах, практически во всех языках программирования:
a = 10;

Значение этой строчки - «сделай значение a равным 10». Аналогично следующая строчка обозначает «сделай значение b равным 20»:
b = 20;

На основе вышеизложенной информации что можно сказать о следущей строчке?
a = b;

К сожалению, эта строчка не содержит оператор сравнения из математики, который, я предполагаю, все знают. Выражение выше не означает «a равно b»! Когда мы используем ту же логику, что и в предыдущих двух строчках, выражение выше должно означать «сделай значение a равным значению b ».

Хорошо известный символ = в математике имеет совершенно другой смысл в программировании: «сделать значение слева равным значению с правой стороны».

Порядок вычислений

Операции программы выполняются шаг за шагом в определенном порядке. Предыдущие три выражения в программе можно увидеть в следующем порядке:
a = 10; b = 20; a = b;

Смысл этих строк вместе: «сделай значение a равным 10, затем сделай значение b равным 20, затем сделай значение a равным значению b ». Соответственно, после выполнения этих трех операций оба значения a и b будут равны 20.

Упражнение

Изучите, как следующие три операции меняют местами значения a и b . Если в начале их значения были равны 1 и 2 соответственно, то после выполнения операций значения становятся равны 2 и 1:
c = a; a = b; b = c;

Решение

Значения a , b и c напечатаны справой стороны каждой операции:
в начале → a 1, b 2, c неважно c = a → a 1, b 2, c 1 a = b → a 2, b 2, c 1 b = c → a 2, b 1, c 1
В конце значения a и b меняются местами.

Теги:

• dlang
• tutorials
• tutorials d

Добавить метки

Cтраница 1

Интерпретируемые языки часто используют в качестве учебных. Для освоения компилирующих языков нужны недели и месяцы подготовки, а писать простые программы на интерпретируемом языке можно уже на первый-второй день после начала занятий. Простейшим интерпретируемым языком программирования считается язык BASIC, с основами которого мы познакомимся в нашей книге.  

Интерпретируемый язык (interpretive language) - язык программирования, программы на котором компьютер считывает, транслирует и исполняет немедленно, строка за строкой; примером служит интерпретируемый Бейсик.  

Геделева нумерующая позволяет рассматривать интерпретируемые языки не только как языки, описывающие натуральные числа (т.е. имеющие множество натуральных чисел в качестве области их предполагаемой интерпретации), но и как относящиеся к нумерованным выражениям. При этом возникает возможность того, что некоторые предложения, очевидным образом относящиеся к некоторым числам, имея в виду геделеву нумерующую, можно считать относящимися к некоторым выражениям, идентичным самим этим предложениям. Описываемое положение дел не просто возможно: доказательство леммы о диагонализации выявляет, как подобная ситуация возникает, а последующие теоремы показывают, как ее можно использовать.  

Лисп является в первую очередь интерпретируемым языком. Пользователь может просто попробовать новые идеи н получить непосредственный отклик об их плодотворности. Программы не нужно транслировать, и их можно исправлять в процессе исполнения. Оглаженную функцию можно передать на трансляцию, тогда она выполняется быстрее. В одной и той же программе могут быть транслированные и интерпретируемые функции. Оттранслированную один раз функцию не нужно транслировать вновь из-за ошибок в других функциях. Транслирование по частям (incremental compiling) экономит усилия программиста и время вычислительной машины.  

В программу, написанную на интерпретируемом языке, можно внести изменения в любой момент, даже во время ее работы, а в машинный код откомпилированной программы, не имея исходного текста, внести изменения крайне трудно - это законченный продукт.  

После обсуждения реализаций типичного компилируемого языка и типичного интерпретируемого языка станет яснее взаимосвязь трансляции и моделирования, типичная для всех реализаций вообще. Фортран - простейший из компилируемых языков, рассматриваемых во второй части книги, и при реализации на традиционной вычислительной машине процесс трансляции этого языка может быть выполнен максимально глубоко.  

Существует еще один подход, при котором программу, написанную на интерпретируемом языке, можно рассматривать как последовательность вызовов подпрограмм. Такую программу можно фактически расширить в длинную цепочку обращений к подпрограммам, и, наоборот, такую цепочку можно обычно упаковать в кодированной форме, которая пригодна для интерпретации. К преимуществам методов интерпретации относятся компактность представления, машинная независимость и лучшие диагностические возможности. Интерпретатор можно обычно написать так, что время, затрачиваемое собственно на интерпретацию кода и на переход к соответствующей подпрограмме, незначительно.  

Язык представления, подобный тому, что используется в STRIPS, с точки зрения программной реализации является интерпретируемым языком, т.е. трансляция с этого языка выполняется интерпретатором, программой, которая способна распознавать в операторах языка формулы, подобные ризЬ (ящик1, комнатаБ, комнатаА), и выразить заложенный в формулах смысл в терминах выполняемых процедур.  

Еше одно преимущество компилируемых языков программирования, таких как C, состоит в том, что полученные программы могут выполняться на компьютерах без компилятора. При работе же с интерпретируемыми языками для выполнения готовой программы нужно обязательно иметь соответствующую программу-интерпретатор.  

Если базовый язык является языком пакетной обработки, дополненным графическими подпрограммами, то нужно лишь идентифицировать команду и сделать вызов соответствующей подпрограммы с заданными параметрами. Если базовый язык является интерпретируемым языком, то в основном схема остается той же, но опускается компиляция. Следует также отметить, что программа, обрабатывающая команды, записывается обычно не в виде одной монолитной программы, а в виде модульной системы. Такой метод имеет некоторые преимущества. Во-первых, экран не перегружается световыми кнопками; высвечиваются лишь кнопки, относящиеся к текущему модулю. Во-вторых, и для небольших систем это очень важно, при реализации системы могут использоваться обычные структуры с перекрытием, что позволяет держать в памяти только те модули, которые нужны в данный момент. Вряд ли стоит упоминать преимущества модульности, связанные с написанием, тестированием, отладкой и эксплуатацией программы.  

Итак, без циклов все-таки обойтись не удается, но при необходимости их использования следует обратить внимание еще на один аспект - выделение памяти для хранения переменных. Язык программирования MATLAB, являясь интерпретируемым языком сверхвысокого уровня, скрывает от пользователя операции, связанные с выделением и освобождением памяти. В результате мы чаще всего даже не задумываемся над тем, что в действительности происходит при выполнении простейшего (с точки зрения пользователя) оператора присваивания.  

Как известно, существуют две обширные категории программ - интерпретаторы и компиляторы, которые транслируют (переводят) программу, написанную на языке высокого уровня, в машинный код. Программа, написанная на интерпретируемом языке, записывается в память в виде последовательности команд языка высокого уровня.  

Однако бывают случаи, когда от программы не требуется быстродействие и она не предназначена для распространения, а сделана для себя. В этом случае удобно применить интерпретируемый язык программирования. Интерпретатор все равно переводит каждую строку по отдельности.  

Каждый из этих способов трансляции имеет свои достоинства и недостатки. Однако за удобство программирования на интерпретируемом языке приходится расплачиваться быстродействием составленных на этом языке программ. Такая программа работает в несколько десятков раз медленнее, чем программа, переведенная в машинные коды посредством компилятора. Последнее обстоятельство, как правило, оказывается более важным, поэтому в большинстве случаев для создания программ, особенно на профессиональном уровне, используются компилирующие языки.