C++

С другой стороны, мы не можем игнорировать эффективность

Джон Бентли

С++ имеет небольшой, но гибкий набор различных видов операторов для контроля потока управления в программе и богатый набор операций для манипуляции данными. С наиболее общепринятыми средствами вас познакомит один законченный пример. После него приводится резюмирующий обзор выражений и с довольно подробно описываются явное описание типа и работа со свободной памятью. Потом представлена краткая сводка операций, а в конце обсуждаются стиль выравнивания* и комментарии.

– * Нам неизвестен русскоязычный термин, эквивалентный английскому indentation. Иногда это называется отступами. (прим. перев.)

3.1 Настольный калькулятор

С операторами и выражениями вас познакомит приведенная здесь программа настольного калькулятора, предоставляющего четыре стандартные арифметические операции над числами с плавающей точкой. Пользователь может также определять переменные. Например, если вводится

r=2.5 area=pi*r*r

(pi определено заранее), то программа калькулятора напишет:

2.5 19.635

где 2.5 – результат первой введенной строки, а 19.635 – результат второй.

Калькулятор состоит из четырех основных частей: программы синтаксического разбора (parser'а), функции ввода, таблицы имен и управляющей программы (драйвера). Фактически, это миниатюрный компилятор, в котором программа синтаксического разбора производит синтаксический анализ, функция ввода осуществляет ввод и лексический анализ, в таблице имен хранится долговременная информация, а драйвер распоряжается инициализацией, выводом и обработкой ошибок. Можно было бы многое добавить в этот калькулятор, чтобы сделать его более полезным, но в существующем виде эта программа и так достаточно длинна (200 строк), и большая часть дополнительных возможностей просто увеличит текст программы не давая дополнительного понимания применения С++.

3.1.1 Программа синтаксического разбора

Вот грамматика языка, допускаемого калькулятором:

program: END // END – это конец ввода expr_list END

expr_list: expression PRINT // PRINT – это или '\n' или ';' expression PRINT expr_list

expression: expression + term expression – term term

term: term / primary term * primary primary

primary: NUMBER // число с плавающей точкой в С++ NAME // имя С++ за исключением '_' NAME = expression – primary ( expression )

Другими словами, программа есть последовательность строк. Каждая строка состоит из одного или более выражений, разделенных запятой. Основными элементами выражения являются числа, имена и операции *, /, +, – (унарный и бинарный) и =. Имена не обязательно должны описываться до использования.

Используемый метод обычно называется рекурсивным спуском это популярный и простой нисходящий метод. В таком языке, как С++, в котором вызовы функций относительно дешевы, этот метод к тому же и эффективен. Для каждого правила вывода грамматики имеется функция, вызывающая другие функции. Терминальные символы (например, END, NUMBER, + и -) распознаются лексическим анализатором get_token, а нетерминальные символы распознаются функциями синтаксического анализа expr, term и prim. Как только оба операнда (под)выражения известны, оно вычисляется; в настоящем компиляторе в этой точке производится генерация кода.

Программа разбора для получения ввода использует функцию get_token. Значение последнего вызова get_token находится в переменной curr_tok; curr_tok имеет одно из значений перечисления token_value:

enum token_value (* NAME NUMBER END PLUS='+' MINUS='-' MUL='*' DIV='/' PRINT=';' ASSIGN='=' LP='(' RP=')' *); token_value curr_tok;

В каждой функции разбора предполагается, что было обращение к get_token, и в curr_tok находится очередной символ, подлежащий анализу. Это позволяет программе разбора заглядывать на один лексический символ (лексему) вперед и заставляет функцию разбора всегда читать на одну лексему больше, чем используется правилом, для обработки которого она была вызвана. Каждая функция разбора вычисляет «свое» выражение и возвращает значение. Функция expr обрабатывает сложение и вычитание; она состоит из простого цикла, который ищет термы для сложения или вычитания:

double expr // складывает и вычитает (* double left = term;

for(;;) // ``навсегда`` switch(curr_tok) (* case PLUS: get_token; // ест '+' left += term;

break; case MINUS: get_token; // ест '-' left -= term; break; default: return left; *) *)

Фактически сама функция делает не очень много. В манере, достаточно типичной для функций более высокого уровня в больших программах, она вызывает для выполнения работы другие функции. Заметьте, что выражение 2-3+4 вычисляется как (2-3)+ 4, как указано грамматикой.