Основы объектно-ориентированного программирования
Шрифт:
Семантика копирования для развернутых типов дает ожидаемый эффект для всех базисных типов, которые, как отмечалось выше все относятся к развернутым типам. Например, если m и n типа INTEGER, то мы ожидаем от присваивания m := n, (или от соответствующей передачи аргументов) копирования значения n в m.
Проведенный анализ применим и к связанной с присваиванием операции эквивалентности. Рассмотрим булевы выражения: x = y и x /= y. Для x и y ссылочных типов, как уже отмечалось, истинность первого выражения (ложность второго) достигается только тогда, когда источник и цель оба имеют значение void или оба присоединены к одному и тому же объекту. Для развернутых x и y, такая семантика неприемлема, - здесь действует другая семантика, основанная на последовательном сравнении значений соответствующих полей, так что в этом случае выражение x = y имеет то же значение, что и equal (x, y).
| Разрешается, как мы увидим позже при обсуждении наследования, изменить семантику equal для придания специального смысла эквивалентности экземпляров некоторого класса. Это никак не отразится на операции эквивалентности =, которая по соображениям безопасности и простоты всегда имеет смысл оригинальной функции standard_equal. |
Правило присваивания и сравнения обобщается в следующем замечании.
Присоединение y к x означает копирование объекта x, если x и y принадлежат развернутым типам. Это ссылочное присоединение, если x и y ссылочного типа. Аналогично, тесты: x=y и x/=y означают сравнение объектов для x и y развернутых типов; это ссылочное сравнение, если x и y ссылочного типа.
Гибридное присоединение
В рассматриваемых до сих пор случаях источник и цель принадлежали одной категории - оба развернутого или ссылочного типа. Что если они из разных категорий?
Вначале рассмотрим ситуацию, когда в присваивании x := y цель x развернутого типа, а источник y– ссылочного типа. Единственно приемлемой в этом случае является семантика копирования: копирование полей объекта, присоединенного к y, в поля объекта, присоединенного к x. Все хорошо, если y не void в период выполнения. Если y– void, то результатом будет включение исключения. (Исключения изучаются в лекции 12)
| Для развернутого x тест x = Void не является причиной появления исключительной ситуации; он просто дает значение false. Но нет приемлемой семантики для присваивания x := Void, так что всякая подобная попытка приводит к появлению исключения. |
Рассмотрим теперь другой случай присваивания: x := y, где x ссылочного типа, а y– развернутого. Тогда в период выполнения y всегда присоединен к объекту, который мы можем назвать OY, и присоединение также должно присоединить x к объекту. Казалось бы, что можно присоединить x непосредственно к OY. Однако это привело бы к созданию ссылки на подобъект, а подобные ссылки запрещены нашими правилами. Поэтому правильной стратегией является клонирование источника OY и присоединение x к созданной копии. Рассмотрим пример:
При вызове компонента reattach в результате присваивания x будет присоединен к объекту, являющемуся клоном объекта y.
Следующая таблица обобщает семантику присоединения изученных случаев:
| Тип цели x | Тип источника y | |
|---|---|---|
| Ссылочный | Развернутый | |
| Ссылочный | Ссылочное присоединение | Клонирование: эффект x := clone(y) |
| Развернутый | Копирование: эффект x.copy(y) Ошибка, если y - void | Копирование: эффект x.copy(y) |
Таблица 8.1. Эффект присоединения x:=y
Проверка эквивалентности
Семантика операций, проверяющих эквивалентность (= и /=) должна быть совместимой с семантикой присваивания. Наряду с операцией = можно использовать и equal. Какую из этих операций следует применять, зависит от обстоятельств.
[x]. (E1) Если x и y– ссылки, их можно тестировать как на ссылочную эквивалентность, так и на объектную эквивалентность при условии, что ссылки не void. Мы определили операцию x = y, как обозначающую ссылочную эквивалентность в этом случае. Функция equal, введенная для проверки объектной эквивалентности, дополнена и применима, когда x или y– void.
[x]. (E2) Если x и y– развернутого типа, единственный смысл имеет объектное сравнение.
[x]. (E3) Если x– ссылка, y– развернутого типа, объектное сравнение - единственно возможный смысл операции и в данном случае. Сравнение расширяется, допуская случай, когда x– void, возвращая значение false в этой ситуации, поскольку y не может быть void.
Этот анализ дает желаемую интерпретацию равенства = во всех случаях. Для объектного сравнения всегда доступна функция equal, расширенная на случаи, когда один или оба операнда принимают значение void. Следующая таблица подводит итог семантике сравнения:
| Тип цели x | Тип источника y | |
|---|---|---|
| Ссылочный | Развернутый | |
| Ссылочный | Ссылочное сравнение | equal(x,y) объектное сравнение, если x не void, иначе - false |
| Развернутый | equal(x,y) объектное сравнение, если y не void, иначе - false | equal(x,y) объектное сравнение |
Таблица 8.2.Семантика сравнения x=y
Сравнение таблиц 8.1 и 8.2 показывает совместимость присваивания и операций сравнения в упоминавшемся уже смысле. Напомним, в частности, что equal (x, y) будет истинно после выполнения x := clone (y) или x. copy (y).
Обсуждаемые проблемы возникают во всех языках, включающих ссылки и указатели, таких как Pascal, Ada, Modula-2, C, Lisp и другие. Они особенно актуальны для ОО-языков, в которых все создаваемые пользователем типы являются ссылочными. В дополнение к причинам, объясняемых в разделе обсуждения, в синтаксисе явно не отражается факт представления объектов ссылками, так что следует быть особо внимательными при проверке эквивалентности объектов.
Работа со ссылками: преимущества и опасности
В предыдущих разделах отмечалось, что два свойства модели времени выполнения заслуживают дополнительного внимания. Во-первых, важная роль ссылок. Во-вторых, двойственность семантики базовых операций (присваивания, передачи параметров, проверки на равенство), имеющих различный смысл для ссылок и развернутых операндов.
Динамические псевдонимы
Для x и y ссылочного типа при непустом значении y присваивание x := y или соответствующее присоединение в результате вызова приведут к тому, что x и y будут присоединены к одному и тому же объекту.