Интерактивный интерпретатор (стр. 3 из 12)

[операторы]

next

В начале выполнения цикла вычисляются выражение1 и выражение2 (их значения должны быть целыми, иначе возникает ошибка), затем переменной-счетчику присваивается значение выражение1 и, если оно меньше или равно значению выражение2, выполнение переходит внутрь цикла, иначе – за строку с ключевым словом next. После каждой итерации цикла значение счетчика увеличивается на единицу и сравнивается со значением выражение2 (оно вычисляется только один раз в начале), если оно оказывается меньшим или равным значению выражение2, то выполняется следующая итерация цикла, иначе – цикл завершается. Значение счетчика в цикле, в принципе, можно менять, не если оно окажется не целым на момент окончания очередной итерации, возникает ошибка. Оператор цикла for может быть использован только в функции. Пример:

fori :=0 : size[a]

a{i} := a{i}*2

next

Оператор возврата return незамедлительно прерывает выполнение функции (может быть использован только в функции). Например,

ifa<b

result := 1

return

endif

Если при выполнении функции не встретился оператор return, выход из функции происходит как только управление переходит ниже последней строки функции.

Оператор error прерывает выполнение программы – искусственно генерируется ошибка времени выполнения. Он может быть использован только в функции.

Пример:
a:=toint[str]

ifa<0

error

endif

Для вывода данных используются операторы print и println. Оператор print имеет синтаксис print <выражение>. Значение выражения автоматически приводится к строке (т. е.команды println[a] и println[tostring[a]] – равносильны). Эта строка выводится на консоль. Оператор println имеет аналогичный синтаксис и назначение. Отличие заключается в том, что println производит перевод на новую строку после вывода, print – нет. Кроме того, если при работе в консоли введено выражение без ключевых слов и оператора присваивания, то результат его вычисления выводится на консоль в отдельной строке - это сокращенная форма оператора println.

Оператор clear позволяет удалить переменную из памяти, например, команда “clearn” удаляет из памяти переменную n, после чего она считается неопределенной. Удалить отдельные элементы массива нельзя. Выполнение оператора clear над неопределенной переменной не имеет никакого эффекта и не приводит к ошибке. С помощью оператора clear можно также удалить фактические параметры функции и даже переменную result, что необходимо перед работой с ней как с массивом. Но если переменная result не определена на момент выхода из функции, то возникает ошибка времени выполнения. Синтаксис оператора clear имеет вид:

clear <имя_переменной1>

Примеры пользовательских функций

1. Сортировка массива.

sort [a]

#сортирует массив а по возрастанию.

#методом прямого выбора

if~isarray[a]

println “Invalid argument”

error

endif

n:=size[a]

for i:=0:n-2

k:=i

for j:=i+1:n-1

k:=iff[a{j}<a{k}, j, k]

next

if i<>k

t:=a{i}

a{i}:=a{k}

a{k}:=t

endif

next

result:=a

2. Вычисление НОД по алгоритму Евклида

nod [n,m]

#вычисляет наименьший общий делитель

#натуральных чисел n и m

#по алгоритму Евклида

if ~isint[n]|~isint[m]

println "Invalid arguments"

error

endif

if (n<0)|(m<0)

println "Invalid arguments"

error

endif

if n=0

result:=m

return

endif

if m=0

result:=n

return

endif

while m>0

t:=n

n:=m

m:=imod[t,m]

loop

result:=n

3. Рекурсивное вычисление факториала.

factor [n]

#рекурсивное вычисление факториала числа n

if ~isint[n]

println "Invalid argument"

error

elseif n<0

println "Invalid argument"

error

elseif (n=0)|(n=1)

result:=1

else

result:=n*factor[n-1]

endif

4. Проверка, является ли строка корректным идентификатором.

test_d [str]

#возвращает 1, если строка является корректным

#идентификатором, то есть состоит только из

#букв, цифр, знаков подчеркивания и начинается

#c цифры, при этом имеет ненулевую длину,

#и -1 в противном случае

if ~isstring[str]

println "Invalid argument"

error

endif

n:=strlen[str]

if n=0

result:=-1

return

endif

ch:=substr[str,0,1]

if (ch>="0")&(ch<="9")

result:=-1

return

endif

for i:=0:n-1

ch:=substr[str,i,1]

if ~(((ch>="0")&(ch<="9"))|((ch>="A")&(ch<="Z"))|((ch>="a")&(ch<="z"))|(ch="_"))

result:=-1

return

endif

next

result:=1

5. Вычисление угла треугольника по трем сторонам.

angle [a,b,c]

#вычисляет угол треугольника со сторонами

#a, b и c между сторонами a и b (в градусах)

if ~isnum[a]|~isnum[b]|~isnum[c]

println "Invalid arguments"

error

endif

if (a<=0)|(b<=0)|(c<=0)

println "Not a triangle"

error

endif

cos_alpha:=(a*a+b*b-c*c)/(2*a*b)

if (cos_alpha>=1)|(cos_alpha<=-1)

println "Not a triangle"

error

endif

alpha:=arccos[cos_alpha]

result:=alpha*180/pi[]

Проектирование и реализация программы-интерпретатора

Для реализации интерпретатора было решено использовать платформу Microsoft .NETv.1.1 и язык программирования C#. Это связано с тем, что платформа .NET обеспечивает достаточно высокую производительность (быстродействие) приложений при значительном увеличении скорости разработки. Последнее обеспечивается за счет наличия удобных визуальных средств разработки, обширной и мощной стандартной библиотеки классов, использования автоматической сборки мусора, когда память из-под более неиспользуемых объектов освобождается автоматически. Язык C# же является основным языком платформы .NET, позволяющим полностью использовать все преимущества технологии Microsoft .NET, он имеет весьма гибкий синтаксис, позволяющий реализовывать достаточно сложные алгоритмы сравнительно небольшими, но легко читаемыми фрагментами кода.

В программе можно выделить две основные группы классов, две подсистемы, ответственные за логику работы интерпретатора и графический интерфейс пользователя соответственно. Поскольку первая подсистема содержит значительно большее число классов, чем вторая, было решено расположить ее в отдельном пространстве имен logic, вложенном в корневое пространство имен проекта. Классы, ответственные за графический интерфейс пользователя, расположены непосредственно в корневом пространстве имен проекта. Кроме того, в пространстве имен logic имеется два вложенных пространства имен – operators и vartypes, соответствующие двум основным иерархиям наследования в проекте – операторам программы и типам данных. Корневое пространство имен имеет имя interpr. Диаграмма пакетов проекта изображена на рис. 1.

Роль посредника между пользовательским интерфейсом и подсистемой, реализующей логику работы интерпретатора, выполняет класс Facade (фасад). Он также ответственен за создание отдельного потока для выполнения команд пользователя (вводимых с консоли). Выполнять их в том же потоке, что и обрабатывать сообщения пользовательского интерфейса нельзя так как в этом случае зациклившуюся пользовательскую функцию будет невозможно прервать. Многие методы класса Facade сводятся к простому вызову методов других классов из пространства имен logic. Этот класс в дальнейшем будет рассмотрен более подробно.

Для обработки ошибок применяется механизм структурной обработки исключений. При этом используются следующие классы пользовательских исключений (для ошибок в классах пространства имен interpr.logic):

· CalcException – ошибка по вине пользователя (синтаксическая или в вычислениях);

· SyntaxErrorException – синтаксическая ошибка, обнаруживаемая во время «компиляции», т. е. при загрузки функции или преобразования введенной команды во внутренний формат. Унаследован от CalcException;

· LineSyntaxException – синтаксическая ошибка в конкретном операторе функции. Содержит информацию об месте обнаружения (имя функции, строка).

· OtherException – ошибки, связанные с некорректной работой интерпретатора не по вине пользователя. Класс используется для отладочных целей. При нормальной работе такое исключение никогда не должно генерироваться.

· LinkedListException – ошибкавметодахкласса LinkedList. Унаследован от класса OtherException.

· NamespaceSerializationException – унаследован непосредственно от System.Exception. Такое исключение – генерируется если пространство имен консоли не может быть успешно восстановлено.

Соответствующая диаграмма классов изображена на рис. 2.

Можно выделить несколько групп классов в пространстве имен interpr.logic – классы, ответственные за вычисление выражений, за выполнение пользовательских функций, за преобразование текста команд и пользовательских функций во внутренний формат («компиляцию» текста программы), классы, участвующие в организации интерактивной работы интерпретатора. Эти группы классов, равно как и подсистема графического интерфейса пользователя, будут рассмотрены ниже. В пространстве имен interpr.logic также имеется один класс вспомогательного назначения – LinkedList. Он представляет двухсвязный список. В нем имеются методы и свойства добавления и чтения элементов в начале и конце списка, определения числа элементов списка. При этом, при попытке чтения из пустого списка, генерируется исключениеLinkedListException. Метод GetIterator(), существующий в двух перегруженных версиях (для первого элемента списка и для заданного индекса), возвращает объект вложенного класса LinkedList.Iterator, который представляет собой итератор, позволяющий читать элементы списка, перемещаясь по нему от начала к концу, а также двигаться в обратном направлении. Элемент списка представляется объектом частного вложенного класса Link, содержащего три поля с видимостью internal – одно для хранения значения элемента списка и два для ссылок на предыдущий и следующий элементы.