Поддерживающие механизмы

Передача аргументов

Один из аспектов нотации требует разъяснений: что происходит со значениями, переданными в качестве аргументов подпрограмме?

Рассмотрим вызов в форме

r (a1, a2, ..., an)

соответствующий программе

r (x1: T1, x2: T2, ..., xn: Tn) is ...

где r может быть как функцией, так и процедурой, и вызов может быть квалифицированным, как в b.r (...). Выражения a₁, a₂, ..., a_n называются фактическими аргументами, а x_i - формальными. (Помните, что для родовых параметров типа остается термин "параметр".)

Встают важные вопросы: каково соответствие между фактическими и формальными аргументами? Какие операции допустимы над формальными аргументами? Каково их влияние на соответствующие фактические аргументы?

Ответ на первый вопрос: эффект связывания фактических - формальных аргументов таков же как соответствующего присваивания. Обе операции называются присоединением (attachment). В предыдущем вызове можно считать, что запуск программы начинается с выполнения команд, неформально эквивалентных присваиваниям:

x1 := a1; x2 := a2;... xn := an

Ответ на второй вопрос: внутри тела программы любой формальный аргумент x защищен. Программа не может применять к нему прямых модификаций, таких как:

• Присваивание x значения в форме x := ...
• Процедуры создания, где x является целью: create x.make (...)

Ответ на третий вопрос - что может программа делать с фактическими аргументами? - вытекает из того, что присоединение используется для задания семантики связывания формальных и фактических аргументов. Присоединение (см. "Динамические структуры: объекты" ) означает копирование либо ссылки, либо объекта. Это зависит от того, являются ли соответствующие типы развернутыми:

• Для ссылок (обычный случай) при передаче аргументов копируется ссылка, - Void, либо присоединенная к объекту.
• Для развернутых типов (включающих основные типы INTEGER, REAL и т.п.), при передаче аргументов копируется объект.

В первом случае, запрет операций прямой модификации означает, что нельзя модифицировать ссылку (reference) через повторное присоединение или создание. Но если ссылка не пустая, то разрешается модифицировать присоединенный объект.

Рис. 13.1. Допустимые операции на аргументе ссылки

Если x_i - один из формальных аргументов r, то тело программы может содержать вызов:

xi.p (...)

где p - процедура, применимая к x_i, (объявлена в базовом классе типа T_i аргумента x_i ). Процедура может модифицировать поля объекта, присоединенного к x_i во время выполнения, то есть объекта, присоединенного к соответствующему фактическому аргументу a_i.

Вызов q (a) никогда не может изменить значение a, если a развернутого типа и является объектом. Если же a является ссылкой, то ссылка не меняется, но объект, присоединенный к ней, может измениться в результате вызова.

Существует много причин, по которым не следует позволять программам прямую модификацию их аргументов. Одна из самых убедительных - Конфликтующие присваивания. Предположим, что язык допускает присваивания аргументам, и процедура^{1ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: некорректный текст программы. Только для целей иллюстрации.}

dont_I_look_innocuous (a, b: INTEGER) is -- я выгляжу
      -- безвредной, но не стоит мне доверять.
   do
      a := 0; b := 1
   end

Теперь рассмотрим вызов dont_I_look_innocuous (x, x). Каково значение x после возвращения: 0 или 1? Ответ зависит от того, как компилятор реализует изменения формальных - фактических аргументов при выходе программы. Это ставит в тупик не только программистов, использующих язык Fortran.

Разрешение программе изменять аргументы приводит к ограничениям на фактические аргументы. В этом случае он должен быть элементом, способным изменять свое значение, что допустимо для переменных, но не постоянных атрибутов (см. "Глобальные объекты и константы" ). Недопустимым фактическим аргументом становится сущность Current, выражения, такие как a + b. Устранение модификации аргументов позволяет избежать подобных ограничений и использовать любые выражения в качестве фактических аргументов.

Следствием этих правил является признание того, что только три способа допускают модификацию значения ссылки x: процедура создания create x...; присваивание x := y ; и попытка присваивания x ?= y, обсуждаемая ниже. Передача x как фактического аргумента никогда не модифицирует x.

Это также означает, что процедура не возвращает ни одного результата, функция - официальный результат, представленный сущностью Result. Для получения нескольких результатов необходимо одно из двух:

• Использовать функцию, возвращающую объект с несколькими полями (обычно, возвращается ссылка на такой объект).
• Использовать процедуру, изменяющую поля объектов соответствующих атрибутов. Затем клиент может выполнять запросы к этим полям.

Первый прием уместен, когда речь идет о составном результате. Например, функция не может возвращать два значения, соответствующих заглавию и году публикации книги, но может возвращать одно значение типа BOOK, с атрибутами title и publication_year. В более общих ситуациях применяются процедуры. Эта техника будет обсуждаться вместе с вопросом побочных эффектов в разделе принципов модульного проектирования^{2См. лекцию 5 курса "Основы объектно-ориентированного проектирования", особенно "Схема, основанная на опыте".} .