SWP-Assignment Sprachen - ist.tugraz.at · Institute for Software Technology 12 Problemstellung Bisherige Definition der Semantik (von AL): Abbildung ENV x AL auf ENV ENV war die

Institute for Software Technology

SWP-Assignment Sprachen

Bernhard Aichernig und Alexander Felfernig

Institut für Softwaretechnologie{aichernig, alexander.felfernig}@ist.tugraz.at

Institute for Software Technology2

Inhalt

Semantik:

Einfache Assignmentsprachen

Assignmentsprachen mit Pointerkonzept

Semantik


Funktionale vs.

Assignmentsprachen

Funktionale Sprachen

Kein Zuordnungsbegriff

Variablen werden interpretiert

Variablenwerte werden nicht verändert

Rekursive, mathematische Definition

Assignmentsprachen (AL) / Imperative Sprachen

Basierend auf dem Zuordnungsprinzip

Variablen werden Terme zugeordnet, die deren Wert

verändern.


Syntax von AL über

1. Ist vIVS und ist t ein Term über , dann ist v := t AL

2. Sind a1,a2 AL dann ist begin a1;a2 end AL

3. Ist B PL0() (= Menge der quantorenfreien Formeln aus PL()) und sind a1,a2 AL dann istif B then a1 else a2 AL

4. Ist B PL0() und ist a1 AL dann istwhile B do a1 AL


Anmerkung

AL ist (derzeit) auf 2-elementige

begin-end Blöcke limitiert.


Beispiel - Multiplikation

Datentyp: Natürliche Zahlen (inkl. 0)

begin

z := 0;

while =(y,0) do begin

z := + (z,x);

y := -(y,1)

end

end


Semantikfunktion für AL

• IAL: ENVAL → ENV (über Datentyp )

Um IAL zu definieren brauchen wir

Evaluierungsfunktionen der

Prädikatenlogischen Ausdrücke IPL :

ENVPL() = {T,F}

Terme IT: ENVT() = A

Diese Evaluierungsfunktionen wurden

bereits behandelt.


Semantikdefinition IAL(,v := t) = ‘

mit ‘(v)=IT(,t) und ‘(w)= (w) für wv

IAL(, begin a1;a2 end ) = IAL(IAL(,a1),a2)

IAL(, if P then a1 else a2) = IAL(, a1) wenn IPL(,P)=T

IAL(, if P then a1 else a2) = IAL(, a2) wenn IPL(,P)=F

IAL(, while P do a1) = IAL(IAL(, a1), while P do a1) wenn IPL(,P)=T

IAL(, while P do a1) = wenn IPL(,P)=F


Anmerkungen zu AL

Syntax und Semantik sind sehr einfach

Keine Prozeduraufrufe

Keine Unterscheidung zwischen

Variablenwert und Speicher

Keine Seiteneffekte

z.B. in C:if (x=y+1)==2 then x=x-1;


Verifikation

Durch Hoare-Logik (siehe Einführung in

die Informatik)


POINTER (ZEIGER)

11


Problemstellung

Bisherige Definition der Semantik (von AL): Abbildung ENV x AL auf ENV

ENV war die Menge aller Funktionen von Variablen auf deren Werte

Pro Variable wird ein Wert gespeichert

Kein Konzept von Speicherstelle vorhanden

In realen Programmiersprachen ist es wichtig auf Speicherstellen zugreifen zu können Einführung von Datentypen (Listen, Bäume,...)

Effizienz (Übergabe großer Strukturen,...)


Speicherstellen

Trennung von Speicher und Variablen

1

2

3

4

5

..

x

y [ ]

Adresse Wert


Formale Betrachtungsweise

Neue Definition von Variablenenvironments notwendig.

Ein Variablenenvironment ist eine Abbildung von Variablen auf Locations.ENV, : IVS → LOC

Ein State ist eine Funktion von Locations auf deren Werte.STATE, : LOC → A

LOC (= Menge aller Locations) selber stellen wir als Menge von Adressen {1,2,..} dar.


Anmerkungen

Zeigt eine Variable x auf eine Speicherstelle (=Location) s, dann sagen wir, dass x auf s gebunden ist (Binding).

Eine Speicherstelle in unserer Definition hält Werte aus dem gewählten Datentyp!

Die Semantik von AL muss abgeändert werden.


Semantik von ALP

Semantikfunktion

IALP: ENVSTATEAL → ENVSTATE

z.B.: Für Assignments

IALP(,,v := t) = (,‘)

mit ‘((v))=IT(,,t) und

‘((w))=((w)) für wv

Semantikfunktion von Termen

muss ebenfalls abgeändert werden


Abgeänderte Semantik von T

IT(,,c) = c0 für c und ENV,

STATE

IT(,,v) = ((v)) für vIVS und

ENV, STATE

IT(,,f(t1,..,tn)) =

f0(IT(,,t1),..,IT(,,tn))

für tiT und ENV, STATE


Semantik von ALP

Adaption des begin-end-Blocks:

IALP(,, begin a1;a2 end ) = IAL(‘,‘,a2)

mit (‘,‘) = IAL(,,a1)

Die anderen Änderungen in der

Semantik geschehen analog.


Erweiterte Syntax von ALP

Einführung eines Statements, das es erlaubt ein Variablenbinding auf andere Variablen zu übertragen.

Syntaxregel: Sind v und w Variablen, dann ist der Ausdruck ref v := ref w AL

Dieser Ausdruck erlaubt es, die Referenz von w auf v zu übergeben. Nach der Ausführung des Ausdrucks sollen beide Variablen auf die selbe Location zeigen.


Erweiterung der Semantik

IAL(,,ref v := ref w) = (‘,)

mit ‘(v)=(w) und ‘(u)=(u) für uv


Beispiel (Vergleich)

begin

x := 1;

begin

y := x;

y := 2

end

end

begin

x := 1;

begin

ref y := ref x;

y := 2

end

end


Zusammenfassung AL

Zustandsänderungen aufgrund von

Befehlausführungen

Semantik mit und ohne Zeiger

Wertkopien vs. Bindings

Seiteneffekte möglich


Zusätzliche Übungsbeispiele

als Klausurvorbereitung

www.knowledgecheckr.com

Participation Key: QnGNc9

23

Documents

SWP-Assignment Sprachen - ist.tugraz.at · Institute for Software Technology 12 Problemstellung Bisherige Definition der Semantik (von AL): Abbildung ENV x AL auf ENV ENV war die