Принципы реализации семантики языка Cu++ в системе 3C++

2.2 Объекты классов.50.

2.3 Члены класса.53.

2.4 Механизмы времени компиляции.54.

2.4.1 Обозначения.55.

2.4.2 Построение списка всех виртуальных функций.55.

2.4.3 Выявление чистых виртуальных функций и абстрактных классов.59.

2.4.4 Подбор основного базового класса.60.

2.4.5 «Раскладка» класса.:.60.

2.4.6 Создание таблицы смещений виртуальных базовых классов.63.

2.4.7 Создание таблицы смещений виртуальных базовых классов для подобъектов базовых классов.65.

2.4.8 Создание таблицы виртуальных функций.68.

2.4.9 Создание таблиц виртуальных функций для подобъектов базовых классов.69.

2.4.10 Пример генерации таблиц виртуальных функций для базовых классов73.

2.4.11 Создание объектов класса typejnfo.74.

2.4.12 Оптимизация таблиц виртуальных функций.75.

2.4.13 Структуры данных, используемые при обработке класса и генерации таблиц.77.

2.5 Механизмы времени выполнения.78.

2.5.1 Создание и уничтожение объектов классов.79.

2.5.2 Преобразования указателей на классы.80.

2.5.3 Статические члены класса.82.

2.5.4 Доступ к нестатическим членам классов.82.

2.5.5 Вызов функций-членов класса.83.

2.5.6 Указатели на члены и функции-члены классов.84.

2.5.7Преобразования указателей на члены и функции-члены классов.85.

2.5.8 Реализация операции typeid.86.

2.5.9 Реализация оператора dynamiccast.87.

2.5.10 Реализация определения типов исключительных ситуаций.89.

2.6 Заключение. Выводы главы 2.90.

ГЛАВА 3. ПОИСК ИМЕН.92.

3.1 Введение.92.

3.2 Особенности поиска имен в языке Си++.94.

3.3 Реализация механизма поиска имен в одной области действия.103.

3.3.1 Традиционный способ поиска имен и его недостатки.104.

3.3.2 Использование общей хеш-таблицы.106.

3.3.3 Использование «перевернутой» таблицы.107.

3.3.4 Алгоритмы добавления и поиска.109.

3.4 Свойства областей действия.111.

3.5 Поиск неквалифицированных и квалифицированных имен.115.

3.5.1 Поиск неквалифицированного имени.115.

3.5.2 Поиск квалифицированного имени. 116.

3.6 Заключение. Выводы главы 3.118.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТИПОВ И ПРОВЕРКИ ТИПОВ.119.

4.1 Введение.119.

4.2 Общие требования к реализации системы типов.120.

4.3 Методы реализации типов.122.

4.3.1 Реализация типов с помощью типовых цепочек.122.

4.3.2 Реализация системы типов при помощи таблицы.124.

4.3.3 Реализация типов с помощью структур.128.

4.4.4 Квалификаторы const и volatile. 130.

4.4 Дополнительные возможности по работе с типами.131.

4.5 Реализация системы типов.132.

4.6 Преобразования типов.134.

4.7 Реализация проверки типов для операторов и выбора наилучшей перегруженной функции.139.

4.8 Заключение. Выводы главы 4.146.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

147.

ЛИТЕРАТУРА

149.

Рисунки и диаграммы:

Основные результаты четвертой главы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Изучены особенности системы типов языка Си++ и ее отличия от систем типов в родственных языках программирования.

2. Сформулированы требования к реализации системы типов в компиляторе Си++.

3. Проанализированы недостатки традиционного способа реализации типов в виде цепочек при использовании в компиляторе Си++.

4. Предложен метод реализации системы типов в компиляторе на основе хеш-таблицы удовлетворяющая сформулированным требованиям.

5. Исследованы особенности проверки типов в языке Си++ и требования к реализации проверки типов в компиляторе.

6. Описана часть реализации проверки типов для операций, учитывающая возможность перегрузки операторов и использования операторов преобразования типов, определяемых пользователем.

Заключение

.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Дано формальное определение графа наследования, на основе которого проведенео систематическое исследование семантических свойств механизма наследования классов в языке Си++. Построена и изучена формальная модель (граф подобъектов) строения объектов классов, учитывающая особенности языка. На основании формальной модели предложен способ эффективного вычисления числа подобъектов базового класса и дано формальное определение однозначности базового класса. Дано определение доминирующего класса, основанное на формальной модели, и предложен способ эффективного определения доминирующего класса. Предложен способ определения доступности базового класса и члена базового класса на основании графа наследования.

2. Разработаны методы и структуры данных компилятора, делающие возможным эффективную реализацию семантических проверок, связанных с отношениями между классами.

3. Разработаны алгоритмы генерации машинно-независимого низкоуровневого промежуточного кода и структур данных (таблиц) периода выполнения, реализующие семантику механизмов классов. В частноси, предложены следующие решнения: способ реализации множественного и виртуального наследованияметод реализации виртуального наследования, основанный на генерации таблиц смещений виртуальных базовых классовалгоритмы генерации таких таблицметод генерации кода для доступа к членам классов и членам базовых классовспособ реализации преобразований указателей и ссылок на классы, учитывающий особенности множественного и виртуального наследованияметод реализации виртуальных функций, основанный на генерации таблиц. Дано определение доминирования для виртуальных функций и предложен способ его выявления. Описаны методы определения абстрактности классов и неявной виртуальности функций. Предложен метод реализации и преобразования указателей на члены классов. Описаны методы реализации операторов typeid и dynamiccast с использованием объектов расширенного класса typeinfo. Предложен метод реализации динамического определения типов для исключительных ситуаций.

4. Исследована сложность алгоритмов генерации таблиц, используемых для реализации механизма классов, и даны оценки размера требуемых таблиц.

5. Разработаны структуры данных компилятора, используемые механизмами времени компиляции при генерации таблиц, реализующих механизмы виртуальных функций и виртуального наследования.

6. Исследованы особенности поиска имен в Си++ и отличия правил поиска имен в этом языке от правил поиска имен в других языках программирования. Сформулированы требования к реализации поиска имен в компиляторе.

7. Предложен эффективный способ проверки наличия определения имени в различных областях действия с использованием хеш-таблицы. Описана реализация механизма поиска имен, эффективно реализующая правила языка, использующая граф областей действия и дисплей областей действия. Формализованы условия, при которых объявленные в области действия имена становятся недоступными и могут быть удалены из хеш-таблицы. Предложен метод реализации конструкций using и using namespace. Описано взаимодействие механизма поиска имен с другими частями компилятора. Описано взаимодействие частей компилятора реализующих различные варианты поиска имен.

8. Исследованы особенности системы типов языка Си++ и ее отличия от систем типов в родственных языках программирования. Сформулированы требования к реализации системы типов в компиляторе Си++.

9. Проанализированы недостатки традиционного способа реализации типов в виде цепочек при использовании в компиляторе Си++. Предложен метод реализации системы типов в компиляторе на основе хеш-таблицы, удовлетворяющий сформулированным требованиям. Описана реализация типов как составная часть промежуточного представления ТТТ.

10. Исследованы особенности проверки типов в языке Си++ и требования, к реализации проверки типов в компиляторе.

11. Описана часть реализации проверки типов для операций, учитывающая возможность перегрузки операторов и наличие операторов преобразования типов, определяемых пользователем. Описана часть реализации проверки типов при вызове совместно используемых функций.