İfade sorunu - Expression problem

ifade problemi çeşitli güçlü ve zayıf yönleri tartışmak için kullanılan bir terimdir. programlama paradigmaları ve Programlama dilleri.

Philip Wadler terimi icat etti[1] Rice Üniversitesi ile yapılan tartışmaya yanıt olarak Programlama Dilleri Ekibi (PLT):

İfade problemi eski bir problem için yeni bir isimdir.[2][3] Amaç, mevcut kodu yeniden derlemeden ve statik tür güvenliğini korurken (örneğin, dönüştürme yok) veri türüne yeni vakalar ve veri türü üzerinden yeni işlevler eklenebilen vakalara göre bir veri türü tanımlamaktır.

Tarih

Sorun ilk olarak John Reynolds 1975'te.[2]

ECOOP '98'de Krishnamurthi ve ark.[4] ifade odaklı bir programlama dilini ve araç setini aynı anda genişletme problemine bir tasarım modeli çözümü sundu. Bunu "ifade sorunu" olarak adlandırdılar çünkü programlama dili tasarımcılarının bu sorunu yarattıkları şeyin ifade gücünü göstermek için kullanabileceklerini düşündüler. PLT için sorun şimdi DrScheme'nin yapımında ortaya çıkmıştı. DrRacket ve çözdüler[5] yeniden keşfedilerek Mixins.[6] Programlama dilleri ile ilgili bir makalede bir programlama dili problemini kullanmaktan kaçınmak için Krishnamurthi ve ark. kalıp odaklı çözümlerini açıklamak için eski bir geometri programlama problemini kullandı. ECOOP sunumundan sonra Felleisen ve Krishnamurthi ile yaptığı görüşmelerde Wadler, sorunun PL merkezli doğasını anladı ve Krishnamurthi'nin çözümünün Java'nın tip sistemini atlatmak için bir döküm kullandığını belirtti. Tartışma, Corky Cartwright (Rice) ve Kim Bruce (Williams) OO dilleri için tür sistemlerinin bu kadroyu nasıl ortadan kaldırabileceğini gösterdiği türler posta listesinde devam etti. Cevap olarak Wadler makalesini formüle etti ve "bir dilin ifade problemini çözüp çözemeyeceğini ifade etme kapasitesinin belirgin bir göstergesidir" dedi. "İfade problemi" etiketi, ifade = "diliniz ne kadar ifade edebilir" ve ifade = "temsil etmeye çalıştığınız terimler dil ifadeleridir".

Başkaları, özellikle Thomas Kühne, Rice Üniversitesi PLT ile yaklaşık aynı zamanda ifade probleminin varyantlarını birlikte keşfetti.[7] tezinde ve Smaragdakis ve Batory[8] paralel bir ECOOP 98 makalesinde.

Bazı takip çalışmaları, programlama dili tasarımlarının gücünü göstermek için ifade problemini kullandı.[9][10]

İfade problemi aynı zamanda çok boyutlu Yazılım Ürün Hattı tasarımında ve özellikle bir uygulama veya özel durum olarak temel bir sorundur. FOSD Program Küpleri.[kaynak belirtilmeli ]

Çözümler

İfade probleminin çeşitli çözümleri vardır. Her çözüm, bir kullanıcının bunları uygulamak için yazması gereken kod miktarına ve ihtiyaç duyduğu dil özelliklerine göre değişir.

Misal

Sorun Açıklaması

Aşağıdaki kitaplık için kaynak kodumuzun olmadığını hayal edebiliriz. C # uzatmak istediğimiz:

 1 halka açık arayüz IEvalExp 2 { 3     int Değerlendir(); 4 } 5 halka açık sınıf Aydınlatılmış : IEvalExp 6 { 7     halka açık Aydınlatılmış(int n) 8     { 9         N = n;10     }11     halka açık int N { almak; }12     halka açık int Değerlendir()13     {14         dönüş N;15     }16 }17 halka açık sınıf Ekle : IEvalExp18 {19     halka açık Ekle(IEvalExp ayrıldı, IEvalExp sağ)20     {21         Ayrıldı = ayrıldı;22         Sağ = sağ;23     }24     halka açık IEvalExp Ayrıldı { almak; }25     halka açık IEvalExp Sağ { almak; }26     halka açık int Değerlendir()27     {28         dönüş Ayrıldı.Değerlendir() + Sağ.Değerlendir();29     }30 }31 32 halka açık statik sınıf ExampleOne33 {34     halka açık statik IEvalExp AddOneAndTwo() => yeni Ekle(yeni Aydınlatılmış(1), yeni Aydınlatılmış(2));35 36     halka açık statik int DeğerlendirinSumOfOneAndTwo() => AddOneAndTwo().Değerlendir();37 }

Bu kütüphaneyi kullanarak aritmetik ifadeyi ifade edebiliriz 1 + 2 yaptığımız gibi ExampleOne.AddOneAndTwo () ve arayarak ifadeyi değerlendirebilir .Eval (). Şimdi bu kitaplığı genişletmek istediğimizi hayal edin, yeni bir tür eklemek kolaydır çünkü bir Nesneye Yönelik Programlama Dili. Örneğin, aşağıdaki sınıfı oluşturabiliriz:

 1 halka açık sınıf Çoklu : IEvalExp 2 { 3  4     halka açık Çoklu(IEvalExp ayrıldı, IEvalExp sağ) 5     { 6         Ayrıldı = ayrıldı; 7         Sağ = sağ; 8     } 9 10     halka açık IEvalExp Ayrıldı { almak; }11     halka açık IEvalExp Sağ { almak; }12 13     halka açık int Değerlendir()14     {15         dönüş Ayrıldı.Değerlendir() * Sağ.Değerlendir();16     }17 }

Ancak, tür üzerine yeni bir işlev eklemek istersek (C # terminolojisinde yeni bir yöntem) IEvalExp arabirim ve ardından arabirimi uygulayan tüm sınıfları değiştirin. Diğer bir olasılık, yeni bir arayüz oluşturmaktır. IEvalExp arabirim oluşturun ve ardından alt türler oluşturun Aydınlatılmış, Ekle ve Çoklu sınıflar, ancak ifade döndürüldü ExampleOne.AddOneAndTwo () zaten derlendiğinden, yeni işlevi eski tür yerine kullanamayacağız. Sorun, aşağıdaki gibi işlevsel programlama dillerinde tersine çevrilir: F # belirli bir türe bir işlev eklemenin kolay olduğu, ancak türleri genişletmenin veya eklemenin zor olduğu yerlerde.

Nesne Cebiriyle Problem Çözümü

Kağıttaki fikirleri kullanarak, genişletilebilirliği göz önünde bulundurarak orijinal kitaplığı yeniden tasarlayalım Kitleler için Genişletilebilirlik.[16]

 1 halka açık arayüz ExpAlgebra<T> 2 { 3     T Aydınlatılmış(int n); 4     T Ekle(T ayrıldı, T sağ); 5 } 6  7 halka açık sınıf ExpFactory : ExpAlgebra<IEvalExp> 8 { 9     halka açık IEvalExp Ekle(IEvalExp ayrıldı, IEvalExp sağ)10     {11         dönüş yeni Ekle(ayrıldı, sağ);12     }13 14     halka açık IEvalExp Aydınlatılmış(int n)15     {16         dönüş yeni Aydınlatılmış(n);17     }18 }19 20 halka açık statik sınıf ExampleTwo<T>21 {22     halka açık statik T AddOneToTwo(ExpAlgebra<T> ae) => ae.Ekle(ae.Aydınlatılmış(1), ae.Aydınlatılmış(2));23 }

İlk kod örneğindekiyle aynı uygulamayı kullanıyoruz, ancak şimdi tür üzerinde fonksiyonları içeren yeni bir arayüz ve cebir için bir fabrika ekliyoruz. Şimdi ifadeyi şurada oluşturduğumuza dikkat edin: ExampleTwo.AddOneToTwo () kullanmak ExpAlgebra doğrudan türlerden yerine arayüz. Şimdi genişleyerek bir fonksiyon ekleyebiliriz ExpAlgebra arayüz, ifadeyi yazdırmak için işlevsellik ekleyeceğiz:

 1     halka açık arayüz IPrintExp : IEvalExp 2     { 3         dizi Yazdır(); 4     } 5  6     halka açık sınıf Yazdırılabilir : Aydınlatılmış, IPrintExp 7     { 8         halka açık Yazdırılabilir(int n) : temel(n) 9         {10             N = n;11         }12 13         halka açık int N { almak; }14 15         halka açık dizi Yazdır()16         {17             dönüş N.ToString();18         }19     }20 21     halka açık sınıf Yazdırılabilir : Ekle, IPrintExp22     {23         halka açık Yazdırılabilir(IPrintExp ayrıldı, IPrintExp sağ) : temel(ayrıldı, sağ)24         {25             Ayrıldı = ayrıldı;26             Sağ = sağ;27         }28 29         halka açık yeni IPrintExp Ayrıldı { almak; }30         halka açık yeni IPrintExp Sağ { almak; }31 32         halka açık dizi Yazdır()33         {34             dönüş Ayrıldı.Yazdır() + " + " + Sağ.Yazdır();35         }36     }37 38     halka açık sınıf PrintFactory : ExpFactory, ExpAlgebra<IPrintExp>39     {40         halka açık IPrintExp Ekle(IPrintExp ayrıldı, IPrintExp sağ)41         {42             dönüş yeni Yazdırılabilir(ayrıldı, sağ);43         }44 45         halka açık yeni IPrintExp Aydınlatılmış(int n)46         {47             dönüş yeni Yazdırılabilir(n);48         }49     }50 51     halka açık statik sınıf ÖrnekÜç52     {53         halka açık statik int Değerlendirmek() => ExampleTwo<IPrintExp>.AddOneToTwo(yeni PrintFactory()).Değerlendir();54         halka açık statik dizi Yazdır() => ExampleTwo<IPrintExp>.AddOneToTwo(yeni PrintFactory()).Yazdır();55     }

Dikkat edin ExampleThree.Print () zaten derlenmiş bir ifade yazdırıyoruz ExampleTwo, mevcut herhangi bir kodu değiştirmemize gerek yoktu. Ayrıca, bunun hala güçlü bir şekilde yazılmış olduğuna dikkat edin, yansıtma veya döküm yapmaya ihtiyacımız yok. Değiştirirsek PrintFactory () ile ExpFactory () içinde ExampleThree.Print () bir derleme hatası alırdık .Yazdır() yöntem bu bağlamda mevcut değil.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "İfade Sorunu".
  2. ^ a b Reynolds, John C. (1975). "Veri soyutlamasına tamamlayıcı yaklaşımlar olarak kullanıcı tanımlı türler ve prosedür verileri.". Algoritmik Dillerde Yeni Yönler. Algol hakkında IFIP Çalışma Grubu 2.1. s. 157–168.
  3. ^ "Nesne Tabanlı Programlama ve Soyut Veri Türleri" (PDF).
  4. ^ "Yeniden Kullanımı Teşvik Etmek İçin Nesne Tabanlı ve İşlevsel Tasarımın Sentezlenmesi".
  5. ^ "Birimler ve karışımlarla modüler nesne yönelimli programlama".
  6. ^ Flatt, Matthew; Krishnamurthi, Shriram; Felleisen, Matthias (1998). "Sınıflar ve Karışımlar". 25. ACM SIGPLAN-SIGACT programlama dilleri ilkeleri sempozyum bildirisi - POPL '98. s. 171–183. doi:10.1145/268946.268961. ISBN  978-0897919791.
  7. ^ Kühne, Thomas (1999). Nesne Yönelimli Tasarım için İşlevsel Bir Desen Sistemi. Darmstadt: Verlag Dr. Kovac. ISBN  978-3-86064-770-7.
  8. ^ Smaragdakis, Yannis; Don Batory (1998). "Yeniden Kullanılabilir Nesne Tabanlı Bileşenlerin Uygulanması". Bilgisayar Bilimlerinde Ders Notları. 1445.
  9. ^ "Varsayılanlara Sahip Genişletilebilir Cebirsel Veri Türleri". 2001: 241–252. CiteSeerX  10.1.1.28.6778. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım Edin)
  10. ^ "İfade sorununa bağımsız olarak genişletilebilir çözümler". 2005. CiteSeerX  10.1.1.107.4449. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım Edin)
  11. ^ Chambers, Craig; Leavens, Gary T. (Kasım 1995). "Çoklu Yöntemler için Tip Kontrolü ve Modüller". ACM Trans. Program. Lang. Syst. (17): 805–843.
  12. ^ Clifton, Curtis; Leavens, Gary T .; Chambers, Craig; Millstein, Todd (2000). "MultiJava: Modüler Açık Sınıflar ve Java için Simetrik Çoklu Gönderim" (PDF). Oopsla '00.
  13. ^ Wouter Swierstra (2008). "Veri Türleri à La Carte". Fonksiyonel Programlama Dergisi. 18 (4). Cambridge University Press. s. 423–436. doi:10.1017 / S0956796808006758. ISSN  0956-7968.
  14. ^ Wehr, Stefan; Thiemann, Peter (Temmuz 2011). "JavaGI: Tip Sınıflarının Arabirimler ve Kalıtımla Etkileşimi". ACM Trans. Program. Lang. Syst. (33).
  15. ^ Carette, Jacques; Kiselyov, Oleg; Chung-chieh Shan (2009). "Nihayet Etiketsiz, Kısmen Değerlendirildi: Daha Basit Yazılı Diller için Etiketsiz Aşamalı Tercümanlar" (PDF). J. Funct. Program.
  16. ^ a b Oliveira, Bruno C. d. S .; Cook, William R. (2012). "Kitleler için Genişletilebilirlik: Nesne Cebirleri ile Pratik Genişletilebilirlik" (PDF). Ecoop '12.
  17. ^ Garrigue Jacques (2000). "Polimorfik Varyantlar Aracılığıyla Kodun Yeniden Kullanımı". CiteSeerX  10.1.1.128.7169. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım Edin)

Dış bağlantılar