Подробнее о записях

Типы записей динамически изменяемого размера

Ранее мы видели несколько простых примеров типов записей. Давайте рассмотрим некоторые из более продвинутых возможностей этой фундаментальной конструкции языка Ада.

Следует отметить, что размер объекта для типа записи не обязательно должен быть известен во время компиляции. Это проиллюстрировано в приведенном ниже примере:

package Runtime_Length is function Compute_Max_Len return Natural; end Runtime_Length;

with Runtime_Length; use Runtime_Length; package Var_Size_Record is Max_Len : constant Natural := Compute_Max_Len; -- ^ Not known at compile time type Items_Array is array (Positive range <>) of Integer; type Growable_Stack is record Items : Items_Array (1 .. Max_Len); Len : Natural; end record; -- Growable_Stack is a definite type, but -- size is not known at compile time. G : Growable_Stack; end Var_Size_Record;

Совершенно нормально определять размер ваших записей во время выполнения, но учтите, что все объекты этого типа будут иметь одинаковый размер.

Записи с дискриминантом

В приведенном выше примере размер поля Items определяется один раз во время выполнения, но размер всех экземпляров Growable_Stack будет совпадать. И, возможно, это не то, что вы хотите получить. Мы видели, что массивы в целом имеют такую гибкость: для неограниченного типа массива разные объекты могут иметь разные размеры.

Получить аналогичную функциональность для записей можно используя специальную разновидность компонент, которые называются дискриминантами:

package Var_Size_Record_2 is type Items_Array is array (Positive range <>) of Integer; type Growable_Stack (Max_Len : Natural) is record -- ^ Discriminant. Cannot be -- modified once initialized. Items : Items_Array (1 .. Max_Len); Len : Natural := 0; end record; -- Growable_Stack is an indefinite type -- (like an array) end Var_Size_Record_2;

Дискриминанты, грубо говоря, являются константами: вы не можете изменять их значение после инициализации объекта. Это интуитивно понятно, поскольку они определяют размер объекта.

Кроме того, они делают тип неопределенным. В независимости от того, используется ли дискриминант для указания размера объекта или нет, тип с дискриминантом считается неопределенным, пока дискриминант не имеет выражение для инициализации:

package Test_Discriminants is type Point (X, Y : Natural) is record null; end record; P : Point; -- ERROR: Point is indefinite, so you -- need to specify the discriminants -- or give a default value P2 : Point (1, 2); P3 : Point := (1, 2); -- Those two declarations are equivalent. end Test_Discriminants;

Это также означает, что в приведенном выше примере вы не можете объявить массив значений Point, потому что размер Point неизвестен.

Как упоминалось выше, мы могли бы предоставить значение по умолчанию для дискриминантов, чтобы легально объявлять переменные типа Point без указания значения дискриминантов. В приведенном выше примере это будет выглядеть так:

package Test_Discriminants is type Point (X, Y : Natural := 0) is record null; end record; P : Point; -- We can now simply declare a "Point" -- without further ado. In this case, -- we're using the default values (0) -- for X and Y. P2 : Point (1, 2); P3 : Point := (1, 2); -- We can still specify discriminants. end Test_Discriminants;

Также обратите внимание, что, хотя тип Point теперь имеет дискриминанты по умолчанию, это не мешает нам указывать дискриминанты, как мы это делаем в объявлениях P2 и P3.

Во многих других отношениях дискриминанты ведут себя как обычные поля: вы должны указать их значения в агрегатах, как показано выше, и вы можете извлекать их значения с помощью точечной нотации.

with Var_Size_Record_2; use Var_Size_Record_2; with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; procedure Main is procedure Print_Stack (G : Growable_Stack) is begin Put ("<Stack, items: ["); for I in G.Items'Range loop exit when I > G.Len; Put (" " & Integer'Image (G.Items (I))); end loop; Put_Line ("]>"); end Print_Stack; S : Growable_Stack := (Max_Len => 128, Items => (1, 2, 3, 4, others => <>), Len => 4); begin Print_Stack (S); end Main;

Note

В примере выше, мы использовали дискриминант чтобы указать размер массива, но возможны и другие применения, например, определение дискриминанта вложенной записи.

Записи c вариантами

Ранее мы привели примеры использования дискриминантов для объявление записей разлного размера, содержащих компоненты, размер которых зависит от дискриминанта.

Но с помощью дискриминантов также можно построить конструкцию часто именуемую «запись с вариантами»: это записи, которые могут содержать разные наборы полей.

package Variant_Record is -- Forward declaration of Expr type Expr; -- Access to a Expr type Expr_Access is access Expr; type Expr_Kind_Type is (Bin_Op_Plus, Bin_Op_Minus, Num); -- A regular enumeration type type Expr (Kind : Expr_Kind_Type) is record -- ^ The discriminant is an -- enumeration value case Kind is when Bin_Op_Plus | Bin_Op_Minus => Left, Right : Expr_Access; when Num => Val : Integer; end case; -- Variant part. Only one, at the end of -- the record definition, but can be -- nested end record; end Variant_Record;

Поля, которые находятся в варианте when, будут доступны только тогда, когда значение дискриминанта совпадает с указанным. В приведенном выше примере вы сможете обращаться к полям Left и Right, только если Kind равен Bin_Op_Plus или Bin_Op_Minus.

Если вы попытаетесь получить доступ к полю, когда значение дискриминанта не совпадает, будет возбуждено исключение Constraint_Error.

with Variant_Record; use Variant_Record; procedure Main is E : Expr := (Num, 12); begin E.Left := new Expr'(Num, 15); -- Will compile but fail at runtime end Main;

А вот как можно написать вычислитель выражений:

with Variant_Record; use Variant_Record; with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO; procedure Main is function Eval_Expr (E : Expr) return Integer is (case E.Kind is when Bin_Op_Plus => Eval_Expr (E.Left.all) + Eval_Expr (E.Right.all), when Bin_Op_Minus => Eval_Expr (E.Left.all) - Eval_Expr (E.Right.all), when Num => E.Val); E : Expr := (Bin_Op_Plus, new Expr'(Bin_Op_Minus, new Expr'(Num, 12), new Expr'(Num, 15)), new Expr'(Num, 3)); begin Put_Line (Integer'Image (Eval_Expr (E))); end Main;

На других языках

Записи вариантов Аде очень похожи на Sum типы в функциональных языках, таких как OCaml или Haskell. Основное отличие состоит в том, что дискриминант является отдельным полем в Аде, тогда как «тег» Sum типа является встроенным и доступен только при сопаставлении шаблонов.

Есть и другие различия (записи с вариантами в Аде могут иметь несколько дискриминантов). Тем не менее, они допускают тот же подход к моделированию, что и типы Sum функциональных языков.

По сравнению с объединениями C/C++ записи с вариантами Аде более мощны, а также благодаря проверкам во время выполнения, более безопасны.