Ada 程序设计语言(The Ada Programming Language)[第二集]

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2.5.2 通用离散类型属性

    离散类型包括整型和枚举型，除了上述的属性外，还有：

S'Pos   函数定义为: function S'Pos (Arg : S'Base) return universal_integer。返回 Arg 在 S 类型中的位置。

S'Val   函数定义为: function S'Pos (Arg : S'Base) return S'Base。返回 在 S 类型中位置为 Arg 的值。

例如：

type Color is (red, white, blue);

Color'Pos (White) = 2

Color'Val (1) = red

2.5.3 浮点类型属性

S'Digits 　返回 S　类型的精度，为 universal_integer　类型。

2.5.4　定点类型属性

S'Small  返回 S 类型的 small　值，返回值为实型。

S'Delta　返回 S　类型的 delata，返回值为实型。

S'Fore　 返回 S 类型所表示数的小数点前面的最小字符数量，返回值类型 universal_integer。

S'Alt    返回 S 类型所表示数的小数点后面的最小字符数量，返回值类型 universal_integer。

十进制定点型属性

S'Digits 返回 S 类型的精度。

S'Scale  返回 S 类型的标度 N，使 S'Delta=10.0**(-N)。

S'Round  函数定义为 function S'Round(X:universal_real) return S'Base；返回 X 的舍入值。

2.6 类型限制和类型转换（Type Qualification and Type Conversion)

    先让我们看一下下面的例子：

type primary is (red, green, blue);
type rainbow is (red, yellow, green, blue, violet);
...
for i in red..blue loop
...

   这里明显有歧义，编译器也就无法自动判定 red，blue 到底是 primary 还是 rainbow 中的元素。因此我们就需要使用类型限制，精确指明元素：　

for i in rainbow'(red)..rainbow'(blue) loop
for i in rainbow'(red)..blue loop -- 只需要一个限制
for i in primary'(red)..blue loop

   类型限制并不改变一个值的类型，只是告诉编译器程序员所期望的数据类型。由于 Ada 中提供了重载等特性，变量、子程序等重名的现象相当普遍，以后我们会碰到，解决方法和现在所讲的类型限制差不多，都是指明资源的准确位置。

    类型转换我们也常常在使用，比方说 modular 类型的数的输入输出需要特定的程序包，初学者便可以将 modular 数转换成 Integer 数来处理（虽然不怎么好）。下面是一个 Integer 和 Float 类型数互相转换的例子：

X	: Integer:= 4;
Y	: Float;
Y := float(X);
. . .
X := Integer(Y);

    这导致编译器插入合适的代码来做类型转换，实际效果就取决于编译器，而且一些类型之间的转换是禁止的；像上述的强行转换一般也不推荐，除非意义很明确，建议是使用上节所讲的数据类型属性、以及以后会碰到的相关子程序等来进行类型转换。

    还有一种不进行检查的类型转换，我们会在以后遇到。

2.7 表达式和运算符(Expressions and Operators)

   我们在先前的简单例子中对于一些表达式和运算符已有所认识，现在具体的讲解一下。

2.7.1 变量、常量声明

变量声明

    变量声名的格式很简单：

variable_name : type;

    variable_name 是变量名称，只要是合法的标识符即可；type 为该变量的数据类型。声明时可以初始化变量值，也就只需在上述语句后添加 := value，:= 赋值运算符。如：

Var_1: Integer;
Var_2: Integer := 1;

    也可以在声明某一变量时指定它的取值范围。如：

Var_1 : Integer range 1..10;
Var_2 : Integer range 1..20 := 2;

常量声明

    常量声明格式如下：

variable_name :constant type := value;

    这里需要注意一下，考虑下列两种情况：

Cons1 :constant Integer := 8;

Cons2 :constant := 8;

    虽然 Cons1 和 Cons2 都是常量 8，但数据类型是不一样的。Cons1 为 Integer 型的常量；Cons2 是 universal_integer 的常量。

2.7.2 运算符

Ada 下的运算符有以下几类：

逻辑运算符： and、or、xor;

关系运算符： =、/=、<、>、<=、>=

加减运算符：+，-,&

乘除运算符：*,/,rem,mod　

最高优先级运算符：**,not,abs

逻辑运算符

    逻辑运算符适用于布尔型（即布尔型作为元素的数组）和Modular型的数。对于布尔型，and,or,xor 分别执行"与"、"或"、"异或"操作。对于 Mudular 类型的数，进行2进制逐位运算，该数的二进制位中 0 表示  False，1表示 True。具体参见下面的表格：

 

关系运算符

    运算符=、/=、<、>、<=、>=的使用和大部份语言以一样，只要看一下例子即可，下面的有些未讲到的内容如字符串、访问类型，读者可翻看后面的章节：

X /= Y
"" < "A" and "A" < "Aa"   --True
"Aa" < "B" and "A" <"A  " -- True
My_Car = null;           --True，如果 My_Car 被设置为 null
My_Car = Your_Car        --True，如果 My_Car 和 You_Car 所指的是同一个对象
My_Car.all = Your_Car.all  --True，如果 My_Car 和 You_Car 所指的对象相同
 N not in 1..10 --范围测试，如果 N 在 1..10中，为 True
Today in Mon..Fri
Today in Weekday

加减运算符

    +,-对于任何数值 T 都进行加法运算；&则是用于数组及字符串，如 "A"&"B" = "AB"，在第3章我们会近一部讲述。

乘除运算符

    *,/不用多说，很简单的乘除运算符。注意的是 rem 和 mod。假如 N 表示一个自然数，A,B有下列的关系：

A = (A/B)*B + (A rem B);

A = B*N + (A mod B);

因此:

最高优先级运算符

** 表示取某数的幂，如 2**2 = 4，3**7 = 2187；

not 则表示非，如 not True = Flase；

abs 为取绝对值，因此 abs(-34) =34;

第3章 数组(Array)

3.1 概述(Overview)

    数组是一种复合数据类型(composite type)，包含多个同一种类型的数据元素。数组元素的名称用指定的下标表示，这些下标是离散数。数组的值则是一个由这些元素的值构成的合成值(composite value)。Ada 下的数组和其它语言很相似，只是多了一些“宽松”的规定，如无约束数组、动态数组，更加方便了用户。字符串类型 String，Wide_String 等则是数组元素为字符型的数组类型。

3.2 简单数组(Simple Array)

    数组类型的一般声明格式如下：

type

array_name is array (index specification) of type;

    array_name

    通常情况下，数组类型的使用方式和下例相同：

type
type Wages is array (Total) of Integer;-- 声明一个数组类型Wages,该类型有100个Integer元素。
Unit1 : Wages; -- 声明一个Wages类型的变量Unit1，具有100个Integer元素，下标取值 1 .. 100。

Total is range 1 .. 100; -- 声明一个整型 Total,取值范围 1..100。

    Wages 的声明也可改为

type Wages is array (1 .. 100) of Integer;

    效果是一样的，只是从维护性的角度来讲还是由 Total 来决定 Wages 的下标比较好。

　

    Ada 数组的index specification 是离散数，可以是一个范围，也可以是枚举类型，而不是单纯的一个表示数组大小的数值，这点和 C 、Pascal 有所区别 。数组元素的下标也不需要一定从 0 或从 1 开始，例如：

type
type Enrollment is array ( First_Name ) of Integer;
Var : Enrollment;  -- 数组 Var 有 3 个 Integer 元素，Var (Bill)、Var (Jack)、Var (Tom)。

type NO is array (-5 .. 100) of Integer;
X : NO; -- 数组 X 有 105 个 Integer 元素，第一个元素是 X (-5)，最后一个是 X (100)。

3.3 匿名数组(Anonymous Array)

   如果嫌上一节中的 Unit1 的声明过程麻烦，也可以直接声明：

Unit1 : array (1 .. 100) of Integer;

    虽然更为精简了，但不推荐这样使用数组。这种数组没有明确的类型，被称为匿名数组(anonymous array),既不能作为子程序的参数，也无法同其它数组混用----即使声明一样。通常情况下应避免出现这种情况。

3.4 无约束数组(Unconstrained Array)

    像上面的例子，数组有几个元素在声明数组类型时已经决定，而不是在声明该类型的数组变量时决定，当然这样的好处是明确的知道每个数组会占用多少空间，控制起来也方便。但如同我们先前提及的一样，字符串类型 String，Wide_String 是数组类型，而用户输入的字符串却是不定的，如果它们的长度也预先定好了，使用字符串时无疑会造成内存空间浪费或不够用，这时一般是使用无约束数组---其声明和一般数组类型相同，只是没有规定它的长度---其长度在声明该类型的数组变量时决定。

    如 String 类型的声明:

subtype

type

type

Wide_String is array (Positive range <>) of Wide_Character; String is array (Positive range <>) of Character; Positive is Integer range 1..Integer'Last;

    < > 表示当声明该无约束数组类型的变量时，需要在( )中指定一个范围。如创建一个变量 Path_Name, 长度为1024:

Path_Name: String (1 .. 1024);

    如果没有指定该数组的大小，如:

Path_Name: String;

    是不合法的。

    当然范围也无须从 1 开始，Path_Name:String (7..1030) 和上例表示的字符串长度一样,只是下标不同而已。如果有一个函数 Get_Path (Path_Name :in out String),将当前路径名赋给参数 Path_Name，只要是 String 类型的参数就可以通用，长度也无须计较---函数出错或不处理不符合长度要求的字符串则是另一回事。

    这里强调一下字符串类型的赋值问题，假如将 Path_Name 赋予"/root/",可以在一开始就赋值：

Path_Name :String := "/root/";

    这样 Path_Name 的长度就自动成为6。但如果

Path_Name :String(1..10) := "/root/";

    则会引起错误（看上去很正确），因为还缺4个字符，应为

Path_Name :String(1..10) := "/root/    ";

或采用从理论上讲麻烦点实际上根本不会这么做的方案：

Path_Name:String (1..10);
Path_Name(1) := '/';
Path_Name(2) := 'r';
...
Path_Name(6) :='/';

这点是和其它语言有所不同，也是很不方便的一点。

 

First_Name is( Bill, Jack, Tom );

3.5 动态数组 (Dynamic Array)

    数组大小也可以在运行时动态决定，而不是在程序的源代码中就决定。如：

X : Positive := Y;
Var : array (1 .. X) of Integer;

    这样 Var 的大小就由 X 来决定了，X 多大它也多大。只是这样做相当不妙，假设 Y 值是用户输入的，它的大小，甚止于输入的到底是什么，就根本无法确定，如果过大或负数或非Positive 类型都会产生麻烦。一般情况下还是用在子程序中:

procedure
    copy : String(Item'First..Item'Last) := Item;
    double: String(1..2*Item'Length) := Item & Item;   --Item'First,Item'Last等都是数组属性，& 是将两个字符串相连，参见下文。

begin

    ...
end Demo;Demo (Item :string) is

    这样的话，对于动态数组的操作与用户没有多大关系，保证了安全性。

3.6 多维数组(Multidimensional Array)

    前面提及的数组用法对多维数组也适用，只是多维数组的声明和元素的表示略有不同。如定义一个矩阵:

type Marix is array (1 .. 100,1..100) of Integer;

Var :Marix;---Var有 100x100个元素，分别为 Var(1,1),Var(1,2)....Var(100,99),Var(100,100)。

    上例的Matrix是二维数组，多维数组的 index_specification 由多个范围组成，每个范围由 ， 隔开。

3.7 访问和设置数组(Access and Set Arrays)

   访问数组时，只需在添加在 index specification 范围内的下标，如 3.2 中的数组Unit1:

Unit1 (1) := 190; -- 赋予Unit(1)值 190;
Unit1 (7) := 210;
Unit1 (7) > Unit (1) -- 返回 True;

　 数组的值虽然可以单个元素分别赋予，但这样做明显是开玩笑的麻烦。以上例中的Var:Enrollment 为例,一般情况下可以如下赋值:

Var := (15,14,13);

   结果为 Var (Bill) = 15, Var (Jack) = 14, Var (Tom) =13，( )中的值，按顺序赋给数组里的元素，因此数量也不能少：

Var := (15,14) -- 不合法

   当数组元素有名称时,例如元素下标是用枚举类型表示，也可以这样赋值：

Var := (Bill => 15, Jack => 14, Tom => 13);

   结果与上等同。但如果同时用以上两种表示法是不合法的，如：

Var := (Bill => 15, Jack => 14, 13); -- 不合法

   如希望相邻的一些元素都是相同值，如 Var (Bill)、 Var(Jack)、Var(Tom)都等于 15，则可以如下：

Var := (Bill .. Tom => 15);

   注意是 Bill 和 Tom (包括它们本身）之间的所有元素值为 15。

   而希望 Var (Bill) 等于 15，其余都等于14时，也可以如下：

Var := (Bill => 15, others => 14);

   这样 Var (Jack) = Var(Tom) =14。others 在有很多元素都要赋予相同值时是相当有用。

   如果将 Var 作为常量数组，则在声明该数组时就赋予初使值：

Var ：constant Enrollment := (Bill => 15, others => 14);

最后看一下以下三种情况：

type

Vector is array (Integer range <>) of Float;
V: Vector(1 .. 5) := (3 .. 5 => 1.0, 6 | 7 => 2.0);-- [1]
V := (3 .. 5 => 1.0, others => 2.0); -- [2]
V := (1.0, 1.0, 1.0, others => 2.0); -- [3]

对于 [3]，我们已经学过：V(1)=V(2)=V(3)=1.0，V(4)=V(5)=2.0。 但 [1] 和 [2] 却很特殊，在 [1] 中：V(1)=V(2)=V(3)=1.0，V(4)=V(5)=2.0；在[2]中V(3)=V(4)=V(5)=1.0，V(1)=V(2)=2.0。 [1]和[2] 的情况是 Ada95 新增的。像 [1] 的话，Ada83 会认为它是超过了数组的下标，产生异常 Constraint_Error，而在 Ada95 则是合法的，并且( )里面的值按顺序赋给数组的元素；[2] 在 Ada83 里也是不允许的，Ada95 允许先赋值给V(3),V(4),V(5)，others 就默认是指 V(1) 和 V(2)。这3种情况很容易引起混淆，请读者注意一下。

3.8 数组运算符(Array Operations)

赋值

    整个数组的值可以赋给另一个数组，但这两个数组需要是同1种数组类型，如果是无约束数组，数组的元素的个数要相等。如：

My_Name   : String (1..10) := "Dale       ";
Your_Name : String (1..10) := "Russell  ";
Her_Name  : String (21..30) := "Liz       ";
His_Name  : String (1..5) := "Tim  ";
Your_Name := My_Name;
Your_Name := Her_Name; -- 合法的,它们的元素个数和类型相同
His_name  := Your_name; -- 会产生错误,类型虽然相同，但长度不同

等式与不等式

    数组也可以使用运算符 = ，/=,<=,>=,<,> ，但意义与单个元素使用这些运算符不一样。如：

Your_Name = His_Name --返回值为 False

    =,/= 比较两个数组中每个元素的值。如果两个数组相对应的元素值---包括数组长度都相等，则这两个数组相等，否则不相等。

Your_Name < His_Name --返回值为 True

    <=,>=,>,< 实际上比较数组中第一个值的大小，再返回True或Fasle，数组长度不一样也可比较。

连接符

    连接符为 & ,表示将两个数组类型相“串联”。如：

His_Name & Your_Name --返回字符串 "Tim Russell"

type
a : vector (1..10);
b : vector (1..5) := (1,2,3,4,5);
c : vector (1..5) := (6,7,8,9,10);
a := b & c;

vector is array(positive range <>) of integer;

则 a =( 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);如果再添一句：

a := a (6..10) & a(1..5);

则 a =(6,7,8,9,10,1,2,3,4,5)。这种情况也有点特殊，虽然 a(1..5) 看上去接在 a(10) 后面，实际上 a(6..10)和a(1..5)连接重新组合成一个10个元素的数组，再赋该值给 a。这种用法在 Ada83 里是认为不合法的，因为它认为 a(1..5) 是接在 a(10) 之后，而 a 只有10 个元素，不是 15 个。

3.9 数组属性(Array Attributes)

    数组属性有以下一些，A 表示该数组：

A'First 返回 A 的下标范围的下限。

A'Last 返回 A 的下标范围的上限。

A'Range 返回 A 的下标范围，等价于 A'First .. A'Last。

A'Length 返回 A 中元素的数目。

    下面的是为多维数组准备的：

A'First(N) 返回 A 中第 N 个下标范围的下限。

A'Last(N) 返回 A 中第 N 个下标范围的上限。

A'Range(N) 返回 A 中第 N 个下标范围，等价于 A'First(N) .. A'Last(N)。

A'Length(N) 返回 A 中第 N 个下标范围所包含元素的数目。

如：

Rectange : Matrix (1..20,1..30);
Length : array (1..10) of Integer;

因此：

Rectange'First (1) = 1; Rectange'Last (1) = 20;
Rectange'First (2) = 1; Rectange'Last (1) = 30;
Rectange'Length (1) = 20; Rectange'Length (2) = 30;
Rectange'Range(1) =1.. 20; Rectange'Range (2) = 1..30;
Length'First = 1; Length'Last = 10;
Length'Range = 1..10; Length'Length = 10;

是该数组类型的名称；index specification 指明该数组类型的元素下标；type 是已经定义了的一个数据类型，表示每个元素的数据类型。

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