第六章 顺序控制
第六章 顺 序 控 制
顺序控制提供了操作和数据被组合成程序和程序集合的框架 涉及两个方面的问题:操作执行顺序的控制(顺序控制) 以及数据在子程序间的传递(数据控制)(下一章) 61隐式和显式顺序控制 顺序控制结构可分为三组 1、用于表达式中的结构(也针对语句,表达式是语句的基 本建筑块)。如:优先级规则和括号 2、用于语句或语句组间的结构。如:条件和迭代 3、用于子程序间的结构,如:子程序调用和协同例程 这种分法并不是精确的,如LⅠSP和APL中只有表达式而无语 顺序控制结构可以是隐含的(缺省的)(由语言定义、程序 员可显式修改)或显式的(程序员可用来显式地修改隐含顺 序)
顺序控制提供了操作和数据被组合成程序和程序集合的框架。 涉及两个方面的问题：操作执行顺序的控制（顺序控制）， 以及数据在子程序间的传递（数据控制）（下一章） 6.1 隐式和显式顺序控制 顺序控制结构可分为三组： 1、用于表达式中的结构（也针对语句，表达式是语句的基 本建筑块）。如：优先级规则和括号。 2、用于语句或语句组间的结构。如：条件和迭代。 3、用于子程序间的结构，如：子程序调用和协同例程。 这种分法并不是精确的，如LISP和APL中只有表达式而无语 句。 顺序控制结构可以是隐含的（缺省的）（由语言定义、程序 员可显式修改）或显式的（程序员可用来显式地修改隐含顺 序）
62算术表达的顺序控制 考虑方程求根: B±√B2-4×A×C root 2×A 该公式至少涉及15个分开的操作,用汇编或机器语言至少需 要15条指令甚至更多。而写成 Fortran程序则为: ROOT=(B+SQRT(B**2-4 *A*C)/(2*A) 这是自然的表达方法,由翻译器而不是程序员来考虑各种优 化问题。 然而,翻译器如何控制正确的操作顺序?
6.2 算术表达的顺序控制 考虑方程求根： 该公式至少涉及15个分开的操作，用汇编或机器语言至少需 要15条指令甚至更多。而写成Fortran程序则为： ROOT=(-B+SQRT(B**2-4*A*C))/(2*A) 这是自然的表达方法，由翻译器而不是程序员来考虑各种优 化问题。 然而，翻译器如何控制正确的操作顺序？ A B B A C root − − = 2 4 2
树结构表示 目前,我们将表达式考虑为单个实体,忽略了其计值必须的 实际语法和语义。 表达式中的基本顺序控制机制是“函数复合”:刻划操作及 其操作数 函数复合是表达式呈树结构特征,根为主操作,中间节点为 中间层次操作,叶为操作数。如图6.1,求方程根的表达式的 树表示阐明了表达式的控制结构,低层的数据引用和操作作 为高层操作的操作数,必须先计值,但树表示也留下一些计 值顺序没有指定 如:一B和B*2谁先计值?B是否可组合为同一引用? 通常语言定义只在树表示级定义表达式计值顺序,允许实现 者决定计值细节
树结构表示 目前，我们将表达式考虑为单个实体，忽略了其计值必须的 实际语法和语义。 表达式中的基本顺序控制机制是“函数复合”：刻划操作及 其操作数。 函数复合是表达式呈树结构特征，根为主操作，中间节点为 中间层次操作，叶为操作数。如图6.1，求方程根的表达式的 树。 树表示阐明了表达式的控制结构，低层的数据引用和操作作 为高层操作的操作数，必须先计值，但树表示也留下一些计 值顺序没有指定。 如：－B和B**2谁先计值？B是否可组合为同一引用？ 通常语言定义只在树表示级定义表达式计值顺序，允许实现 者决定计值细节
平方根公式的表示 2 A SORT B A
平方根公式的表示
表达式的语法 表达式可表示为树结构,但为了在程序中表示,线性化是 需要的。 前缀(波兰前缀)记法。 这是波兰数学家发明的无括号记号法 如:fxy,z) X+ab-ca LISP使用了该记号法的变种,称为剑桥波兰,用括号 将操作符及其操作数括起来,如:(X(+ab-ca)。 后缀(逆波兰)记号法 类似于前缀,但操作符数在后面,如: ab+ca-X 中缀记号法 最适合二元操作,也是我们最常用的方式
•表达式的语法 表达式可表示为树结构，但为了在程序中表示，线性化是 需要的。 •前缀（波兰前缀）记法。 这是波兰数学家发明的无括号记号法。 如：f(x,y,z) ×+ab-ca LISP使用了该记号法的变种，称为剑桥波兰，用括号 将操作符及其操作数括起来，如：(X(+ab)(-ca))。 •后缀（逆波兰）记号法 类似于前缀，但操作符数在后面，如： ab+ca-× •中缀记号法 最适合二元操作，也是我们最常用的方式
表达式(a+b)×(C-a)的树结构
表达式(a+b)×(c－a)的树结构
表达式的语义 上三种记号法对语言的设计都有一些有用的属性,在如何计 算表达式值方面也有不同。 前缀计值 可以通过一遍扫描计值每个表达式,然而需要知道每个 操作的操作数量。除了可省去括号外,前缀表达式在语 言设计中有如下价值 般的函数调用均采用前缀方式。 2、可表示有任意数量操作数的操作,写表达式只需 个语法规则。 3、解码可以机械地很容易地进行,将其翻译成简单 代码序是容易的。 下面算法用一个执行栈计值表达式:对表达式P, 1、如P中下一项是操作子,压入栈项,设置所需参数 数目。 2、如P中下一项是操作数,压入栈项 3、如栈项n项是操作数(对栈中第一个n元操作), 则可以进行计值,用计值结果替代该操作符和操作数
•表达式的语义 上三种记号法对语言的设计都有一些有用的属性，在如何计 算表达式值方面也有不同。 •前缀计值 可以通过一遍扫描计值每个表达式，然而需要知道每个 操作的操作数量。除了可省去括号外，前缀表达式在语 言设计中有如下价值： 1、一般的函数调用均采用前缀方式。 2、可表示有任意数量操作数的操作，写表达式只需 一个语法规则。 3、解码可以机械地很容易地进行，将其翻译成简单 代码序是容易的。 下面算法用一个执行栈计值表达式：对表达式P， 1、如P中下一项是操作子，压入栈项，设置所需参数 数目。 2、如P中下一项是操作数，压入栈项。 3、如栈项n项是操作数（对栈中第一个n元操作）， 则可以进行计值，用计值结果替代该操作符和操作数
后缀计值 后缀计值时,操作符紧跟其操作数后而且操作数已被计值 1、如P中下一项是操作数,压入栈顶 2、如P中下一项是n元操作符,n个参数必须是栈顶部 的n个元素,计算结果并替换这n个元素 这种计值策略直接、简单,是很多翻译器中生成表达 式代码的基础 中缀计值 中缀是常见的,但用于程序语言中会导致一些问题 1、只适合于二元操作。语言单用中缀是不够的,还需 使用前缀,这二者的混合使翻译更为复杂。 2、表达式中涉及多个中缀操作时,如不使用括号,则 存在固有二义性。为解决这个问题,通常引入隐含的 规则
•后缀计值 后缀计值时，操作符紧跟其操作数后而且操作数已被计值。 1、如P中下一项是操作数，压入栈顶 2、如P中下一项是n元操作符，n个参数必须是栈顶部 的n个元素，计算结果并替换这n个元素。 这种计值策略直接、简单，是很多翻译器中生成表达 式代码的基础。 •中缀计值 中缀是常见的，但用于程序语言中会导致一些问题： 1、只适合于二元操作。语言单用中缀是不够的，还需 使用前缀，这二者的混合使翻译更为复杂。 2、表达式中涉及多个中缀操作时，如不使用括号，则 存在固有二义性。为解决这个问题，通常引入隐含的 规则
操作子计值顺序 X X 3 3
操作子计值顺序