Что измеряет операции присваивания

Присваивание (программирование)

Содержание

Присва́ивание (иногда присвое́ние) — механизм в программировании, позволяющий динамически изменять связи объектов данных (как правило, переменных) с их значениями. Строго говоря, изменение значений является побочным эффектом операции присвоения, и во многих современных языках программирования сама операция также возвращает некоторый результат (как правило, копию присвоенного значения). На физическом уровне результат операции присвоения состоит в проведении записи и перезаписи ячеек памяти или регистров процессора.

Присваивание является одной из центральных конструкций в императивных языках программирования, эффективно и просто реализуется на фон-неймановской архитектуре, которая является основой современных компьютеров.

В логическом программировании принят другой, алгебраический подход. Обычного («разрушающего») присвоения здесь нет. Существуют только неизвестные, которые ещё не вычислены, и соответствующие идентификаторы для обозначения этих неизвестных. Программа только определяет их значения, сами они постоянны. Конечно, в реализации программа производит запись в память, но языки программирования этого не отражают, давая программисту возможность работать с идентификаторами постоянных значений, а не с переменными.

В чистом функциональном программировании не используются переменные, и явный оператор присваивания не нужен.

Определение присваивания

Общий синтаксис простого присваивания выглядит следующим образом:

«Выражение слева» должно после вычисления привести к местоположению объекта данных, к целевой переменной, идентификатору ячейки памяти, в которую будет производиться запись. Такие ссылки называются «левосторонними значениями» (англ. lvalue ). Типичные примеры левостороннего значения — имя переменной ( x ), путь к переменной в пространстве имён и библиотеках ( Namespace.Library.Object.AnotherObject.Property ), путь к массиву с выражением на месте индекса ( this.a[i+j*k] ), но ниже в данной статье приведены и более сложные варианты.

«Выражение справа» должно обозначать тем или иным способом ту величину, которая будет присвоена объекту данных. Таким образом, даже если справа стои́т имя той же переменной, что и слева, интерпретируется оно иначе — такие ссылки называются «правосторонними значениями» (англ. rvalue ). Дальнейшие ограничения на выражение накладывает используемый язык: так, в статически типизированных языках оно должно иметь тот же тип, что и целевая переменная, либо тип, приводимый к нему; в некоторых языках (например, Си или a=b=c ).

Данная запись эквивалентна вызову функции. Аналогично, в КОБОЛе старого стиля:

Алгоритм работы оператора присваивания

Символ присваивания

Выбор символа присваивания является поводом для споров разработчиков языков. Существует мнение, что использование символа = для присвоения запутывает программистов, а также ставит сложный для хорошего решения вопрос о выборе символа для оператора равенства.

Эта плохая идея низвергает вековую традицию использования знака «=» для обозначения сравнения на равенство, предиката, принимающего значения «истина» или «ложь».

Выбор символа оператора равенства в языке при использовании = как присваивания решается:

Запись равенства в Си == является источником частых ошибок из-за возможности использования присваивания в управляющих конструкциях, но в других языках проблема решается введением дополнительных ограничений.

Например, в выражении языка ПЛ/1:

Семантические особенности

Далеко не всегда «интуитивный» (для программистов императивных языков) способ интерпретации присваивания является единственно верным и возможным.

Бывает, по используемому синтаксису, в императивных языках невозможно понять как реализуется семантика присваивания, если это, явно, не определено в языке.

Например в Forth языке, используется присваивание значения, когда данные между операциями, проходят через стек данных, при этом сама операции не является указателем на связываемые данные, а только выполняет действия предписанные операции.

Следствием чего можно провести присваивание данных, сформированных(расположенных) далеко от операции присваивания.

Рассмотрим простой пример для вышесказанного:

или так то же самое(семантически):

Неоднозначность присваивания

Это можно понять как «результат вычисления 2+1 (то есть 3) присваивается переменной X » или как «операция 2+1 присваивается переменной X ». Если язык статически типизирован, то двусмысленности нет, она разрешается типом переменной X («целое число» или «операция»). В языке Пролог типизация динамическая, поэтому существуют две операции присвоения: is — присвоение эквивалентного значения и = — присвоение образца. В таком случае:

Первая последовательность будет признана верной, вторая — ложной.

Семантика ссылок

При работе с объектами больших размеров и сложной структуры многие языки используют так называемую «семантику ссылок». Это означает, что присвоения в классическом смысле не происходит, но считается, что значение целевой переменной располагается на том же месте, что и значение исходной. Например (

Подмена операции

Многие языки предоставляют возможность подмены смысла присвоения: либо через механизм свойств, либо через перегрузку оператора присвоения. Подмена может понадобится для выполнения проверок на допустимость присваиваемого значения или любых других дополнительных операций. Перегрузка оператора присвоения часто используется для обеспечения «глубокого копирования», то есть копирования значений, а не ссылок, которые во многих языка копируются по умолчанию.

Такие механизмы позволяют обеспечить удобство при работе, так для программиста нет различия между использованием встроенного оператора и перегруженного. По этой же причине возможны проблемы, так как действия перегруженного оператора могут быть абсолютно отличны от действий оператора по умолчанию, а вызов функции не очевиден и легко может быть принят за встроенную операцию.

Расширения конструкции присваивания

Поскольку операция присвоения является широко используемой, разработчики языков программирования пытаются разработать новые конструкции для упрощённой записи типичных операций (добавить в язык так называемый «синтаксический сахар»). Кроме этого в низкоуровневых языках программирования часто критерием включения операции является возможность компиляции в эффективный исполняемый код. [2] Особенно известен данным свойством язык Си.

Множественные целевые объекты

Одной из альтернатив простого оператора является возможность присвоения значения выражения нескольким объектам. Например, в языке ПЛ/1 оператор

Аналогичное присвоение в языке

В отличие от ПЛ/1, Ады и Питона, где множественное присвоение считается только сокращённой формой записи, в языках Си, Лисп и других данный синтаксис имеет строгую основу: просто оператор присвоения возвращает присвоенное им значение (см. выше). Таким образом, последний пример — это на самом деле:

Строчка такого вида сработает в Си (если добавить точку с запятой в конце), но вызовет ошибку в Питоне.

Параллельное присваивание

Некоторые языки, например Руби и

Считается, что такое присвоение выполняется одновременно и параллельно, что позволяет коротко реализовать с помощью такой конструкции операцию обмена значений двух переменных.

Некоторые языки (например,

Условные целевые объекты

Некоторые языки программирования, например, C++ и

Другой вариант условного присваивания (Руби):

Составные операторы присваивания

Составной оператор присваивания позволяет сокращённо задавать часто используемую форму присвоения. С помощью этого способа можно сократить запись присвоения, при котором целевая переменная используется в качестве первого операнда в правой части выражения, например:

Унарные операторы присваивания

Ниже приведён пример использования оператора инкрементации для формирования завершённого оператора присвоения

Операторы инкрементации и декрементации в языке Си часто являются сокращённой записью для формирования выражений, содержащих индексы массивов.

Источник

Присваивание

Содержание

Присва́ивание — механизм в программировании, позволяющий динамически изменять связи объектов данных (как правило, переменных) с их значениями. Строго говоря, изменение значений является побочным эффектом операции присвоения, и во многих современных языках программирования сама операция также возвращает некоторый результат (как правило, копию присвоенного значения). На физическом уровне результат операции присвоения состоит в проведении записи и перезаписи ячеек памяти или регистров процессора.

Присваивание является одной из центральных конструкций в императивных языках программирования, эффективно и просто реализуется на фон-неймановской архитектуре, которая является основой современных компьютеров.

В логическом программировании принят другой, алгебраический подход. Обычного («разрушающего») присвоения здесь нет. Существуют только неизвестные, которые ещё не вычислены, и соответствующие идентификаторы для обозначения этих неизвестных. Программа только определяет их значения, сами они постоянны. Конечно, в реализации программа производит запись в память, но языки программирования этого не отражают, давая программисту возможность работать с идентификаторами постоянных значений, а не с переменными.

В чистом функциональном программировании не используются переменные, и явный оператор присваивания не нужен.

Определение присваивания

Общий синтаксис простого присваивания выглядит следующим образом:

«Выражение слева» должно после вычисления привести к местоположению объекта данных, к целевой переменной, идентификатору ячейки памяти, в которую будет производиться запись. Такие ссылки называются «левосторонними значениями» (англ. lvalue ). Типичные примеры левостороннего значения — имя переменной ( x ), путь к переменной в пространстве имён и библиотеках ( Namespace.Library.Object.AnotherObject.Property ), путь к массиву с выражением на месте индекса ( this.a[i+j*k] ), но ниже в данной статье приведены и более сложные варианты.

«Выражение справа» должно обозначать тем или иным способом ту величину, которая будет присвоена объекту данных. Таким образом, даже если справа стои́т имя той же переменной, что и слева, интерпретируется оно иначе — такие ссылки называются «правосторонними значениями» (англ. rvalue ). Дальнейшие ограничения на выражение накладывает используемый язык: так, в статически типизированных языках оно должно иметь тот же тип, что и целевая переменная, либо тип, приводимый к нему; в некоторых языках (например, Си или Python) в выражение может входить также другая операция присваивания ( a=b=c ).

Данная запись эквивалентна вызову функции. Аналогично, в КОБОЛе старого стиля:

Алгоритм работы оператора присваивания

Символ присваивания

Выбор символа присваивания является поводом для споров разработчиков языков. Существует мнение, что использование символа = для присвоения запутывает программистов, а также ставит сложный для хорошего решения вопрос о выборе символа для оператора сравнения.

Эта плохая идея низвергает вековую традицию использования знака «=» для обозначения сравнения на равенство, предиката, принимающего значения «истина» или «ложь».

Выбор символа оператора равенства в языке при использовании = как присваивания решается:

Запись равенства в Си == является источником частых ошибок из-за возможности использования присваивания в управляющих конструкциях, но в других языках проблема решается введением дополнительных ограничений.

Например, в выражении языка ПЛ/1:

Семантические особенности

Далеко не всегда «интуитивный» (для программистов императивных языков) способ интерпретации присваивания является единственно верным и возможным.

Бывает, по используемому синтаксису, в императивных языках невозможно понять как реализуется семантика присваивания, если это, явно, не определено в языке.

Например в Forth языке, используется присваивание значения, когда данные между операциями, проходят через стек данных, при этом сама операции не является указателем на связываемые данные, а только выполняет действия предписанные операции.

Следствием чего можно провести присваивание данных, сформированных(расположенных) далеко от операции присваивания.

Рассмотрим простой пример для вышесказанного:

или так то же самое(семантически):

Неоднозначность присваивания

Это можно понять как «результат вычисления 2+1 (то есть 3) присваивается переменной X » или как «операция 2+1 присваивается переменной X ». Если язык статически типизирован, то двусмысленности нет, она разрешается типом переменной X («целое число» или «операция»). В языке Пролог типизация динамическая, поэтому существуют две операции присвоения: is — присвоение эквивалентного значения и = — присвоение образца. В таком случае:

Первая последовательность будет признана верной, вторая — ложной.

Семантика ссылок

При работе с объектами больших размеров и сложной структуры многие языки используют так называемую «семантику ссылок». Это означает, что присвоения в классическом смысле не происходит, но считается, что значение целевой переменной располагается на том же месте, что и значение исходной. Например (Python):

Подмена операции

Многие языки предоставляют возможность подмены смысла присвоения: либо через механизм свойств, либо через перегрузку оператора присвоения. Подмена может понадобится для выполнения проверок на допустимость присваиваемого значения или любых других дополнительных операций. Перегрузка оператора присвоения часто используется для обеспечения «глубокого копирования», то есть копирования значений, а не ссылок, которые во многих языка копируются по умолчанию.

Такие механизмы позволяют обеспечить удобство при работе, так для программиста нет различия между использованием встроенного оператора и перегруженного. По этой же причине возможны проблемы, так как действия перегруженного оператора могут быть абсолютно отличны от действий оператора по умолчанию, а вызов функции не очевиден и легко может быть принят за встроенную операцию.

Расширения конструкции присваивания

Поскольку операция присвоения является широко используемой, разработчики языков программирования пытаются разработать новые конструкции для упрощённой записи типичных операций (добавить в язык так называемый «синтаксический сахар»). Кроме этого в низкоуровневых языках программирования часто критерием включения операции является возможность компиляции в эффективный исполняемый код. [2] Особенно известен данным свойством язык Си.

Множественные целевые объекты

Одной из альтернатив простого оператора является возможность присвоения значения выражения нескольким объектам. Например, в языке ПЛ/1 оператор

Аналогичное присвоение в языке Python имеет следующий синтаксис:

В отличие от ПЛ/1, Ады и Питона, где множественное присвоение считается только сокращённой формой записи, в языках Си, Лисп и других данный синтаксис имеет строгую основу: просто оператор присвоения возвращает присвоенное им значение (см. выше). Таким образом, последний пример — это на самом деле:

Строчка такого вида сработает в Си (если добавить точку с запятой в конце), но вызовет ошибку в Питоне.

Параллельное присваивание

Некоторые языки, например Руби и Python, поддерживают расширенный синтаксис присвоения, который называется параллельным присвоением:

Считается, что такое присвоение выполняется одновременно и параллельно, что позволяет коротко реализовать с помощью такой конструкции операцию обмена значений двух переменных.

Некоторые языки (например, PHP) имеют конструкции, позволяющие сымитировать параллельное присваивание:

Условные целевые объекты

Некоторые языки программирования, например, C++ и Java, допускают использование в операторах присвоения условных целевых объектов. Например, выражение:

Другой вариант условного присваивания (Руби):

Составные операторы присваивания

Составной оператор присваивания позволяет сокращённо задавать часто используемую форму присвоения. С помощью этого способа можно сократить запись присвоения, при котором целевая переменная используется в качестве первого операнда в правой части выражения, например:

Унарные операторы присваивания

Ниже приведён пример использования оператора инкрементации для формирования завершённого оператора присвоения

Операторы инкрементации и декрементации в языке Си часто являются сокращённой записью для формирования выражений, содержащих индексы массивов.

Реализация

Работа современных компьютеров состоит из считываний данных из памяти или устройства в регистры, выполнения операций над этими данными и записи в память или устройство. Основной операцией здесь является пересылка данных (из регистров в память, из памяти в регистр, из регистра в регистр). Соответственно, она выражается напрямую командами современных процессоров. Так для архитектуры x86 (все нижеприведённые команды относятся также к данной архитектуре) это операция mov и её разновидности для пересылки данных различных размеров. Операция присваивания (пересылка данных из одной ячейки памяти в другую) практически непосредственно реализуется данной командой. Вообще говоря, для выполнения пересылки данных в памяти требуется две инструкций: перемещение из памяти в регистр и из регистра в память, но при использовании оптимизации в большинстве случаев количество команд можно сократить.

Источник

Присваивание

Присва́ивание — механизм в программировании, позволяющий динамически изменять связи объектов данных (как правило, переменных) с их значениями. Строго говоря, изменение значений является побочным эффектом операции присвоения, и во многих современных языках программирования сама операция также возвращает некоторый результат (как правило, копию присвоенного значения). На физическом уровне результат операции присвоения состоит в проведении записи и перезаписи ячеек памяти или регистров процессора.

Присваивание является одной из центральных конструкций в императивных языках программирования, эффективно и просто реализуется на фон-неймановской архитектуре, которая является основой современных компьютеров.

В логическом программировании принят другой, алгебраический подход. Обычного («разрушающего») присвоения здесь нет. Существуют только неизвестные, которые ещё не вычислены, и соответствующие идентификаторы для обозначения этих неизвестных. Программа только определяет их значения, сами они постоянны. Конечно, в реализации программа производит запись в память, но языки программирования этого не отражают, давая программисту возможность работать с идентификаторами постоянных значений, а не с переменными.

В чистом функциональном программировании не используются переменные, и явный оператор присваивания не нужен.

Содержание

Определение

Общий синтаксис простого присваивания выглядит следующим образом:

«Выражение слева» должно после вычисления привести к местоположению объекта данных, к целевой переменной, идентификатору ячейки памяти, в которую будет производиться запись. Такие ссылки называются «левосторонними значениями» (англ. lvalue ). Типичные примеры левостороннего значения — имя переменной ( x ), путь к переменной в пространстве имён и библиотеках ( Namespace.Library.Object.AnotherObject.Property ), путь к массиву с выражением на месте индекса ( this.a[i+j*k] ), но ниже в данной статье приведены и более сложные варианты.

«Выражение справа» должно обозначать тем или иным способом ту величину, которая будет присвоена объекту данных. Таким образом, даже если справа стои́т имя той же переменной, что и слева, интерпретируется оно иначе — такие ссылки называются «правосторонними значениями» (англ. rvalue ). Дальнейшие ограничения на выражение накладывает используемый язык: так, в статически типизированных языках оно должно иметь тот же тип, что и целевая переменная, либо тип, приводимый к нему; в некоторых языках (например, Си или Python) в выражение может входить также другая операция присваивания ( a=b=c ).

Данная запись эквивалентна вызову функции. Аналогично, в КОБОЛе старого стиля:

Алгоритм работы

Обозначение

Выбор символа присваивания является поводом для споров разработчиков языков. Существует мнение, что использование символа = для присвоения запутывает программистов, а также ставит сложный для хорошего решения вопрос о выборе символа для оператора сравнения.

Общеизвестным плохим примером является выбор знака равенства для обозначения присваивания, восходящий к языку Fortran в 1957 году и слепо повторяемый до сих пор массой разработчиков языков. Эта плохая идея низвергает вековую традицию использования знака «=» для обозначения сравнения на равенство, предиката, принимающего значения «истина» или «ложь». Но в Fortran этот символ стал обозначать присваивание, принуждение к равенству. В этом случае операнды находятся в неравном положении: левый операнд, переменная, должен быть сделан равным правому операнду, выражению. Поэтому x = y не означает то же самое, что y = x.

A notorious example for a bad idea was the choice of the equal sign to denote assignment. It goes back to Fortran in 1957 and has blindly been copied by armies of language designers. Why is it a bad idea? Because it overthrows a century old tradition to let “=” denote a comparison for equality, a predicate which is either true or false. But Fortran made it to mean assignment, the enforcing of equality. In this case, the operands are on unequal footing: The left operand (a variable) is to be made equal to the right operand (an expression). x = y does not mean the same thing as y = x. [2]

Выбор символа оператора равенства в языке при использовании = как присваивания решается:

Запись равенства в Си == является источником частых ошибок из-за возможности использования присваивания в управляющих конструкциях, но в других языках проблема решается введением дополнительных ограничений.

Например, в выражении языка ПЛ/1:

Семантические особенности

Далеко не всегда «интуитивный» (для программистов императивных языков) способ интерпретации присваивания является единственно верным и возможным.

По используемому синтаксису в императивных языках не всегда возможно понять, как реализуется семантика присваивания, если это явно не определено в языке.

Например, в языке Форт перед присваиванием значение и адрес переменной должны попасть в стек данных и это может быть сделано задолго до выполнения собственно присваивания.

То же самое немного иначе:

Неоднозначность

Это можно понять как «результат вычисления 2+1 (то есть 3) присваивается переменной X » или как «операция 2+1 присваивается переменной X ». Если язык статически типизирован, то двусмысленности нет, она разрешается типом переменной X («целое число» или «операция»). В языке Пролог типизация динамическая, поэтому существуют две операции присвоения: is — присвоение эквивалентного значения и = — присвоение образца. В таком случае:

Первая последовательность будет признана верной, вторая — ложной.

Семантика ссылок

При работе с объектами больших размеров и сложной структуры многие языки используют так называемую «семантику ссылок». Это означает, что присвоения в классическом смысле не происходит, но считается, что значение целевой переменной располагается на том же месте, что и значение исходной. Например (Python):

Подмена операции

Многие языки предоставляют возможность подмены смысла присвоения: либо через механизм свойств, либо через перегрузку оператора присвоения. Подмена может понадобится для выполнения проверок на допустимость присваиваемого значения или любых других дополнительных операций. Перегрузка оператора присвоения часто используется для обеспечения «глубокого копирования», то есть копирования значений, а не ссылок, которые во многих языка копируются по умолчанию.

Такие механизмы позволяют обеспечить удобство при работе, так для программиста нет различия между использованием встроенного оператора и перегруженного. По этой же причине возможны проблемы, так как действия перегруженного оператора могут быть абсолютно отличны от действий оператора по умолчанию, а вызов функции не очевиден и легко может быть принят за встроенную операцию.

Расширенные конструкции

Поскольку операция присвоения является широко используемой, разработчики языков программирования пытаются разработать новые конструкции для упрощённой записи типичных операций (добавить в язык так называемый «синтаксический сахар»). Кроме этого в низкоуровневых языках программирования часто критерием включения операции является возможность компиляции в эффективный исполняемый код. [3] Особенно известен данным свойством язык Си.

Множественные целевые объекты

Одной из альтернатив простого оператора является возможность присвоения значения выражения нескольким объектам. Например, в языке ПЛ/1 оператор

Аналогичное присвоение в языке Python имеет следующий синтаксис:

В отличие от ПЛ/1, Ады и Питона, где множественное присвоение считается только сокращённой формой записи, в языках Си, Лисп и других данный синтаксис имеет строгую основу: просто оператор присвоения возвращает присвоенное им значение (см. выше). Таким образом, последний пример — это на самом деле:

Строчка такого вида сработает в Си (если добавить точку с запятой в конце), но вызовет ошибку в Питоне.

Параллельное присваивание

Некоторые языки, например Руби и Python, поддерживают расширенный синтаксис присвоения, который называется параллельным присвоением:

Считается, что такое присвоение выполняется одновременно и параллельно, что позволяет коротко реализовать с помощью такой конструкции операцию обмена значений двух переменных.

Последний вариант с арифметическими операциями небезопасен в языках программирования или на аппаратных платформах, которые проверяют наличие арифметических переполнений.

Некоторые языки (например, PHP) имеют конструкции, позволяющие сымитировать параллельное присваивание:

Условные целевые объекты

Некоторые языки программирования, например, C++, допускают использование в операторах присвоения условных целевых объектов. Например, выражение:

Другой вариант условного присваивания (Руби):

Составные операторы

Составной оператор присваивания позволяет сокращённо задавать часто используемую форму присвоения. С помощью этого способа можно сократить запись присвоения, при котором целевая переменная используется в качестве первого операнда в правой части выражения, например:

Унарные операторы

Пример использования оператора инкрементации для формирования завершённого оператора присвоения:

Хоть это и не выглядит присваиванием, но таковым является. Результат выполнения приведённого выше оператора равнозначен результату выполнения присваивания.

Операторы инкрементации и декрементации в языке Си часто являются сокращённой записью для формирования выражений, содержащих индексы массивов.

Реализация

Работа современных компьютеров состоит из считываний данных из памяти или устройства в регистры, выполнения операций над этими данными и записи в память или устройство. Основной операцией здесь является пересылка данных (из регистров в память, из памяти в регистр, из регистра в регистр). Соответственно, она выражается напрямую командами современных процессоров. Так для архитектуры x86 (все нижеприведённые команды относятся также к данной архитектуре) это операция mov и её разновидности для пересылки данных различных размеров. Операция присваивания (пересылка данных из одной ячейки памяти в другую) практически непосредственно реализуется данной командой. Вообще говоря, для выполнения пересылки данных в памяти требуется две инструкций: перемещение из памяти в регистр и из регистра в память, но при использовании оптимизации в большинстве случаев количество команд можно сократить.

Источник