Semantyka i weryfikacja programów/Ćwiczenia 3: Różnice pomiędzy wersjami

Z Studia Informatyczne
Przejdź do nawigacjiPrzejdź do wyszukiwania
m Zastępowanie tekstu – „,↵</math>” na „</math>,”
 
(Nie pokazano 4 pośrednich wersji utworzonych przez tego samego użytkownika)
Linia 4: Linia 4:
Kończymy semantykę małych kroków i rozpoczynamy semantykę naturalną (duże kroki).
Kończymy semantykę małych kroków i rozpoczynamy semantykę naturalną (duże kroki).
Uzupełnimy semantykę naturalną języka TINY o semantykę naturalną wyrażeń boolowskich i arytmetycznych oraz semantykę błędów wykonania.
Uzupełnimy semantykę naturalną języka TINY o semantykę naturalną wyrażeń boolowskich i arytmetycznych oraz semantykę błędów wykonania.
Wreszcie dodamy nową instrukcję pętli <math>\mathbf{loop}\,</math>, pozwalającą na niestrukturalne przerwanie lub wznowienie iteracji (instrukcje <math>\mathbf{exit}</math> i <math>\mathbf{continue}</math>).
Wreszcie dodamy nową instrukcję pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>,, pozwalającą na niestrukturalne przerwanie lub wznowienie iteracji (instrukcje <math>\mathbf{exit}</math> i <math>\mathbf{continue}</math>).




Linia 57: Linia 57:
e, s \longrightarrow n   
e, s \longrightarrow n   
\quad \quad \quad
\quad \quad \quad
b, s \longrightarrow l,
b, s \longrightarrow l</math>,
</math>


gdzie <math>s \in \mathbf{State}</math>, <math>n \in</math> jest liczbą całkowitą, <math>n \in \mathbf{Num}</math>, a <math>l \in \mathbf{Bool} = \{ \mathbf{true}, \mathbf{false} \}</math>.
gdzie <math>s \in \mathbf{State}</math>, <math>n \in</math> jest liczbą całkowitą, <math>n \in \mathbf{Num}</math>, a <math>l \in \mathbf{Bool} = \{ \mathbf{true}, \mathbf{false} \}</math>.
Linia 89: Linia 88:
n, s \,\longrightarrow\, n
n, s \,\longrightarrow\, n
\quad \quad
\quad \quad
l, s \,\longrightarrow\, l.
l, s \,\longrightarrow\, l</math>
</math>


Operatory arytmetyczne definiujemy następująco:
Operatory arytmetyczne definiujemy następująco:
Linia 198: Linia 196:
{e_1 / e_2, s \,\longrightarrow\, \mathtt{Blad}}
{e_1 / e_2, s \,\longrightarrow\, \mathtt{Blad}}
\quad \quad
\quad \quad
e_1 / 0, s \,\Longrightarrow\, \mathtt{Blad}.
e_1 / 0, s \,\Longrightarrow, \mathtt{Blad}</math>
</math>


Pomijamy tutaj reguły dla przypadku, gdy <math>e_2</math> oblicza się do wartości różnej od zera.
Pomijamy tutaj reguły dla przypadku, gdy <math>e_2</math> oblicza się do wartości różnej od zera.
Linia 210: Linia 207:
{e_1 / e_2, s \,\longrightarrow\, \mathtt{Blad}, s}
{e_1 / e_2, s \,\longrightarrow\, \mathtt{Blad}, s}
\quad \quad
\quad \quad
e_1 / 0, s \,\Longrightarrow\, \mathtt{Blad}, s
e_1 / 0, s \,\Longrightarrow, \mathtt{Blad}, s
</math>
</math>


Linia 266: Linia 263:
</math>
</math>


Zwróćmy szczególnie uwagę na ostatnią regułę dla pętli <math>\mathbf{while}\,</math>: wyraża ona przypadek, gdy błąd został wygenerowany nie w pierwszym obiegu pętli, ale w którymś z kolejnych.
Zwróćmy szczególnie uwagę na ostatnią regułę dla pętli <math>\mathbf{while}\ </math>,: wyraża ona przypadek, gdy błąd został wygenerowany nie w pierwszym obiegu pętli, ale w którymś z kolejnych.
Musieliśmy rozważyc również ten przypadek, ponieważ wybraliśmy podejście dużych kroków; w podejściu małych kroków nie byłoby to zapewne konieczne.
Musieliśmy rozważyc również ten przypadek, ponieważ wybraliśmy podejście dużych kroków; w podejściu małych kroków nie byłoby to zapewne konieczne.


Linia 285: Linia 282:


<math>\mathbf{loop}\, I</math> to instrukcja pętli, <math>I</math> stanowi instrukcję wewnętrzną.
<math>\mathbf{loop}\, I</math> to instrukcja pętli, <math>I</math> stanowi instrukcję wewnętrzną.
Instrukcja <math>\mathbf{exit}</math> wychodzi z nabliższej otaczającej pętli <math>\mathbf{loop}\,</math> i kontynuuje wykonanie programu od pierwszej instrukcji za tą pętlą.
Instrukcja <math>\mathbf{exit}</math> wychodzi z nabliższej otaczającej pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>, i kontynuuje wykonanie programu od pierwszej instrukcji za tą pętlą.
Instrukcja <math>\mathbf{continue}</math> powraca na początek instrukcji wewnętrznej najbliższej otaczającej pętli <math>\mathbf{loop}\,</math>.
Instrukcja <math>\mathbf{continue}</math> powraca na początek instrukcji wewnętrznej najbliższej otaczającej pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>,.


Pozważ zarówno semantykę naturalną, jak i semantykę małych kroków.
Pozważ zarówno semantykę naturalną, jak i semantykę małych kroków.
Linia 305: Linia 302:
\mathbf{exit}, s \,\longrightarrow\, s, \mbox{było-}\mathbf{exit}
\mathbf{exit}, s \,\longrightarrow\, s, \mbox{było-}\mathbf{exit}
\quad \quad
\quad \quad
\mathbf{continue}, s \,\longrightarrow\, s, \mbox{było-}\mathbf{continue}.
\mathbf{continue}, s \,\longrightarrow\, s, \mbox{było-}\mathbf{continue}</math>
</math>


Czyli instrukcje <math>\mathbf{exit}</math> i <math>\mathbf{continue}</math> nie modyfikują stanu <math>s</math>, ale zostawiają po sobie "ślad".  
Czyli instrukcje <math>\mathbf{exit}</math> i <math>\mathbf{continue}</math> nie modyfikują stanu <math>s</math>, ale zostawiają po sobie "ślad".  
Linia 313: Linia 309:


<math>
<math>
\mathbf{State} \times \{ \mbox{było-}\mathbf{exit}, \mbox{było-}\mathbf{continue} \}.
\mathbf{State} \times \{ \mbox{było-}\mathbf{exit}, \mbox{było-}\mathbf{continue} \}</math>
</math>


'''Pytanie''': jakie powinno być zachowanie <math>\mathbf{exit}</math> i <math>\mathbf{continue}</math> w konfiguracji <math>s, \mbox{było-}\mathbf{exit}</math> lub <math>s, \mbox{było-}\mathbf{continue}</math>?
'''Pytanie''': jakie powinno być zachowanie <math>\mathbf{exit}</math> i <math>\mathbf{continue}</math> w konfiguracji <math>s, \mbox{było-}\mathbf{exit}</math> lub <math>s, \mbox{było-}\mathbf{continue}</math>?
Linia 320: Linia 315:


Zapiszmy teraz, jak inne instrukcje korzystają z dodatkowej informacji (śladu) zawartej w konfiguracjach.
Zapiszmy teraz, jak inne instrukcje korzystają z dodatkowej informacji (śladu) zawartej w konfiguracjach.
Oczywiście "beneficjentem" korzystającym z tej informacji jest instrukcja <math>\mathbf{loop}\,</math>:
Oczywiście "beneficjentem" korzystającym z tej informacji jest instrukcja <math>\mathbf{loop}\ </math>,:


<math>
<math>
Linia 330: Linia 325:
</math>
</math>


Czyli w zależności od tego, jaki ślad został zarejestrowany podczas wykonania <math>I</math>, albo kończymy wykonanie  pętli <math>\mathbf{loop}\,</math>, albo rozpoczynamy kolejną iterację.
Czyli w zależności od tego, jaki ślad został zarejestrowany podczas wykonania <math>I</math>, albo kończymy wykonanie  pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>,, albo rozpoczynamy kolejną iterację.
Zauważmy, że stan <math>s'</math> może być różny od <math>s</math>, ponieważ zanim wykonała się ktoraś z instrukcji <math>\mathbf{exit}</math> lub
Zauważmy, że stan <math>s'</math> może być różny od <math>s</math>, ponieważ zanim wykonała się ktoraś z instrukcji <math>\mathbf{exit}</math> lub
<math>\mathbf{continue}</math> mogły zostać zmienione wartości niektórych zmiennych.
<math>\mathbf{continue}</math> mogły zostać zmienione wartości niektórych zmiennych.
Linia 351: Linia 346:
</math>
</math>


Okazuje się że nie, ponieważ ślad powinien zostać zawsze "wymazany" przez pętlę <math>\mathbf{loop}\,</math>.
Okazuje się że nie, ponieważ ślad powinien zostać zawsze "wymazany" przez pętlę <math>\mathbf{loop}\ </math>,.


Teraz musimy określić zachowanie wszystkich instrukcji w sytuacji, gdy bieżąca konfiguracja zawiera już ślad. Zasadniczo, powinniśmy zaniechać wykonania instrukcji (w przypadku pętli, powinniśmy zaniechać dalszego iterowania tej pętli).
Teraz musimy określić zachowanie wszystkich instrukcji w sytuacji, gdy bieżąca konfiguracja zawiera już ślad. Zasadniczo, powinniśmy zaniechać wykonania instrukcji (w przypadku pętli, powinniśmy zaniechać dalszego iterowania tej pętli).
Linia 382: Linia 377:


Pominęliśmy zupełnie analogiczne reguły dla <math>\mbox{było-}\mathbf{continue}</math>.
Pominęliśmy zupełnie analogiczne reguły dla <math>\mbox{było-}\mathbf{continue}</math>.
Zauważmy, że dla pętli <math>\mathbf{while}\,</math> nie rozpatrujemy przypadku, gdy dozór <math>b</math> oblicza się do <math>\mathbf{false}</math>, gdyż w tym przypadku nie ma możliwości wygenerowania śladu.
Zauważmy, że dla pętli <math>\mathbf{while}\ </math>, nie rozpatrujemy przypadku, gdy dozór <math>b</math> oblicza się do <math>\mathbf{false}</math>, gdyż w tym przypadku nie ma możliwości wygenerowania śladu.


Zauważmy też, że nasze reguły nie pozwalają na dodanie drugiego (kolejnego) śladu!
Zauważmy też, że nasze reguły nie pozwalają na dodanie drugiego (kolejnego) śladu!
Linia 402: Linia 397:


<math>
<math>
\mathbf{exit}, s \,\Longrightarrow\, s, \mbox{było-}\mathbf{exit}
\mathbf{exit}, s \,\Longrightarrow, s, \mbox{było-}\mathbf{exit}
\quad \quad
\quad \quad
\mathbf{continue}, s \,\Longrightarrow\, s, \mbox{było-}\mathbf{continue}.
\mathbf{continue}, s \,\Longrightarrow, s, \mbox{było-}\mathbf{continue}</math>
</math>


Ponadto musimy określić sposób, w jaki mały krok mniejszej instrukcji zostaje zamieniony na mały krok większej. Np.
Ponadto musimy określić sposób, w jaki mały krok mniejszej instrukcji zostaje zamieniony na mały krok większej. Np.


<math>
<math>
\frac{I_1, s \,\Longrightarrow\, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\frac{I_1, s \,\Longrightarrow, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {I_1;\, I_2, s \,\Longrightarrow\, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {I_1;\, I_2, s \,\Longrightarrow, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\quad \quad
\quad \quad
\mbox{ i analogicznie dla } \mbox{było-}\mathbf{continue}.
\mbox{ i analogicznie dla } \mbox{było-}\mathbf{continue}</math>
</math>


Nie musimy zajmowac się przypadkiem, gdy ślad powstaje w <math>I_2</math>, bo wybraliśmy podejście małokrokowe.
Nie musimy zajmowac się przypadkiem, gdy ślad powstaje w <math>I_2</math>, bo wybraliśmy podejście małokrokowe.
Ponadto, nie musimy opisywać instrukcji warunkowej i pętli <math>\mathbf{while}\,</math>, ponieważ ślad nie może powstać podczas obliczania dozoru!
Ponadto, nie musimy opisywać instrukcji warunkowej i pętli <math>\mathbf{while}\ </math>,, ponieważ ślad nie może powstać podczas obliczania dozoru!


Wreszcie zobaczmy jak zachowuje się pętla <math>\mathbf{loop}\,</math>:
Wreszcie zobaczmy jak zachowuje się pętla <math>\mathbf{loop}\ </math>,:


<math>
<math>
\frac{I, s \,\Longrightarrow\, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\frac{I, s \,\Longrightarrow, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, s'}
     {\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, s'}
\quad \quad
\quad \quad
\frac{I, s \,\Longrightarrow\, s', \mbox{było-}\mathbf{continue}}
\frac{I, s \,\Longrightarrow, s', \mbox{było-}\mathbf{continue}}
     {\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, \mathbf{loop}\, I, s'}
     {\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, \mathbf{loop}\, I, s'}
</math>
</math>


Linia 434: Linia 427:
Niestety powyższe reguły '''nie są poprawne'''!
Niestety powyższe reguły '''nie są poprawne'''!
Dlaczego? Jak zwykle w semantyce małych kroków, wykonując instrukcję wewnętrzną "zapominamy" stopniowo, jaka była ona na początku.
Dlaczego? Jak zwykle w semantyce małych kroków, wykonując instrukcję wewnętrzną "zapominamy" stopniowo, jaka była ona na początku.
W związku z tym nie potrafimy poprawnie powrócić do wykonywania pętli <math>\mathbf{loop}\,</math> po wywołaniu <math>\mathbf{continue}</math>.  
W związku z tym nie potrafimy poprawnie powrócić do wykonywania pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>, po wywołaniu <math>\mathbf{continue}</math>.  


Prostym sposobem poprawienia naszego błędu jest rozszerzenie składni tak, aby możliwe było jednorazowe rozwinięcie pętli <math>\mathbf{loop}\,</math>:
Prostym sposobem poprawienia naszego błędu jest rozszerzenie składni tak, aby możliwe było jednorazowe rozwinięcie pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>,:


<math>
<math>
\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, I \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s.
\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, I \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s</math>
</math>


Teraz możemy zapisać dwie powyższe reguły dla <math>\mathbf{loop}\,</math> w poprawnej wersji, pamiętając o tym, że <math>\mbox{było-}\mathbf{exit}</math> i <math>\mbox{było-}\mathbf{continue}</math> pojawią się nie w instrukcji wewnętrznej, ale w jej ''kopii'' umieszczonej przed <math>\,\mathbf{then}\,</math>:
Teraz możemy zapisać dwie powyższe reguły dla <math>\mathbf{loop}\ </math>, w poprawnej wersji, pamiętając o tym, że <math>\mbox{było-}\mathbf{exit}</math> i <math>\mbox{było-}\mathbf{continue}</math> pojawią się nie w instrukcji wewnętrznej, ale w jej ''kopii'' umieszczonej przed <math>\,\mathbf{then}\ </math>,:


<math>
<math>
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, s', \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, s'}
\quad \quad
\quad \quad
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, s', \mbox{było-}\mathbf{continue}}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, s', \mbox{było-}\mathbf{continue}}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, \mathbf{loop}\, I, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, \mathbf{loop}\, I, s'}
\quad \quad
\quad \quad
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, s'}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, \mathbf{loop}\, I, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, \mathbf{loop}\, I, s'}
</math>
</math>


Potrzebujemy też dodatkowej reguły dla obliczeń wewnątrz instrukcji stojącej przed <math>\,\mathbf{then}\,</math> (w szczególności może ona zawierać zagnieżdzone pętle <math>\mathbf{loop}\,</math>):
Potrzebujemy też dodatkowej reguły dla obliczeń wewnątrz instrukcji stojącej przed <math>\,\mathbf{then}\ </math>, (w szczególności może ona zawierać zagnieżdzone pętle <math>\mathbf{loop}\ </math>,):


<math>
<math>
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, I'', s'}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, I'', s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, I'' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, I'' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s'}
</math>
</math>


Linia 466: Linia 458:


<math>
<math>
\mathbf{exit}, s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{exit}
\mathbf{exit}, s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{exit}
\quad \quad
\quad \quad
\mathbf{continue}, s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{continue}
\mathbf{continue}, s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{continue}
</math>
</math>


<math>
<math>
\frac{I_1, s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\frac{I_1, s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {I_1;\, I_2, s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {I_1;\, I_2, s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\quad \quad
\quad \quad
\frac{I_1, s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{continue}}
\frac{I_1, s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{continue}}
     {I_1;\, I_2, s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{continue}}
     {I_1;\, I_2, s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{continue}}
</math>
</math>


<math>
<math>
\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, I \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s.
\mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, I \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s</math>
</math>


<math>
<math>
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{exit}}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{exit}}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, s}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, s}
\quad \quad
\quad \quad
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, \mbox{było-}\mathbf{continue}}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, \mbox{było-}\mathbf{continue}}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, \mathbf{loop}\, I, s}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, \mathbf{loop}\, I, s}
\quad \quad
\quad \quad
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, s'}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, \mathbf{loop}\, I, s}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, \mathbf{loop}\, I, s}
</math>
</math>


<math>
<math>
\frac{I', s \,\Longrightarrow\, I'', s'}
\frac{I', s \,\Longrightarrow, I'', s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow\, I'' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s'}
     {I' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s \,\Longrightarrow, I'' \,\mathbf{then}\, \mathbf{loop}\, I, s'}
</math>
</math>


Linia 515: Linia 506:
{{cwiczenie|2|cw2.dom|
{{cwiczenie|2|cw2.dom|


Napisz semantykę naturalną dla nieznacznie rozszerzonej wersji instrukcji <math>\mathbf{loop}\,</math>:
Napisz semantykę naturalną dla nieznacznie rozszerzonej wersji instrukcji <math>\mathbf{loop}\ </math>,:


<math>
<math>
Linia 524: Linia 515:
</math>
</math>


Identyfikator <math>x</math> pełni tutaj rolę etykiety związanej z instrukcją <math>\mathbf{loop}\,</math>, jest też parametrem dwóch pozostałych instrukcji.  
Identyfikator <math>x</math> pełni tutaj rolę etykiety związanej z instrukcją <math>\mathbf{loop}\ </math>,, jest też parametrem dwóch pozostałych instrukcji.  
<math>\mathbf{exit} x</math> kończy teraz najbliższą otaczającą pętlę <math>\mathbf{loop}\,</math> o etykiecie <math>x</math>. Podobnie <math>\mathbf{continue} x</math> wznawia najbliższą otaczającą pętlę o etykiecie <math>x</math>.  
<math>\mathbf{exit} x</math> kończy teraz najbliższą otaczającą pętlę <math>\mathbf{loop}\ </math>, o etykiecie <math>x</math>. Podobnie <math>\mathbf{continue} x</math> wznawia najbliższą otaczającą pętlę o etykiecie <math>x</math>.  
}}
}}


Linia 532: Linia 523:
Program
Program


  x: <math>\mathbf{loop}\,</math>
  x: <math>\mathbf{loop}\ </math>,
   a := 1;  
   a := 1;  
   y: <math>\mathbf{loop}\,</math>
   y: <math>\mathbf{loop}\ </math>,
     <math>\mathbf{exit}</math> x;
     <math>\mathbf{exit}</math> x;
     a := a-10;
     a := a-10;
Linia 542: Linia 533:


kończy działanie z wartością zmiennej <math>a = 3</math>.
kończy działanie z wartością zmiennej <math>a = 3</math>.
Za pomocą wcięć określiliśmy, do wnętrza której pętli <math>\mathbf{loop}\,</math> należy każda z trzech ostatnich instrukcji przypisania.  
Za pomocą wcięć określiliśmy, do wnętrza której pętli <math>\mathbf{loop}\ </math>, należy każda z trzech ostatnich instrukcji przypisania.  
Niejednoznaczność bierze się oczywiście stąd, że pracujemy ze składnią abstrakcyjną. Składnia konkretna zawierałaby prawdopodobnie jakąś konstukcję "zamykającą" pętlę <math>\mathbf{loop}\,</math>, np. <math>\mathbf{loop}\, I \,\mathbf{end}\mathbf{loop}\,</math>.
Niejednoznaczność bierze się oczywiście stąd, że pracujemy ze składnią abstrakcyjną. Składnia konkretna zawierałaby prawdopodobnie jakąś konstukcję "zamykającą" pętlę <math>\mathbf{loop}\ </math>,, np. <math>\mathbf{loop}\, I \,\mathbf{end}\mathbf{loop}\ </math>,.





Aktualna wersja na dzień 21:43, 11 wrz 2023

Zawartość

Kończymy semantykę małych kroków i rozpoczynamy semantykę naturalną (duże kroki). Uzupełnimy semantykę naturalną języka TINY o semantykę naturalną wyrażeń boolowskich i arytmetycznych oraz semantykę błędów wykonania. Wreszcie dodamy nową instrukcję pętli 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,, pozwalającą na niestrukturalne przerwanie lub wznowienie iteracji (instrukcje 𝐞𝐱𝐢𝐭 i 𝐜𝐨𝐧𝐭𝐢𝐧𝐮𝐞).


Rozszerzenia semantyki języka Tiny

Ćwiczenie 1

Zdefiniuj znaczenie wyrażeń boolowskich i arytmetycznych w języku TINY w stylu dużych kroków (semantyka naturalna).


Rozwiązanie


Ćwiczenie 2

Rozważ dodatkowo operację dzielenia:

e::=|e1/e2

i rozszerz semantykę z poprzedniego zadania. Dzielenie przez zero jest błędem i kończy natychmiast wykonanie programu. Oprócz stanu wynikiem programu powinna byc informacja o błędzie, jeśli błąd wystąpił.


Rozwiązanie


Ćwiczenie 3

Rozszerzmy język TINY o następującą instrukcję pętli:

I::=𝐥𝐨𝐨𝐩I|𝐞𝐱𝐢𝐭|𝐜𝐨𝐧𝐭𝐢𝐧𝐮𝐞

𝐥𝐨𝐨𝐩I to instrukcja pętli, I stanowi instrukcję wewnętrzną. Instrukcja 𝐞𝐱𝐢𝐭 wychodzi z nabliższej otaczającej pętli 𝐥𝐨𝐨𝐩 , i kontynuuje wykonanie programu od pierwszej instrukcji za tą pętlą. Instrukcja 𝐜𝐨𝐧𝐭𝐢𝐧𝐮𝐞 powraca na początek instrukcji wewnętrznej najbliższej otaczającej pętli 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,.

Pozważ zarówno semantykę naturalną, jak i semantykę małych kroków.



Rozwiązanie


Rozwiązanie

Zadania domowe

Ćwiczenie 1

Zaproponuj semantykę małokrokową dla rozszerzeń języka Tiny, które studiowaliśmy powyżej.


Ćwiczenie 2

Napisz semantykę naturalną dla nieznacznie rozszerzonej wersji instrukcji 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,:

I::=x:𝐥𝐨𝐨𝐩I|𝐞𝐱𝐢𝐭x|𝐜𝐨𝐧𝐭𝐢𝐧𝐮𝐞x

Identyfikator x pełni tutaj rolę etykiety związanej z instrukcją 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,, jest też parametrem dwóch pozostałych instrukcji. 𝐞𝐱𝐢𝐭x kończy teraz najbliższą otaczającą pętlę 𝐥𝐨𝐨𝐩 , o etykiecie x. Podobnie 𝐜𝐨𝐧𝐭𝐢𝐧𝐮𝐞x wznawia najbliższą otaczającą pętlę o etykiecie x.

Przykład

Program

x: 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,
  a := 1; 
  y: 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,
    𝐞𝐱𝐢𝐭 x;
    a := a-10;
  a := a+1;
a := a+2;


kończy działanie z wartością zmiennej a=3. Za pomocą wcięć określiliśmy, do wnętrza której pętli 𝐥𝐨𝐨𝐩 , należy każda z trzech ostatnich instrukcji przypisania. Niejednoznaczność bierze się oczywiście stąd, że pracujemy ze składnią abstrakcyjną. Składnia konkretna zawierałaby prawdopodobnie jakąś konstukcję "zamykającą" pętlę 𝐥𝐨𝐨𝐩 ,, np. 𝐥𝐨𝐨𝐩I𝐞𝐧𝐝𝐥𝐨𝐨𝐩 ,.


Ćwiczenie 3

Napisz semantykę naturalną i małokrokową dla rozszerzenia języka TINY o wyrażenia z efektami ubocznymi:

e::=|𝐝𝐨I𝐭𝐡𝐞𝐧e|x:=e|x++|

Obliczenie wyrażenia 𝐝𝐨I𝐭𝐡𝐞𝐧e polega na wykonaniu I a potem na obliczeniu e. Wartość wyrażenia x:=e jest taka, jak wartość wyrażenia e a efektem ubocznym jest podstawienie tej wartości na zmienną x.