Стивен Прата - Язык программирования C. Лекции и упражнения (6-е изд.) 2015

Что образует тип? Тип определяют два вида информации: набор свойств и набор операций. Например, свойство типа int заключается в том, что он представляет целочисленное значение и, следовательно, разделяет свойства целых значений. Разрешенными арифметическими операциями для этого типа являются изменение знака, сложение двух значений int, вычитание одного значения int из другого, умножение двух значений int, деление одного значения int на другое и получение результата вычисления одного значения int nо модулю другого. Объявление переменной типа int означает, что на нее могут воздействовать эти и только эти операции.

НА ЗАМЕТКУ! Свойства целочисленного типа

В основе типа int языка С лежит более абстрактная концепция целого числа. Математики определяют свойства целых чисел в формальной абстрактной манере. Например, если N и М — целые числа, то N + М = М + N, или для любых двух целых чисел N и М существует целое число S, такое что N + М= S. Если N + M = SwN + Q = S, то М = Q.

730 глава 17

Можно считать, что математика предлагает абстрактную концепцию целого числа, а язык С — реализацию этой концепции. Например, в С предоставляются средства хранения целого числа и выполнения целочисленных операций, таких как сложение и умножение. Обратите внимание, что обеспечение поддержки арифметических операций является важной частью представления целых чисел. Тип int был бы значительно менее полезным, если бы он позволял только хранить значения, но не использовать их в арифметических выражениях. Также следует отметить, что задача представления целых чисел в этой реализации решена далеко не идеально. Например, существует бесконечное количество целых чисел, но 2-байтовый тип int может представлять только 65 536 из них; не путайте абстрактную идею с конкретной реализацией.

Предположим, что вы хотите определить новый тип данных. Во-первых, вы должны предоставить способ для хранения данных — возможно, за счет проектирования структуры. Во-вторых, понадобится обеспечить методы для манипулирования данными. В качестве примера рассмотрим программу films2.c (листинг 17.2). Она содержит связанный набор структур для хранения информации, а также код для добавления и отображения информации. Тем не менее, программа не решает эти задачи так, чтобы сделать очевидным создание нового типа данных. Как же следовало пос тупить?

Науки о вычислениях предлагают очень эффективный способ определения новых типов данных. Он является трехэтапным процессом перехода от абстрактного к конкретному.

1. Предоставьте абстрактное описание свойств типа и операций, которые можно выполнять над этим типом. Такое описание не должно быть привязано ни к какой конкретной реализации. Оно даже не должно быть привязано к конкретному языку программирования. Формальное абстрактное описание подобного рода называют абстрактным типом данных (abstract data type — ADT).

2. Разработайте программный интерфейс, реализующий этот тип ADT. То есть укажите, как следует хранить данные, и опишите набор функций, которые выполняют желаемые операции. Например, в С вы можете предоставить определение структуры наряду с прототипами функций для манипулирования структурами. Эти функции играют для определенного пользователем типа ту же самую роль, которую встроенные операции С исполняют для фундаментальных типов С. Любой, кто захочет воспользоваться новым типом, будет применять этот интер фейс в своих профаммах.

3. Напишите код для реализации интерфейса. Конечно, этот шаг очень важен, но программисту, который использует новый тип, совершенно не обязательно знать подробности реализации.

Чтобы посмотреть, как работает этот процесс, давайте рассмотрим конкретный пример. Поскольку мы уже приложили кое-какие усилия к примеру с созданием списка фильмов, переделаем его с применением нового подхода.

Получение абстракции

По существу все, что требуется для проекта информации о фильмах — это список элементов. Каждый элемент содержит название и рейтинг фильма. Нам необходимо иметь возможность добавления новых элементов в конец списка и отображения его содержимого. Давайте назовем абстрактный тип, который будет удовлетворять этим потребностям, списком. Какими свойствами он должен обладать? Понятно, что список должен уметь сохранять последовательность элементов. Другими словами, список может содержать несколько элементов, причем эти элементы каким-то образом упоря-

Расширенное представление данных 731