Охранник (информатика)

В компьютерном программировании ограничитель — это логическое выражение , которое должно иметь значение true, если должно продолжаться выполнение программы в рассматриваемой ветви. Независимо от того, какой язык программирования используется, защитное предложение , защитный код или сторожевой оператор — это проверка предварительных условий целостности , используемых для предотвращения ошибок во время выполнения.

Использование

Типичным примером является проверка того, что ссылка, которая будет обработана, не является нулевой, что позволяет избежать сбоев нулевого указателя .

Другие варианты использования включают использование логического поля для идемпотентности (поэтому последующие вызовы являются nops ), как в шаблоне удаления .

public   string   Foo  (  string   username  )  {      if   (  username   ==   null  )   {          throw   new   ArgumentNullException  (  nameof  (  username  ),   "Username is null."  );      }      // Далее следует остальная часть кода метода...  }

Более плоский код с меньшим количеством вложений

Защита обеспечивает ранний выход из подпрограммы и является широко используемым отклонением от структурного программирования , удаляя один уровень вложенности и приводя к более плоскому коду: ^[1] замена if guard { ... } с if not guard: return; ....

Использование защитных предложений может быть методом рефакторинга для улучшения кода. В целом, меньшее количество вложений — это хорошо, поскольку это упрощает код и снижает когнитивную нагрузку.

Например, в Python :

# Эта функция не имеет защитного предложения  def   f_noguard  (  x  ):      if   isinstance  (  x  ,   int  ):          #code          #code          #code          return   x   +   1      else  :          return   None  # Эквивалентная функция с защитным предложением. Обратите внимание, что большая часть кода имеет меньший отступ, и это хорошо.  def   f_guard  (  x  ):      если   не   isinstance  (  x  ,   int  ):          return   None      #code      #code      #code      return   x   +   1

Другой пример, написанный на C :

// Эта функция не имеет защитного предложения  int   funcNoGuard  (  int   x  )   {    if   (  x   >=   0  )   {      //код      //код      //код      return   x   +   1  ;     }   Еще   {      возврат   0  ;    }  }  // Эквивалентная функция с защитным предложением  int   funcGuard  (  int   x  )   {    if   (  x   <   0  )   {      return   0  ;    }    //код    //код    //код    return   x   +   1  ;   }

Терминология

Этот термин используется с конкретным значением в APL , Haskell , Clean , Erlang , occam , Promela , OCaml , Swift , ^[2] Python начиная с версии 3.10 и Scala . языки программирования ^{[ нужна ссылка ]} В системе Mathematica меры защиты называются ограничениями . Охранники являются фундаментальной концепцией в Guarded Command Language , языке формальных методов . Охранники могут использоваться для дополнения сопоставления с образцом возможностью пропуска шаблона, даже если структура совпадает. Булевы выражения в условных операторах обычно также соответствуют этому определению защиты, хотя они и называются условиями .

Математика

В следующем примере Haskell защитные элементы встречаются между каждой парой символов "|". и "=":

ж   х   |   х   >   0   =   1   |   иначе   =   0

Это похоже на соответствующее математическое обозначение:

$f(x)=\left\{{\begin{matrix}1&{\mbox{if }}x>0\\0&{\mbox{otherwise}}\end{matrix}}\right.$

В этом случае защита находится в предложениях «если» и «иначе».

Несколько охранников

Если имеется несколько параллельных охранников, они обычно опробуются в порядке сверху вниз, и выбирается ветвь, прошедшая первым. Охранники в списке дел обычно параллельны.

Однако в понимании списков Haskell меры защиты расположены последовательно, и если какой-либо из них дает сбой, элемент списка не создается. Это было бы то же самое, что объединение отдельных защитных элементов с помощью логического И , за исключением того, что среди защитных элементов могут быть и другие элементы понимания списка.

Эволюция

Простое условное выражение, уже присутствующее в CPL в 1963 году, имеет защиту для первого подвыражения и еще одно подвыражение, которое можно использовать на случай, если первое невозможно использовать. Некоторые распространенные способы написать это:

(х>0) -> 1/х; 0х>0? 1/х: 0

Если второе подвыражение может быть еще одним простым условным выражением, мы можем предоставить больше альтернатив, которые можно попробовать перед последним провалом :

(х>0) -> 1/х; (х<0) -> -1/х; 0

В 1966 году ISWIM имел форму условного выражения без обязательного пропускающего падежа, что отделяло защиту от концепции выбора «или-или». В случае с ISWIM, если ни одна из альтернатив не могла быть использована, значение должно было быть неопределенным , которое никогда не могло быть преобразовано в значение.

KRC , «миниатюрная версия» ^[3] SASL (1976) был одним из первых языков программирования , в котором использовался термин «защита». Определения его функций могли состоять из нескольких предложений, и то, которое нужно применить, выбиралось на основе защитных мер, следующих за каждым предложением:

 делать   n   =   1  ,                 n   =   0         =   n   *   делать   (  n  -  1  ),     n   >   0

Использование защитных предложений и термина «защитное предложение» восходит, по крайней мере, к практике Smalltalk в 1990-х годах, как это кодифицировано Кентом Беком . ^[1]

В 1996 году Dyalog APL принял альтернативный чисто функциональный стиль, в котором единственной структурой управления является защита. ^[4] В этом примере в APL вычисляется четность входного числа:

четность  ←  {          2  ∣  ⍵   :   'нечетный'                'четный'          }

Узорная охрана

В дополнение к защите, прикрепленной к шаблону, защита по образцу может относиться к использованию сопоставления с образцом в контексте защиты. По сути, совпадение с шаблоном считается пройденным. Это значение было введено в предложении для Haskell Саймоном Пейтоном Джонсом под названием «Новый взгляд на охранников» в апреле 1997 года и использовалось при реализации этого предложения. Эта функция предоставляет возможность использовать шаблоны в защите шаблона.

Пример на расширенном Haskell:

 неуклюжий   env   var1   var2   |   Just   val1   <-   поиск   env   var1   ,   Just   val2   <-   поиск   env   var2   =   val1   +   val2   -- ...другие уравнения для неуклюжих...

Это будет звучать так: «Неуклюже для среды и двух переменных, в случае, если поиск переменных из среды дает значения , является суммой значений. ...» Как и в случае с пониманием списков , защитные меры расположены последовательно, и если любой из них терпит неудачу, ветка не берется.

См. также

Утверждение
Guarded Command Language — язык программирования, основанный на недетерминированных условных выражениях.
Защищенная подвеска
Кронштейн Айверсона
Логическое условное
Узел Sentinel — объект, обозначающий конец структуры данных.
Оператор переключения

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Бек, Кент (1997). «Охранная статья». Шаблоны передового опыта Smalltalk, . стр. 178–179.
^ Кук, Нейт. «охранять и откладывать» . НШипстер . Проверено 26 февраля 2016 г.
^ Тернер, Д.А. «Некоторые истории языков функционального программирования» (PDF) .
^ Скоулз, Джон. «Прямые функции в Dyalog APL» (PDF) .

Внешние ссылки

Guard в бесплатном онлайн-словаре по вычислительной технике — FOLDOC , Денис Хоу (редактор).
Оговорка о защите , WikiWikiWeb
Отчет Haskell 98 , глава 3. Выражения .
Книга Mathematica, раздел 2.3.5. Наложение ограничений на шаблоны
Руководство пользователя системы компиляции Haskell Glorious Glasgow , версия 6.4, раздел 7.3.2. Узорные охранники

[beck-1] Jump up to: ^а ^б Бек, Кент (1997). «Охранная статья». Шаблоны передового опыта Smalltalk, . стр. 178–179.

[2] Кук, Нейт. «охранять и откладывать» . НШипстер . Проверено 26 февраля 2016 г.

[3] Тернер, Д.А. «Некоторые истории языков функционального программирования» (PDF) .

[4] Скоулз, Джон. «Прямые функции в Dyalog APL» (PDF) .

[1]

[2]

[3]

[4]