Một ngôn ngữ lập trình cho phép bạn xác định các giới hạn mới cho các loại đơn giản

Nhiều ngôn ngữ như C++, C#và Javacho phép bạn tạo các đối tượng đại diện cho các loại đơn giản như integerhoặc float. Sử dụng giao diện lớp, bạn có thể ghi đè các toán tử và thực hiện logic như kiểm tra xem giá trị có vượt quá quy tắc kinh doanh không.

Tôi tự hỏi liệu trong một số ngôn ngữ có thể định nghĩa các quy tắc này là chú thích hoặc thuộc tính của một biến / thuộc tính.

Ví dụ: trong C#bạn có thể viết:

[Range(0,100)]
public int Price { get; set; }

Hoặc có thể trong C++bạn có thể viết:

int(0,100) x = 0;

Tôi chưa bao giờ thấy một cái gì đó như thế này được thực hiện, nhưng đưa ra mức độ phụ thuộc của chúng tôi vào việc xác thực dữ liệu trước khi lưu trữ. Thật kỳ lạ khi tính năng này chưa được thêm vào ngôn ngữ.

Bạn có thể cho ví dụ về các ngôn ngữ mà điều này là có thể?

Pascal có các kiểu con, tức là giảm số lượng số phù hợp với một biến.

  TYPE name = val_min .. val_max;

Ada cũng có một khái niệm về phạm vi: http://en.wikibooks.org/wiki/Ada_Programming/Types/range

Từ Wikipedia ....

type Day_type   is range    1 ..   31;
type Month_type is range    1 ..   12;
type Year_type  is range 1800 .. 2100;
type Hours is mod 24;
type Weekday is (Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday); 

cũng có thể làm

subtype Weekend is  Weekday (Saturday..Sunday);
subtype WorkDay is  Weekday (Monday..Friday);

Và đây là nơi nó trở nên mát mẻ

year : Year_type := Year_type`First -- 1800 in this case...... 

C không có loại phân loại nghiêm ngặt, nhưng có nhiều cách để bắt chước một loại (ít nhất là hạn chế) bằng cách sử dụng bitfield để giảm thiểu số lượng bit được sử dụng. struct {int a : 10;} my_subrange_var;}. Điều này có thể hoạt động như một giới hạn trên cho nội dung thay đổi (nói chung tôi sẽ nói: không sử dụng bitfield cho việc này , đây chỉ là để chứng minh một điểm).

Rất nhiều giải pháp cho các kiểu số nguyên có độ dài tùy ý trong các ngôn ngữ khác thay vì xảy ra ở cấp thư viện, Ie C ++ cho phép các giải pháp dựa trên mẫu.

Có những ngôn ngữ cho phép theo dõi các trạng thái biến đổi và kết nối các xác nhận với nó. Ví dụ trong Clojurescript

(defn mytest 
   [new-val] 
   (and (< new-val 10)
        (<= 0 new-val)))

(def A (atom 0 :validator mytest))

Hàm mytestđược gọi khi ađã thay đổi (thông qua reset!hoặc swap!) kiểm tra xem các điều kiện có được đáp ứng hay không. Đây có thể là một ví dụ để thực hiện hành vi phụ trong các ngôn ngữ ràng buộc muộn (xem http://blog.fogus.me/2011/09/23/clojurescript-watchers-and-validators/ ).

Ada cũng là một ngôn ngữ cho phép giới hạn cho các loại đơn giản, trên thực tế trong Ada, đó là cách thực hành tốt để xác định loại của riêng bạn cho chương trình của bạn để đảm bảo tính chính xác.

type MyType1   is range    1 .. 100;
type MyType2   is range    5 .. 15;

myVar1 : MyType1;

Nó đã được sử dụng trong một thời gian dài bởi DoD, có thể vẫn vậy nhưng tôi đã mất dấu vết về việc sử dụng hiện tại.

Xem Giới hạn phạm vi của các loại giá trị trong C ++ để biết ví dụ về cách tạo loại giá trị được kiểm tra phạm vi trong C ++.

Tóm tắt điều hành: Sử dụng một mẫu để tạo một loại giá trị có các giá trị tối thiểu và tối đa tích hợp, mà bạn có thể sử dụng như thế này:

// create a float named 'percent' that's limited to the range 0..100
RangeCheckedValue<float, 0, 100> percent(50.0);

Bạn thậm chí không thực sự cần một mẫu ở đây; bạn có thể sử dụng một lớp để có hiệu lực tương tự. Sử dụng một mẫu cho phép bạn chỉ định loại cơ bản. Ngoài ra, điều quan trọng cần lưu ý là loại percentở trên sẽ không phải là một float, mà là một ví dụ của mẫu. Điều này có thể không thỏa mãn khía cạnh 'loại đơn giản' trong câu hỏi của bạn.

Thật kỳ lạ khi tính năng này chưa được thêm vào ngôn ngữ.

Các loại đơn giản chỉ có vậy - đơn giản. Chúng thường được sử dụng tốt nhất làm các khối xây dựng để tạo các công cụ bạn cần thay vì được sử dụng trực tiếp.

Một số dạng hạn chế của ý định của bạn là kiến ​​thức của tôi có thể có trong Java và C # thông qua sự kết hợp giữa Chú thích và Mẫu proxy động (tồn tại các triển khai tích hợp cho các proxy động trong Java và C #).

Phiên bản Java

Chú thích:

@Target(ElementType.PARAMETER)
@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface IntRange {
     int min ();
     int max ();
}

Lớp Wrapper tạo cá thể Proxy:

public class Wrapper {
    public static Object wrap(Object obj) {
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), new MyInvocationHandler(obj));
    }
}

InvocationHandler phục vụ như bỏ qua tại mỗi cuộc gọi phương thức:

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private Object impl;

    public MyInvocationHandler(Object obj) {
        this.impl = obj;
    }

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable {
    Annotation[][] parAnnotations = method.getParameterAnnotations();
    Annotation[] par = null;
    for (int i = 0; i<parAnnotations.length; i++) {
        par = parAnnotations[i];
        if (par.length > 0) {
            for (Annotation anno : par) {
                if (anno.annotationType() == IntRange.class) {
                    IntRange range = ((IntRange) anno);
                    if ((int)args[i] < range.min() || (int)args[i] > range.max()) {
                        throw new Throwable("int-Parameter "+(i+1)+" in method \""+method.getName()+"\" must be in Range ("+range.min()+","+range.max()+")"); 
                    }
                }
            }
        }
    }
    return method.invoke(impl, args);
}
}

Giao diện ví dụ để sử dụng:

public interface Example {
    public void print(@IntRange(min=0,max=100) int num);
}

Phương pháp chính:

Example e = new Example() {
    @Override
    public void print(int num) {
        System.out.println(num);
    }
};
e = (Example)Wrapper.wrap(e);
e.print(-1);
e.print(10);

Đầu ra:

Exception in thread "main" java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException
at com.sun.proxy.$Proxy0.print(Unknown Source)
at application.Main.main(Main.java:13)
Caused by: java.lang.Throwable: int-Parameter 1 in method "print" must be in Range (0,100)
at application.MyInvocationHandler.invoke(MyInvocationHandler.java:27)
... 2 more

C # -Version

Chú thích (trong thuộc tính được gọi là C #):

[AttributeUsage(AttributeTargets.Parameter)]
public class IntRange : Attribute
{
    public IntRange(int min, int max)
    {
        Min = min;
        Max = max;
    }

    public virtual int Min { get; private set; }

    public virtual int Max { get; private set; }
}

Lớp con DynamicObject:

public class DynamicProxy : DynamicObject
{
    readonly object _target;

    public DynamicProxy(object target)
    {
        _target = target;
    }

    public override bool TryInvokeMember(InvokeMemberBinder binder, object[] args, out object result)
    {
        TypeInfo clazz = (TypeInfo) _target.GetType();
        MethodInfo method = clazz.GetDeclaredMethod(binder.Name);
        ParameterInfo[] paramInfo = method.GetParameters();
        for (int i = 0; i < paramInfo.Count(); i++)
        {
            IEnumerable<Attribute> attributes = paramInfo[i].GetCustomAttributes();
            foreach (Attribute attr in attributes)
            {
                if (attr is IntRange)
                {
                    IntRange range = attr as IntRange;
                    if ((int) args[i] < range.Min || (int) args[i] > range.Max)
                        throw new AccessViolationException("int-Parameter " + (i+1) + " in method \"" + method.Name + "\" must be in Range (" + range.Min + "," + range.Max + ")");
                }
            }
        }

        result = _target.GetType().InvokeMember(binder.Name, BindingFlags.InvokeMethod, null, _target, args);

        return true;
    }
}

Ví dụ:

public class ExampleClass
{
    public void PrintNum([IntRange(0,100)] int num)
    {
        Console.WriteLine(num.ToString());
    }
}

Sử dụng:

    static void Main(string[] args)
    {
        dynamic myObj = new DynamicProxy(new ExampleClass());
        myObj.PrintNum(99);
        myObj.PrintNum(-5);
    }

Tóm lại, bạn thấy rằng bạn có thể có một cái gì đó tương tự để hoạt động trong Java , nhưng nó không hoàn toàn thuận tiện, bởi vì

• Lớp proxy chỉ có thể được khởi tạo cho các giao diện, tức là lớp của bạn phải thực hiện một giao diện
• Phạm vi cho phép chỉ có thể được khai báo ở cấp độ giao diện
• Việc sử dụng sau này chỉ cần nỗ lực thêm vào lúc đầu (MyInvocationHandler, gói mỗi lần khởi động) cũng làm giảm một chút sự hiểu biết

Các khả năng của lớp DynamicObject trong C # loại bỏ hạn chế giao diện, như bạn thấy trong triển khai C #. Thật không may, hành vi động này loại bỏ sự an toàn của loại tĩnh trong trường hợp này, vì vậy kiểm tra thời gian chạy là cần thiết để xác định xem một cuộc gọi phương thức trên proxy động có được phép hay không.

Nếu những hạn chế đó được chấp nhận cho bạn, thì điều này có thể làm cơ sở cho việc đào sâu hơn!

Phạm vi là một trường hợp đặc biệt của bất biến. Từ Wikipedia:

Một bất biến là một tình trạng có thể được dựa vào để thể đúng trong thực hiện một chương trình.

Một phạm vi [a, b]có thể được khai báo là một biến x loại Integervới các bất biến x> = a và x <= b .

Do đó, các loại phụ của Ada hoặc Pascal không cần thiết. Chúng có thể được thực hiện với một kiểu số nguyên với bất biến.

Thật kỳ lạ khi tính năng này chưa được thêm vào ngôn ngữ.

Các tính năng đặc biệt cho các loại giới hạn phạm vi không cần thiết trong C ++ và các ngôn ngữ khác có hệ thống loại mạnh.

Trong C ++, mục tiêu của bạn có thể được đáp ứng tương đối đơn giản với các loại do người dùng xác định . Và trong các ứng dụng mà các loại giới hạn phạm vi là mong muốn, chúng hầu như không đủ . Ví dụ, người ta cũng muốn trình biên dịch xác minh rằng các phép tính đơn vị vật lý được viết chính xác, để vận tốc / thời gian tạo ra gia tốc và lấy căn bậc hai của gia tốc / thời gian tạo ra vận tốc. Làm điều này thuận tiện đòi hỏi khả năng xác định một hệ thống các loại, mà không đặt tên rõ ràng cho mọi loại có thể xuất hiện trong một công thức. Điều này có thể được thực hiện trong C ++ .