Alcance

Definiciones
Alcance Estático
Lenguajes de Programación I
Alcance
Ernesto Hernández-Novich
<[email protected]>
c 2007-2010
Copyright Alcance Dinámico
Definiciones
Alcance Estático
Alcance Dinámico
¿Qué quiere decir Alcance?
El alcance de una asociación es la región de un
programa en la cual dicha asociación está activa y visible.
Se usa simplemente alcance para hacer referencia a la
región de un programa en la que un nombre o una
asociación tiene validez.
Puede ser estático o dinámico.
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Alcance Estático
Alcance Dinámico
Alcance Estático
Basado en el texto del programa fuente
También llamado alcance léxicográfico.
El alcance se determina a tiempo de compilación y es
independiente del flujo de ejecución.
Variedades simples
Sólo variables globales (BASIC).
Globales y locales sin anidamiento (Fortran).
Variedades completas – cualquier lenguajes moderno.
El programador puede mirar el texto del programa,
y pensar en función de sustituciones de variables
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Alcance Estático
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Anidamiento
De subrutinas, de bloques, de módulos, de clases...
Regla del bloque con alcance más cercano: todo nombre
declarado en algún alcance, es visible en ese y en
cualquiera que esté anidado a menos que quede
escondido por una declaración del mismo nombre.
¿Y los elementos predefinidos (built-in) del lenguaje?
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Alcance Estático
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¿Qué puede verse y dónde?
Variables globales – dentro de todo el módulo o programa.
Variables locales – dentro del procedimiento o subrutina, o
del bloque que las contiene.
De “afuera hacia adentro”, siempre y cuando haya
anidamiento y no haya redefinición – la redefinición oculta
parcialmente el alcance externo.
De adentro hacia afuera, nunca.
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Alcance Estático
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¿Cómo se implementa el alcance estático?
El compilador construye una tabla de símbolos –
diccionario con información para cada símbolo conocido.
Símbolo global – información incluye la dirección asignada.
Símbolo local – información incluye el offset dentro del
registro de activación.
Manejo de anidamiento – pila de tablas o árbol de tablas,
con apuntador al entorno actual.
enterScope al procesar un bloque anidado – empila una
nueva tabla y le apunta.
exitScope al terminar con el bloque anidado –
desempilar la tabla y apunta al entorno circundante.
La tabla se conserva dentro del ejecutable sólo si se
desea soportar debugging o profiling.
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Alcance Estático
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Acceso a Objetos No-Locales
En cualquier instante de ejecución nos encontramos en un
stack frame particular y es necesario encontrar:
Variables globales.
Stack frames que nos contienen – sus locales están a
nuestro alcance.
Mantener un enlace estático (static link) al registro de
activación para la invocación más reciente de la rutina que
contiene al registro de activación actual – el padre léxico a
tiempo de ejecución.
k rutinas anidadas – cadena estática de longitud k.
Alcanzar una variable/parámetro declarado j alcances
hacia afuera – recorrer j pasos por la cadena estática y
luego usar el offset.
La tabla de símbolos indica el nivel de anidamiento.
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Alcance Estático
Registro de activación reloaded
El rastro de la ejecución y el acceso no-local
proc A {
proc B {
proc C {
}
proc D {
C();
}
D()
}
proc E {
B();
}
E();
}
Alcance Dinámico
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Alcance Estático
Alcance Dinámico
Registro de activación reloaded
El rastro de la ejecución y el acceso no-local
proc A {
proc B {
proc C {
}
proc D {
C();
}
D()
}
proc E {
B();
}
E();
}
← SP
Sub C
← BP
Sub D
estática
Sub B
Sub E
Sub A
dinámica
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Módulos
Cuando el alcance rompe la frontera del archivo
Búsqueda de abstracción escondiendo información.
Reducir la contaminación del espacio de nombres de los
programas.
Los nombres dentro de un módulo:
Son visibles entre sí (reglas de alcance por medio).
Visibles desde el exterior cuando son exportados.
Ven símbolos exteriores cuando han sido importados.
C++ los llama namespaces, Modula los llama modules,
Perl los llama packages, Clu los llama clusters... lo
importante es el efecto.
Módulo como tipo vs. módulo como librería.
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¿Qué hace falta para tener módulos?
Especificar cuando comienza un módulo.
Cuáles nombres pueden ser exportados y como:
Sólo lectura.
Opacamente (útil para tipos de datos).
En algunos lenguajes es posible separar las declaraciones
del módulo (module head) de la implantación del módulo
(module body).
Utilizar otros módulos importando nombres
Si es necesario hacerlo explícitamente, se habla de
alcances cerrados (Closed Scope).
Si no es necesario hacerlo, se habla de alcances abiertos
(Open Scope).
En general es más útil el alcance abierto selectivo.
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Alcance Dinámico
Alcance Dinámico
Basado en el flujo de ejecución del programa
Se determina a tiempo de ejecución y depende del flujo de
control, particularmente del orden en que sean invocadas
las subrutinas.
La asociación actual para un nombre particular es la
encontrada más recientemente durante la ejecución y que
aún no haya sido destruida.
El flujo de ejecución es impredecible – las asociaciones no
pueden determinarse a tiempo de compilación.
Diferir verificaciones semánticas a tiempo de ejecución.
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¿Cómo se implementa el alcance dinámico?
Depende del flujo de ejecución, así que debe mantenerse
a tiempo de ejecución.
El compilador genera código apropiado para el mecanismo.
El interpretador incorpora el mecanismo.
Mecanismo de Listas de Asociación (A-list)
Una lista ordenada de parejas símbolo/valor.
Se usan como pilas – enterScope y exitScope son
equivalentes a push y pop de la pareja.
Acceder a un símbolo – buscar su primera ocurrencia para
recuperar o modificar la información asociada.
Mecanismo de Tablas Centrales de Referencia
Diccionario de símbolos a lista de valores.
La lista de valores contiene el más reciente al princpio.
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Diferencia muy sutil
¿Qué imprime el programa?
a : integer;
procedure primera
a := 1
end
procedure segunda
a : integer
primera()
end
a := 2
if read.integer() > 0
segunda()
else
primera()
print(a)
Alcance Estático
Siempre imprime 1
Alcance Dinámico
Imprime 1 o 2 según lo que
se lea con read.
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¿Y cómo puede ser útil?
Simplifica la adaptación de rutinas en algunos casos: en
lugar de pasar argumentos, las rutinas pueden usar
variables que sean controladas por alcance estático.
Ese problema se puede resolver sin usar alcance
dinámico:
Usando polimorfismo con parámetros por defecto.
Usando varias rutinas con parámetros diferentes.
Se puede usar una variable global/local estática, salvarla,
poner el valor nuevo, llamar a la rutina y restaurarla
después.