Н.А. Вязовик - Программирование на Java

В этой лекции мы рассказали об объектно-ориентированном подходе к разработке ПО, а также о том, что послужило предпосылками к его появлению и сделало его популярным. Были рассмотрены ключевые понятия ООП - объект и класс. Далее были описаны основные свойства объектной модели - инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Основными видами отношений между классами являются наследование, ассоциация, агрегация, метакласс. Также были описаны правила изображения классов и связей между ними на языке UML.

Лекция посвящена описанию лексики языка Java. Лексика описывает, из чего состоит текст программы, каким образом он записывается и на какие простейшие слова (лексемы) компилятор разбивает программу при анализе. Лексемы (или tokens в английском варианте) – это основные "кирпичики", из которых строится любая программа на языке Java. Эта тема раскрывает многие детали внутреннего устройства языка, и невозможно написать ни одной строчки кода, не затронув ее. Именно поэтому курс начинается с основ лексического анализа.

Кодировка

Технология Java, как платформа, изначально спроектированная для Глобальной сети Internet, должна быть многоязыковой, а значит, обычный набор символов ASCII (American Standard Code for Information Interchange, Американский стандартный код обмена информацией), включающий в себя лишь латинский алфавит, цифры и простейшие специальные знаки (скобки, знаки препинания, арифметические операции и т.д.), недостаточен. Поэтому для записи текста программы применяется более универсальная кодировка Unicode.

Как известно, Unicode представляет символы кодом из 2 байт, описывая, таким образом, 65535 символов. Это позволяет поддерживать практически все распространенные языки мира. Первые 128 символов совпадают с набором ASCII. Однако понятно, что требуется некоторое специальное обозначение, чтобы иметь возможность задавать в программе любой символ Unicode, ведь никакая клавиатура не позволяет вводить более 65 тысяч различных знаков. Эта конструкция представляет символ Unicode, используя только символы ASCII. Например, если в программу нужно вставить знак с кодом 6917, необходимо его представить в шестнадцатеричном формате (1B05) и записать:

\u1B05,

причем буква u должна быть строчной, а шестнадцатеричные цифры A, B, C, D, E, F можно использовать произвольно, как заглавные, так и строчные. Таким образом можно закодировать все символы Unicode от \u0000 до \uFFFF. Буквы русского алфавита начинаются с \u0410 (только буква Ё имеет код \u0401 ) по \u044F (код буквы ё \u0451 ). В последних версиях JDK в состав демонстрационных приложений и апплетов входит небольшая программа SymbolTest, позволяющая просматривать весь набор символов Unicode. Ее аналог несложно написать самостоятельно. Для перекодирования больших текстов служит утилита native2ascii, также входящая в JDK. Она может работать как в прямом режиме — переводить из разнообразных кодировок в Unicode, записанный ASCII -символами, так и в обратном (опция -reverse ) — из Unicode в стандартную кодировку операционной системы.

В версиях языка Java до 1.1 применялся Unicode версии 1.1.5, в последнем выпуске 1.4 используется 3.0. Таким образом, Java следит за развитием стандарта и базируется на современных версиях. Для любой JDK точную версию Unicode, используемую в ней, можно узнать из документации к классу Character. Официальный web-сайт стандарта, где можно получить дополнительную информацию,— http://www.unicode.org/.

Итак, используя простейшую кодировку ASCII, можно ввести произвольную последовательность символов Unicode. Далее будет показано, что Unicode используется не для всех лексем, а только для тех, для которых важна поддержка многих языков, а именно: комментарии, идентификаторы, символьные и строковые литералы. Для записи остальных лексем вполне достаточно ASCII -символов.

Анализ программы

Компилятор, анализируя программу, сразу разделяет ее на:

* пробелы (white spaces);

* комментарии (comments);

* основные лексемы (tokens).

Пробелы

Пробелами в данном случае называют все символы, разбивающие текст программы на лексемы. Это как сам символ пробела (space, \u0020, десятичный код 32), так и знаки табуляции и перевода строки. Они используются для разделения лексем, а также для оформления кода, чтобы его было легче читать. Например, следующую часть программы (вычисление корней квадратного уравнения):

double a = 1, b = 1, c = 6;

double D = b b - 4 a c;

if (D >= 0) {

double x1 = (-b + Math.sqrt (D)) / (2 a);

double x2 = (-b - Math.sqrt (D)) / (2 a);

}

можно записать и в таком виде:

double a=1,b=1,c=6;double D=bb-4*a*c;if(D>=0)

{double x1=(-b+Math.sqrt(D))/(2*a);double

x2=(-b-Math.sqrt(D))/(2*a);}

В обоих случаях компилятор сгенерирует абсолютно одинаковый код. Единственное соображение, которым должен руководствоваться разработчик,— легкость чтения и дальнейшей поддержки такого кода.

Для разбиения текста на строки в ASCII используется два символа - "возврат каретки" ( carriage return, CR, \u000d, десятичный код 13) и символ новой строки ( linefeed, LF, \u000a, десятичный код 10). Чтобы не зависеть от особенностей используемой платформы, в Java применяется наиболее гибкий подход. Завершением строки считается:

* ASCII -символ LF, символ новой строки;

* ASCII -символ CR, "возврат каретки";

* символ CR, за которым сразу же следует символ LF.

Разбиение на строки важно для корректного разбиения на лексемы (как уже говорилось, завершение строки также служит разделителем между лексемами), для правильной работы со строковыми комментариями (см. следующую тему "Комментарии"), а также для вывода отладочной информации (при выводе ошибок компиляции и времени исполнения указывается, на какой строке исходного кода они возникли). Итак, пробелами в Java считаются:

* ASCII -символ SP, space, пробел, \u0020, десятичный код 32;

* ASCII -символ HT, horizontal tab, символ горизонтальной табуляции, \u0009, десятичный код 9;

* ASCII -символ FF, form feed, символ перевода страницы (был введен для работы с принтером), \u000c, десятичный код 12;

* завершение строки.

Комментарии

Комментарии не влияют на результирующий бинарный код и используются только для ввода пояснений к программе.

В Java комментарии бывают двух видов:

* строчные

* блочные

Строчные комментарии начинаются с ASCII -символов // и длятся до конца текущей строки. Как правило, они используются для пояснения именно этой строки, например:

int y=1970;

// год рождения

Блочные комментарии располагаются между ASCII -символами /* и */ , могут занимать произвольное количество строк, например:

/*

Этот цикл не может начинаться с нуля

из-за особенностей алгоритма

*/

for (int i=1; i<10; i++) {

...

}

Часто блочные комментарии оформляют следующим образом (каждая строка начинается с *):

/*

* Описание алгоритма работы

* следующего цикла while

*/

while (x > 0) {

...

}

Блочный комментарий не обязательно должен располагаться на нескольких строках, он может даже находиться в середине оператора: