Bahasa pemrograman yang memungkinkan Anda menentukan batas baru untuk tipe sederhana

Banyak bahasa menyukai C++,, C#dan Javamemungkinkan Anda membuat objek yang mewakili tipe sederhana seperti integeratau float. Menggunakan antarmuka kelas, Anda dapat menimpa operator dan melakukan logika seperti memeriksa jika nilai melebihi aturan bisnis 100.

Saya bertanya-tanya apakah mungkin dalam beberapa bahasa untuk mendefinisikan aturan ini sebagai penjelasan atau atribut dari variabel / properti.

Misalnya, C#Anda dapat menulis:

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

Atau mungkin di dalam C++kamu bisa menulis:

int(0,100) x = 0;

Saya belum pernah melihat hal seperti ini dilakukan, tetapi mengingat seberapa tergantung kita pada validasi data sebelum penyimpanan. Aneh bahwa fitur ini belum ditambahkan ke bahasa.

Bisakah Anda memberi contoh bahasa di mana ini mungkin?

Pascal memiliki tipe subrange, yaitu mengurangi jumlah angka yang masuk ke dalam variabel.

  TYPE name = val_min .. val_max;

Ada juga memiliki gagasan rentang: http://en.wikibooks.org/wiki/Ada_Programming/Types/range

Dari 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); 

bisa juga dilakukan

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

Dan di sinilah ia menjadi dingin

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

C tidak memiliki tipe subrange yang ketat, tetapi ada cara untuk meniru satu (setidaknya terbatas) dengan menggunakan bitfield untuk meminimalkan jumlah bit yang digunakan. struct {int a : 10;} my_subrange_var;}. Ini dapat berfungsi sebagai batas atas untuk konten variabel (secara umum saya akan mengatakan: jangan gunakan bitfield untuk ini , ini hanya untuk membuktikan suatu hal).

Banyak solusi untuk tipe integer panjang sewenang-wenang dalam bahasa lain lebih tepatnya terjadi pada tingkat pustaka, yaitu C ++ memungkinkan untuk solusi berbasis template.

Ada bahasa yang memungkinkan untuk memantau keadaan variabel dan menghubungkan pernyataan untuk itu. Misalnya dalam Clojurescript

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

(def A (atom 0 :validator mytest))

Fungsi mytestdipanggil ketika atelah berubah (via reset!atau swap!) memeriksa apakah kondisi terpenuhi. Ini bisa menjadi contoh untuk menerapkan perilaku subrange dalam bahasa yang mengikat akhir (lihat http://blog.fogus.me/2011/09/23/clojurescript-watchers-and-validators/ ).

Ada juga adalah bahasa yang memungkinkan batasan untuk tipe sederhana, sebenarnya di Ada itu praktik yang baik untuk menentukan tipe Anda sendiri untuk program Anda untuk menjamin kebenaran.

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

myVar1 : MyType1;

Itu digunakan untuk waktu yang lama oleh DoD, mungkin masih tapi saya sudah lupa penggunaannya saat ini.

Lihat Membatasi rentang tipe nilai dalam C ++ untuk contoh cara membuat tipe nilai rentang-diperiksa dalam C ++.

Ringkasan eksekutif: Gunakan templat untuk membuat tipe nilai yang memiliki nilai minimum dan maksimum bawaan, yang dapat Anda gunakan seperti ini:

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

Anda bahkan tidak benar-benar membutuhkan templat di sini; Anda bisa menggunakan kelas dengan efek yang sama. Menggunakan templat memungkinkan Anda menentukan jenis yang mendasarinya. Juga, penting untuk dicatat bahwa tipe di percentatas tidak akan menjadi float, tetapi merupakan contoh dari template. Ini mungkin tidak memenuhi aspek 'tipe sederhana' dari pertanyaan Anda.

Aneh bahwa fitur ini belum ditambahkan ke bahasa.

Tipe sederhana hanya itu - sederhana. Mereka sering digunakan sebagai blok bangunan untuk membuat alat yang Anda butuhkan daripada digunakan secara langsung.

Beberapa bentuk terbatas dari niat Anda adalah setahu saya mungkin di Jawa dan C # melalui kombinasi Anotasi dan Pola Proksi Dinamis (terdapat implementasi bawaan untuk proxy dinamis di Jawa dan C #).

Versi Java

Anotasi:

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

Kelas Wrapper membuat instance Proxy:

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

InvocationHandler berfungsi sebagai bypass pada setiap panggilan metode:

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);
}
}

Contoh-Antarmuka untuk Penggunaan:

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

Metode Utama:

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);

Keluaran:

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 # -Versi

Anotasi (dalam C # disebut atribut):

[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; }
}

Sub-Kelas 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;
    }
}

ExampleClass:

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

Pemakaian:

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

Kesimpulannya, Anda melihat bahwa Anda bisa mendapatkan sesuatu seperti itu untuk bekerja di Jawa , tetapi itu tidak sepenuhnya nyaman, karena

• Kelas proxy hanya dapat digunakan untuk antarmuka, yaitu kelas Anda harus mengimplementasikan antarmuka
• Range yang Diizinkan hanya dapat dideklarasikan pada level antarmuka
• Penggunaan kemudian datang hanya dengan upaya ekstra di awal (MyInvocationHandler, membungkus di setiap instansi) yang juga sedikit mengurangi pemahaman

Kemampuan kelas DynamicObject di C # menghapus batasan antarmuka, seperti yang Anda lihat dalam implementasi C #. Sayangnya, perilaku dinamis ini menghapus keamanan tipe statis dalam kasus ini, jadi pemeriksaan runtime diperlukan untuk menentukan apakah metode panggilan pada proxy dinamis diizinkan.

Jika batasan tersebut dapat diterima untuk Anda, maka ini dapat berfungsi sebagai dasar untuk penggalian lebih lanjut!

Kisaran adalah kasus khusus dari invarian. Dari Wikipedia:

Sebuah invarian adalah suatu kondisi yang bisa diandalkan untuk menjadi kenyataan selama pelaksanaan program.

Rentang [a, b]dapat dideklarasikan sebagai variabel x bertipe Integerdengan invarian x> = a dan x <= b .

Oleh karena itu, jenis subrange Ada atau Pascal tidak sepenuhnya diperlukan. Mereka dapat diimplementasikan dengan tipe integer dengan invarian.

Aneh bahwa fitur ini belum ditambahkan ke bahasa.

Fitur khusus untuk tipe rentang terbatas tidak diperlukan dalam C ++ dan bahasa lain dengan sistem tipe kuat.

Di C ++, sasaran Anda dapat dipenuhi relatif hanya dengan tipe yang ditentukan pengguna . Dan dalam aplikasi di mana berbagai jenis terbatas diinginkan, mereka hampir tidak cukup . Sebagai contoh, seseorang juga ingin kompiler memverifikasi bahwa perhitungan unit fisik ditulis dengan benar, sehingga kecepatan / waktu menghasilkan akselerasi, dan mengambil akar kuadrat dari akselerasi / waktu menghasilkan kecepatan. Melakukan hal ini dengan mudah membutuhkan kemampuan untuk mendefinisikan sistem tipe, tanpa secara eksplisit menyebutkan setiap tipe yang bisa muncul dalam formula. Ini bisa dilakukan di C ++ .