Статическое связывание как оптимизация. Начальные сведения об объектном программировании Статическое связывание php

Статическое связывание как оптимизация

В некоторых случаях главным требованием является эффективность, и даже указанные выше небольшие накладные расходы нежелательны. В этом случае можно заметить, что они не всегда обоснованы. Вызов x.f (a, b, c...) не нуждается в динамическом связывании в следующих случаях:

1 f нигде в системе не переопределяется (имеет только одно объявление);

2 x не является полиморфной, иначе говоря, не является целью никакого присоединения, источник которого имеет другой тип.

В любом из таких случаев, выявляемых хорошим компилятором, сгенерированный для x.f (a, b, c...) код может быть таким же, как и код, генерируемый компиляторами C, Pascal, Ada или Fortran для вызова f (x, a, b, c...) . Никакие накладные расходы не потребуются.

Компилятор ISE, являющийся частью окружения, описанного в последней лекции, сейчас выполняет оптимизацию (1), планируется добавить и (2) (анализ (2) является, фактически, следствием механизмов анализа типов, описанных в лекции о типизации).

Хотя (1) интересно и само по себе, непосредственная его польза ограничивается сравнительно низкой стоимостью динамического связывания (см. приведенную выше статистику). Настоящий выигрыш от него непрямой, поскольку (1) дает возможность третьей оптимизации:

4. При любой возможности применять автоматическую подстановку кода процедуры .

Такая подстановка означает расширение тела программы текстом вызываемой процедуры в месте ее вызова. Например, для процедуры

set_a (x: SOME_TYPE) is

Сделать x новым значением атрибута a.

компилятор может сгенерировать для вызова s.set_a (some_value) такой же код, какой компилятор Pascal сгенерирует для присваивания s.a:= some_value (недопустимое для нас обозначение, поскольку оно нарушает скрытие информации). В этом случае вообще нет накладных расходов, поскольку сгенерированный код не содержит вызова процедуры.

Подстановка кода традиционно рассматривается как оптимизация, которую должны задавать программисты . Ada включает прагму (указание транслятору) inline , C и С++ предлагают аналогичные механизмы. Но этому подходу присущи внутренние ограничения. Хотя для небольшой, статичной программы компетентный программист может сам определить, какие процедуры можно подставлять, для больших развивающихся проектов это сделать невозможно. В этом случае компилятор с приличным алгоритмом определения подстановок будет намного превосходить догадки программистов.

Для каждого вызова, к которому применимо автоматическое статическое связывание (1), ОО-компилятор может определить, основываясь на анализе соотношения между временем и памятью, стоит ли применять автоматическую подстановку кода процедуры (3). Это одна из самых поразительных оптимизаций - одна из причин, по которой можно достичь эффективности произведенного вручную кода Си или Фортрана, а иногда, на больших системах и превзойти ее.

К улучшению эффективности, растущему с увеличением размера и сложности программ, автоматическая подстановка кода добавляет преимущество большей надежности и гибкости. Как уже отмечалось, подстановка кода семантически корректна только для процедуры, которую можно статически ограничить, например, как в случаях (1) и (2). Это не только допустимо, но также вполне согласуется с ОО-методом, в частности, с принципом Открыт-Закрыт, если разработчик на полпути разработки большой системы добавит переопределение некоторого компонента, имевшего к этому моменту только одну реализацию. Если же код процедуры вставляется вручную, то в результате может получиться программа с ошибочной семантикой (поскольку в данном случае требуется динамическое связывание, а вставка кода, конечно, означает статическое связывание). Разработчики должны сосредотачиваться на построении корректных программ, не занимаясь утомительными оптимизациями, которые при выполнении вручную приводят к ошибкам, а на деле могут быть автоматизированы.

Последнее замечание об эффективности. Опубликованная статистика для ОО-языков показывает, что где-то от 30% до 60% вызовов на самом деле используют динамическое связывание. Это зависит от того, насколько интенсивно разработчики используют специфические свойства методов. В системе ISE это соотношение близко к 60%. С использованием только что описанных оптимизаций платить придется только за динамическое связывание только тех вызовов, которые действительно в нем нуждаются. Для оставшихся динамических вызовов накладные расходы не только малы (ограничены константой), но и логически необходимы, - в большинстве случаев для достижения результата, эквивалентного динамическому связыванию, придется использовать условные операторы (if ... then ... или case ... of ... ), которые могут оказаться дороже приведенного выше простого механизма, основанного на доступе к массивам. Поэтому неудивительно, что ОО-программы, откомпилированные хорошим компилятором, могут соревноваться с написанным вручную кодом на C.

Из книги Разгони свой сайт автора Мациевский Николай

Статическое архивирование в действии Есть способ обойтись просто парой строчек в конфигурационном файле (httpd.conf или.htaccess, первое предпочтительнее), если потратить пару минут и самостоятельно заархивировать все необходимые файлы. Предположим, что у нас есть

Из книги Справочное руководство по C++ автора Страустрап Бьярн

R.3.3 Программа и связывание Программа состоит из одного или нескольких файлов, связываемых вместе (§R.2). Файл состоит из последовательности описаний. Имя с файловой областью видимости, которое явно описано как static, является локальным в своей единице трансляции и может

Из книги Язык программирования С# 2005 и платформа.NET 2.0. автора Троелсен Эндрю

Динамическое связывание Упрощенно говоря, динамическое связывание, или динамическая привязка, - это подход, с помощью которого можно создавать экземпляры заданного типа и вызывать их члены в среде выполнения и условиях, когда во время компиляции о типе еще ничего не

Из книги ArchiCAD 11 автора Днепров Александр Г

Связывание видов Среди инструментов визуализации ArchiCAD существует механизм, назначение которого – одновременное совместное отображение двух различных видов. Какой в этом смысл?Необходимость в этом возникает довольно часто. Например, для визуальной привязки объектов

Из книги Основы объектно-ориентированного программирования автора Мейер Бертран

Динамическое связывание Сочетание последних двух механизмов, переопределения и полиморфизма, непосредственно предполагает следующий механизм. Допустим, есть вызов, целью которого является полиморфная сущность, например сущность типа BOAT вызывает компонент turn.

Из книги Системное программирование в среде Windows автора Харт Джонсон М

Связывание с АТД Класс, как неоднократно говорилось, является реализацией АТД, заданного формальной спецификацией или неявно подразумеваемого. В начале лекции отмечалось, что утверждения можно рассматривать, как способ введения в класс семантических свойств, лежащих в

Из книги TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) автора Фейт Сидни М

Динамическое связывание Динамическое связывание дополнит переопределение, полиморфизм и статическую типизацию, создавая базисную тетралогию

Из книги VBA для чайников автора Каммингс Стив

Кнопка под другим именем: когда статическое связывание ошибочно К этому моменту должен стать понятным главный вывод из изложенных в этой лекции принципов наследования:Принцип динамического связыванияЕсли результат статического связывания не совпадает с результатом

Из книги Операционная система UNIX автора Робачевский Андрей М.

Типизация и связывание Хотя как читатель этой книги вы наверняка отличите статическую типизацию от статического связывания, есть люди, которым подобное не под силу. Отчасти это может быть связано с влиянием языка Smalltalk, отстаивающего динамический подход к обеим задачам

Из книги C++ для начинающих автора Липпман Стенли

Неявное связывание Неявное связывание, или связывание во время загрузки (load-time linking) является простейшей из двух методик связывания. Порядок действий в случае использования Microsoft C++ следующий:1. После того как собраны все необходимые для новой DLL функции, осуществляется

Из книги Разработка ядра Linux автора Лав Роберт

Явное связывание Явное связывание, или связывание во время выполнения (run-time linking), требует, чтобы в программе содержались конкретные указания относительно того, когда именно необходимо загрузить или освободить библиотеку DLL. Далее программа получает адрес запрошенной

Из книги автора

11.9.3 Связывание Сервер DHCP хранит таблицу соответствия между клиентами и их конфигурационными параметрами. Связывание заключается в назначении каждому клиенту IP-адреса и набора конфигурационных

Из книги автора

Статическое состояние Ключевое слово Static в объявлении переменной следует использовать тогда, когда вы хотите, чтобы переменная оставалась в памяти, - для того чтобы использовать ее значение - даже когда процедура завершила свою работу. В следующем примере переменная

Из книги автора

Связывание (binding) Прежде чем клиент сможет вызвать удаленную процедуру, необходимо связать его с удаленной системой, располагающей требуемым сервером. Таким образом, задача связывания распадается на две:? Нахождение удаленного хоста с требуемым сервером? Нахождение

Из книги автора

9.1.7. Безопасное связывание A При использовании перегрузки складывается впечатление, что в программе можно иметь несколько одноименных функций с разными списками параметров. Однако это лексическое удобство существует только на уровне исходного текста. В большинстве

Из книги автора

Статическое выделение памяти в стеке В пространстве пользователя многие операции выделения памяти, в частности некоторые рассмотренные ранее примеры, могут быть выполнены с использованием стека, потому что априори известен размер выделяемой области памяти. В

(Late Static Binding, LSB) является бурно темой обсуждений последние три года в кругах разработчиков PHP (и наконец мы его получили в PHP 5.3). Но зачем оно нужно? В данной статье, как раз и будет рассматриваться, как позднее статическое связывание может значительно упростить ваш код.

На встрече разработчиков PHP, которая проходила в Париже в ноябре 2005 года, тема позднего статического связывания официально обсуждалась основной командой разработчиков. Они согласились реализовать его, наряду со многими другими темами, которые стояли на повестке дня. Детали должны были быть согласованы в ходе открытых дискуссий.

С тех пор как позднее статическое связывание было объявлено как грядущая фишка, прошло два года. И вот наконец LSB стало доступно для использования в PHP 5.3. Но это событие прошло незаметно для разработчиков использующих PHP, из заметок только страничка в мануале .

Если кратко, новая функциональность позднего статического связывания, позволяет объектам все также наследовать методы у родительских классов, но помимо этого дает возможность унаследованным методам иметь доступ к статическим константам, методам и свойствам класса потомка, а не только родительского класса. Давайте рассмотрим пример:

Class Beer { const NAME = "Beer!"; public function getName() { return self::NAME; } } class Ale extends Beer { const NAME = "Ale!"; } $beerDrink = new Beer; $aleDrink = new Ale; echo "Beer is: " . $beerDrink->getName() ."\n"; echo "Ale is: " . $aleDrink->getName() ."\n";

Этот код выдаст такой результат:

Beer is: Beer! Ale is: Beer!

Класс Ale унаследовал метод getName() , но при этом self все еще указывает на класс в котором оно используется (в данном случае это класс Beer ). Это осталось и в PHP 5.3, но добавилось слово static . И снова рассмотрим пример:

Class Beer { const NAME = "Beer!"; public function getName() { return self::NAME; } public function getStaticName() { return static::NAME; } } class Ale extends Beer { const NAME = "Ale!"; } $beerDrink = new Beer; $aleDrink = new Ale; echo "Beer is: " . $beerDrink->getName() ."\n"; echo "Ale is: " . $aleDrink->getName() ."\n"; echo "Beer is actually: " . $beerDrink->getStaticName() ."\n"; echo "Ale is actually: " . $aleDrink->getStaticName() ."\n";

Новое ключевое слово static указывает, что необходимо использовать константу унаследованного класса, вместо константы которая была определена в классе где объявлен метод getStaticName() . Слово static было добавлено, чтобы реализовать новый функционал, а для обратной совместимости self работает также как и в предыдущих версиях PHP.

Внутренне, основное отличие (и, собственно, причина почему связывание назвали поздним) между этими двумя способами доступа, в том, что PHP определят значение для self::NAME во время «компиляции» (когда симовлы PHP преобразуются в машинный код, который будет обрабатываться движком Zend), а для static::NAME значение будет определено в момент запуска (в тот момент, когда машинный код будет выполнятся в движке Zend).

Это еще один инструмент для PHP-разработчиков. Во второй части рассмотрим как его можно использовать во благо.

Начиная с версии PHP 5.3.0 появилась особенность, называемая позднее статическое связывание, которая может быть использована для того чтобы получить ссылку на вызываемый класс в контексте статического наследования.

Если говорить более точно, позднее статическое связывание сохраняет имя класса указанного в последнем "не перенаправленном вызове". В случае статических вызовов это явно указанный класс (обычно слева от оператора :: ); в случае не статических вызовов это класс объекта. "Перенаправленный вызов" - это статический вызов, начинающийся с self:: , parent:: , static:: , или, если двигаться вверх по иерархии классов, forward_static_call() . Функция get_called_class() может быть использована чтобы получить строку с именем вызванного класса, и static:: представляет ее область действия.

Само название "позднее статическое связывание" отражает в себе внутреннюю реализацию этой особенности. "Позднее связывание" отражает тот факт, что обращения через static:: не будут вычисляться по отношению к классу, в котором вызываемый метод определен, а будут вычисляться на основе информации в ходе исполнения. Также эта особенность была названа "статическое связывание" потому, что она может быть использована (но не обязательно) в статических методах.

Ограничения self::

Пример #1 Использование self::

class A {
echo __CLASS__ ;
}
public static function
test () {
self :: who ();
}
}

class B extends A {
public static function who () {
echo __CLASS__ ;
}
}

B :: test ();
?>

Использование позднего статического связывания

Позднее статическое связывание пытается устранить это ограничение предоставляя ключевое слово, которое ссылается на класс, вызванный непосредственно в ходе выполнения. Попросту говоря, ключевое слово, которое позволит вам ссылаться на B из test() в предыдущем примере. Было решено не вводить новое ключевое слово, а использовать static , которое уже зарезервировано.

Пример #2 Простое использованиеstatic::

class A {
public static function who () {
echo __CLASS__ ;
}
public static function
test () {
static:: who (); // Здесь действует позднее статическое связывание
}
}

class B extends A {
public static function who () {
echo __CLASS__ ;
}
}

B :: test ();
?>

Результат выполнения данного примера:

Замечание :

В нестатическом контексте вызванным классом будет тот, к которому относится экземпляр объекта. Поскольку $this-> будет пытаться вызывать закрытые методы из той же области действия, использование static:: может дать разные результаты. Другое отличие в том, что static:: может ссылаться только на статические поля класса.

Пример #3 Использование static:: в нестатическом контексте

class A {
private function foo () {
echo "success!\n" ;
}
public function test () {
$this -> foo ();
static:: foo ();
}
}

class B extends A {
/* foo() будет скопирован в В, следовательно его область действия по прежнему А,
и вызов будет успешен*/
}

class C extends A {
private function foo () {
/* исходный метод заменен; область действия нового метода С */
}
}

$b = new B ();
$b -> test ();
$c = new C ();
$c -> test (); //не верно
?>

Результат выполнения данного примера:

success! success! success! Fatal error: Call to private method C::foo() from context "A" in /tmp/test.php on line 9

Замечание :

Разрешающая область позднего статического связывания будет фиксирована вычисляющем ее статическим вызовом. С другой стороны, статические вызовы с использованием таких директив как parent:: или self:: перенаправляют информацию вызова.

Пример #4 Перенаправленные и не перенаправленные вызовы

Связывание - подстановка в коды программы вызовов конкретных функций -методов класса . Имеет смысл только для производных классаов.

Обычно компилятор имеет необходимую информацию для того, чтобы определить, какая функция имеется в виду. Например, если в программе встречается вызов obj.f(), компилятор однозначно выбирает функцию f()в зависимости от типа адресатаobj. Если в программе используются указатели на экземпляры класса:ptr->f(), выбор функции - метода класса определяется типом указателя.

Если выбор функции выполняется на этапе компиляции, мы имеем дело со статическим связыванием .

В этом случае для указателя на базовый класс будет вызвана функция - метод базового класса, даже если указателю на базовый класс присвоить значение адреса экземпляра производного класса.

Если выбор функции выполняется на этапе выполнения программы, мы имеем дело с динамическим связыванием .

В этом случае если при выполнении программы указателю на базовый класс присвоить адрес экземпляра базового класса, будет вызван метод базового класса; если же указателю на базовый класс присвоить адрес экземпляра производного класса, будет вызван метод производного класса.

Виртуальные функции

По умолчанию для производных классов устанавливается статичесое связывание. Если для каких-либо методов класса нужно использовать динамическое связывание, такие методы должны быть объявлены виртуальными .

Виртуальные функции:

    имеют в прототипе в базовом классе ключевое слово virtual;

    обязательно функции-члены класса:

    Во всех производных классах должны иметь такой же прототип (указание слова virtualв производных классах не обязательно).

Если какие-либо методы в производных классах имеют то же имя, что и в базовом классе, но другой список параметров, мы имеем делео с перегруженными функциями.

Пример: классы Точка и Окружность.

virtual void print();

class Circle: public Point{

void print(); // можно virtual void print();

void Point::print()

cout << "Point (" << x << ", " << y << ")";

void Circle::print()

cout << "Circle with center in "; Point::print();

cout << "and radius " << rad;

Использование:

Point p1(3,5), p2(1,1), *pPtr;

Cicle c1(1), c2(p2, 1);

pPtr = &p1; pPtr->print(); // получим: Point (3, 5)

pPtr = &c2; pPtr->print(); // получим:

Circle with center in Point (1, 1) and radius 1

Пример использования динамического связывания: список

Наиболее часто динамичесое связывание используется с контейнерными классами, содержащими указатель на базовый класс; в такие контейнерные классы можно включать информацию, относящуюся и к базовому, и к любым производным классам.

Рассмотрим пример - список, содержащий и точки, и окружности.

// конструктор

Item():info(NULL), next(NULL){}

Item(Point *p):info(p), next(NULL){}

List():head(NULL){}

void insert(Point *p){p->next = head; head = p;}

void List::print()

for(Item *cur = head; cur; cur = cur->next){

cur->info->print();

cout << endl;

Использование класса:

Point *p = new Point(1,2);

mylist.insert(p);

p = new Cicle(1,2,1);

mylist.insert(p);

Circle with center in Point (1, 2) and radius 1