编程与编译器技术深度解析

1、有一个计算最大公约数的程序如下:int main() { int i = getint(), j = getint(); while (i != j) { if (i > j) i = i % j; else j = j % i; } putint(i); } 该程序计算结果与使用减法更新数值来计算最大公约数的程序结果是否相同?如果不同,能否修复它?在什么情况下你认为其中一个会更快?

这个程序计算的结果相同。使用减法更新数值的程序和此程序相比,此程序使用取模运算。

  • 取模运算在某些情况下能更快地减少数值大小,所以:
  • 当输入的数值较大时,使用取模运算的程序可能更快;
  • 当输入数值较小时,两者速度差异不明显。

该程序无需修复。

2、追踪输入为12和8时GCD(最大公约数)程序的解释过程。语法树节点按什么顺序被访问?

  1. 访问第一个“:=”节点,调用getint获取输入12,将结果赋值给i。
  2. 访问第二个“:=”节点,调用getint获取输入8,将结果赋值给j。
  3. 访问while节点,评估其左子节点“≠”。
  4. 若“≠”结果为真,递归访问while节点右子节点if下的树。
  5. 当while节点左子节点“≠”评估为假,访问最终的call节点并输出结果。

3、解释如何在 C++ 中构建侵入式列表,而无需用户在代码中大量使用显式类型转换。提示:考虑到多重继承,需要为每个具体元素类型确定 next 和 prev 指针在该类型表示中的偏移量。

借助多重继承,为每个具体元素类型确定 next prev 指针在该类型表示中的偏移量,避免显式类型转换。

4、编写一个C++程序,说明复制构造函数和赋值运算符的区别。你的代码应包含可能调用这两者的每种情况的示例(不要忘记参数传递和函数返回)。在每个类中对复制构造函数和赋值运算符进行标记,使其在被调用时打印出它们的名称。运行你的程序,验证其行为是否符合你的预期。

以下是一个满足需求的C++程序示例:

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    // 默认构造函数
    MyClass() {
        std::cout << "Default constructor called" << std::endl;
    }
    // 复制构造函数
    MyClass(const MyClass& other) {
        std::cout << "Copy constructor called" << std::endl;
    }
    // 赋值运算符重载
    MyClass& operator=(const MyClass& other) {
        std::cout << "Assignment operator called" << std::endl;
        return *this;
    }
};

// 函数,参数传递时调用复制构造函数
void func(MyClass obj) {
    std::cout << "Inside func" << std::endl;
}

// 函数,返回对象时调用复制构造函数
MyClass returnObj() {
    MyClass obj;
    return obj;
}

int main() {
    MyClass a; // 调用默认构造函数
    MyClass b(a); // 调用复制构造函数
    MyClass c = a; // 调用复制构造函数
    MyClass d;
    d = a; // 调用赋值运算符

    func(a); // 参数传递,调用复制构造函数
    MyClass e = returnObj(); // 返回对象,调用复制构造函数

    return 0;
}

将上述代码保存为 .cpp 文件,使用C++编译器(如g++)编译并运行,程序会输出各个构造函数和赋值运算符被调用的信息,以此验证其行为是否符合预期。

5、你如何看待C++、C#和Ada 95默认使用静态方法绑定而非动态方法绑定的决策?实现速度的提升是否值得牺牲抽象性和可重用性?假设我们有时需要静态绑定,你更喜欢C++和C#逐方法的方式,还是Ada 95逐变量的方式?为什么?

关于默认使用静态方法绑定的决策分析

默认使用静态方法绑定的决策有其合理性。静态方法绑定在实现上能避免运行时开销,对于性能关键的应用,尤其是小的子程序,能显著提升速度。

然而,这种方式牺牲了抽象性和可重用性,因为静态方法绑定无法保证派生类对自身状态一致性的控制。

应用场景分析

  • 性能敏感场景
    实现速度的提升在性能敏感场景下是值得的,比如在对运行效率要求极高的系统中,速度的提升能带来更好的用户体验和系统响应。

  • 抽象与可重用性要求高时
    在需要高度抽象和可重用性的场景中,动态方法绑定则更合适。

绑定方式的选择

逐方法 vs 逐变量

选择逐方法还是逐变量的方式,取决于具体的应用场景。

C++ 和 C# 的逐方法方式

  • 更加灵活
  • 程序员可以针对特定方法指定动态绑定
  • 在保留静态绑定性能优势的同时,能在需要时使用动态绑定增强功能

Ada 95 的逐变量方式

  • 将动态调度与引用关联
  • 一旦一个引用被声明为类宽类型,所有对该引用方法的调用都会基于对象的类进行动态调度
  • 在需要对一组方法进行统一动态调度时更方便

总结

  • 如果程序中需要对不同方法灵活控制是否使用动态绑定, C++ 和 C# 的方式更好
  • 如果需要对一组方法统一进行动态调度, Ada 95 的方式更合适

6、查询 ?- classmate

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