第6章：控制流——《实践之路》笔记
聊聊这章都讲了啥
有很多有趣的问题
1.表达式的递归定义：为什么很多概念都是以递归的形式给出的？
递归有一个终结条件，定义最终会递归到一个不可分元素，最小表达式就是一个常量或变量
通常我们是用结构（迭代）的角度考虑问题的，把表达式看做一个个运算对象拼起来的，因为程序就是这么敲出来的哈哈
而迭代的定义通常会趋向于无限，我们可以指出最小的表达式，但无法指出一个表达式最大会是什么样
所以，用递归定义简洁描述了一个表达式是如何逐步分解至不可分的
2.一行代码中发生了什么？为什么分别定义表达式与语句？
求值（表达式完成）
副作用（赋值语句完成）
区分表达式与赋值，就区分了求值与副作用
3.表达式与语句的关系
赋值需要一个新值
求表达式，得到值，赋值保存值
4.把运算符归结到函数
运算符是内部实现的函数，运算对象自然就是实参
这么看来运算符像是自举的结果，定义上更加简洁了
内置的运算应该经过了优化，因为出现频繁，所以决定了算法的效率，应该并不只是自举
5.函数定义与调用发生了什么？
函数签名里说明了运算需要啥数据，巧妇难为无米之炊
调用时，把数据传入函数，需要有效区分传入的实参：位置参数，关键字参数
6.计算的顺序
先计算哪个运算符？优先级
都是同样的运算符？结合律
运算对象的值先求哪个？应用求值，正则求值
7.什么是变量的值模型，引用模型？
名字——地址——值
选两个打包起来
值模型：名字与地址打包
引用模型：地址与值打包
9.要求表达式的上下文，要求语句的上下文？
需要一个值
需要执行的步骤
10.为什么要关注类型？
类型指定操作的域
不同类型互操作：可能引起精度损失，或发生错误
11.goto的废弃？
goto+地址很难表达整体意图
12.goto的替代方案
异常处理也是一种语句跳转
13.函数能修改啥？不该修改啥？
参数是否修改？替代修改参数的方案？
函数作用域与其他作用域的相互可见性
14.迭代与递归的作用
程序规模不再局限于程序正文的线性长度
15.迭代器在各种语言中怎么实现？
编程约定，模仿缺失的特征，获得等价的功能
引言
顺序执行是命令式语言的核心
函数式语言强调表达式的求值
逻辑式语言藏起控制流
6.1表达式求值
表达式递归定义：
1.简单对象（内置类型）、自定义类型实例（支持运算符）
2.运算符与函数应用于运算对象或参数
运算对象或参数也是表达式
运算符：可看做简单形式的内部函数
运算对象：运算符的参数
就此把运算符与运算对象归结到了函数的讨论范畴
函数调用
函数名（参数列表）
前缀，中缀，后缀
三元中缀运算符
if then else
优先级与结合性
决定了求值顺序（还有之后提到的参数求值顺序）
c语言优先级丰富
类型强制，函数调用，数组下标，记录域选取
6.1.1优先级与结合性
优先级
括号 算数 比较 逻辑
结合律
左至右
赋值 右至左
6.1.2赋值
命令式语言的计算：通过修改内存中的变量值
修改的基本操作：赋值
赋值的参数：值，变量引用
通过修改变量值，影响后续计算
所以赋值是最基本的副作用
命令式语言严格区分 表达式与语句
表达式：产生值
语句：产生副作用
纯函数式：没有副作用
表达式是引用透明的
引用透明：幂等，无副作用
没有副作用，意味着耦合度低，不易出错
变量值模型：变量是值的容器，只能改变值：内存中数据
变量引用模型：变量是值的命名引用，改变引用没有改变值
左表达式：计算出地址
右表达式：计算出值
引用模型中需要对变量做解引用取得值
通常实现了隐式解引用来取得值
两种模型的区别
被引用的值在原位改变
引用相同值的不同对象
引用不同对象的值相同
效率
访问时的间接运算
内存效率：不变对象的多个 副本（本书中用副本表示具体的值）
名字——地址——值
Java内部类型：值模型
用户类型：引用模型
要求传递内部类型：自动装箱拆箱
语言正交性
各个特征正交，任意组合使用，组合中保持意义
要求表达式与要求语句的上下文
c允许表达式中出现赋值
赋值语句返回值（赋值成功？）
增加了正交性：表达式中运算对象的副作用——赋值，返回值——成功标志
c与c++提供了到布尔类型的自动强制：类型安全弱化
组合赋值：减少冗余的地址计算
！注意表达式地址计算的副作用
增量减量运算符
重载后用于下标与指针的地址运算
前缀：+=的语法糖——赋值的优先级高
后缀：减少临时变量
多路赋值：元组解包
消除了函数的非正交性
6.1.3初始化
赋值语句：修改变量值
初始化：指定初始值
初始值的用处：
子程序中：局部静态变量需要初始值，然后使用
静态分配的变量：在声明上下文中指定初始值，由编译器放入全局内存，避免了赋值开销
避免使用未初始化的值造成错误
对内置类型：系统提供相应字面量
更正交——复合类型，自定义类型：需要聚集值——结构化的值
js：对象字面量
初始化的时期
初始化只对静态分配的变量节约时间
堆栈中变量只能运行时初始化
未初始化问题对应另一种情况：破坏了原有值而之后未分配有效值
如：悬空引用
语言可在声明时赋予默认值：内存填零
动态检查未初始化：动态语义错误
语义检查的优势：区分未初始化值与有效值（默认初始化值为有效值）
效率：需要维护更新每个变量的使用情况
java：定义性赋值
所有之前可达路径中都完成了变量的赋值（初始化）
自定义类型初始化与赋值：
默认值初始化：可能在之后改变对象大小
有效值初始化：避免释放默认值分配的空间
6.1.4表达式中的顺序问题=运算符运算顺序+运算对象求值顺序
优先级与结合性定义了运算符的顺序
未定义运算对象的求值顺序（参数列表的求值顺序）
求值顺序的重要性：
副作用：引入歧义
代码改进：公共子表达式
java：
更多运行时开销（编译器试图减少）
更清晰的语义
更高的可靠性
对方法调用使用动态约束，参数检查？
数组下标越界
类型崩溃？
其他语义错误的运行时检查
基于运算定律的表达式整理
精度变化，溢出，运算符副作用等不安全因素引入
6.1.5短路求值
表达式
不完全求值
新的求值顺序
代码改进与提高可读写（读到逻辑确定即可）
短路求值改变了布尔表达式的语义（表达式：求出所有运算对象，按优先级执行运算符）
按位运算——非短路求值
用于避免下标越界，避免除0（放在布尔表达式前部）
注意布尔表达式产生的副作用
延迟，被动求值？
在用于确定控制流时，布尔表达式转化为跳转表
6.2结构化与非结构化的流程
6.2.1goto的结构化替代品
结构化程序设计：自顶向下设计（逐步精化），代码模块化（可见性控制：导入导出）, 结构化类型（集合，指针数组），描述性的变量常量名
##函数参数与返回值：一种可见性控制？其他作用域内变量（全局，外层函数的局部变量：python显示导入）。
##其他可见性控制？各种导入导出动作的联系与差别
return：跳至子程序末尾
break：跳出单次循环
异常：特定外围上下文处
回卷：修复运行栈上的子程序调用信息
包括：释放并跳出帧栈，信息管理（恢复寄存器）
错误与异常
多层返回假定了被调用方知道传递给调用方的信息，即返回合适的值
组件未能完成所执行功能的规范——退出至能恢复执行的地方。退出条件：异常
结构化的异常处理机制：在可能出现异常的地方放置处理器（一个代码块）
处理器完成修复工作
多层返回与异常的工作有很多相似性：
控制转移：内层嵌套上下文——>特定外层上下文
运行栈的回卷
区别：异常处理内层上下文无法完成工作的情况
简单异常处理：辅助变量
6.2.2继续
代码地址+引用环境
进入代码地址——恢复环境
一种抽象：可以继续的执行上下文
6.3顺序执行
语句顺序执行：也是一种优先级
复合语句：加了分隔符的语句列表
块：声明+复合语句
无副作用函数：幂等：透明：同参数重复调用 返回相同值
Ada折中：函数修改全局变量与静态变量，不允许修改参数
6.4选择
6.4.1短路条件
else歧义消除：最近匹配
elif：保持平行结构
计算布尔表达式不是为了保存值，而是生成转跳码
未显式存入寄存器，而是隐式用于流程控制
机器提供条件分支指令
6.4.2case/ switch
整数表达式与编译时常数对比
生成转跳表
转跳表搜索：顺序，散列，折半
查找策略：取决于标号的数目，范围
处理未出现的标号 default
落入方式：连续落入，或直接中断
6.5迭代
迭代与递归使程序规模不局限于程序正文的线性长度
迭代：用循环实现，执行为了副作用——修改变量值
迭代次数的确定方式：枚举控制，逻辑控制：更明确的结构语义
6.5.1枚举控制
循环下标：初始化，范围，步进量
各分量是否要求编译时确定
是否可以在循环中修改
预先得到迭代次数，存于寄存器
下标的作用域
##为何要求编译时确定？效率？
引入循环头部——进一步结构化，集中循环控制代码，解耦合
是否限定循环体中修改循环变量
在集合中迭代
枚举类型：要求枚举（作为特定类型），允许枚举（支持枚举的类型）
6.5.2组合循环：循环嵌套
各层的作用域与可见性？
语言结构是否引入作用域，以及作用域间的可见性（特别的，全局变量）
6.5.3迭代器
实现迭代器对象接口
生成器：迭代器的更一般形式，将枚举与回溯 组合
Python生成器——真迭代器
真迭代器：容器抽象提供 枚举自己元素的迭代器
#真迭代器：枚举值的独立上下文？
迭代器在前面结束的地方继续
像是控制进程：有自己的程序计数器，降低枚举元素的代码 与 使用元素代码的耦合
Python中range迭代器是预定义的？
命令式语言中
实现迭代器设计for循环的特殊形式
与一种在循环中枚举值的机制
这两个概念可以分开
C++，java提供了类似python的枚举控制循环
没有yield语句，没有用于枚举值的独立的上下文（类似线程）
迭代器只是个对象，提供方法：用于初始化，生成下个下标值，检测结束
在不同的调用之间，保持迭代器状态（作为数据成员）
真迭代器：显式的数据结构来维护中间状态
迭代器对象：中间状态维护在程序计数器与局部变量（构成可重新唤醒的执行上下文）？具体？
c++将迭代器看做指针，自增，间接引用，end：特殊迭代器
运算符重载，变量值模型，显式废料收集，容器声明为泛型，针对特定元素实例化
scheme：循环体写成函数，循环下标作为参数，函数作为参数传递为迭代器
6.5.5逻辑控制循环
何处检查结束条件
先检测，后检测，中间检测
6.6递归
允许函数调用自身
迭代与递归算法可以相互转换
迭代修改值
递归不修改值（值作为参数继续传递？）
6.6.1迭代与递归
尾递归：调用后没有其他计算函数，不需要动态分配栈空间，重复使用当前计算空间
非尾递归——>转化为尾递归，图解?
构造尾递归树？
6.6.2应用序求值与正则序求值
应用序求值：调用前求值
正则序求值：实际需要值的时候求值（函数执行，计算参数）
参数在传递给调用函数时未完成求值
传递未求值实参——>实际需要值——>求值，运行函数
正则序求值：出现在短路求值，按名调用参数中
应用序求值：清晰高效
正则序求值：产生更快的代码，参数值不需要
惰性求值：惰性数据结构，用于组合搜索问题
函数声明，传参，可调用对象，调用操作
6.7非确定性
非确定性：随意选择顺序依然保持正确
形式化意义上的公平
编程约定，模仿缺失的特征，获得等价的功能
