Chapter6 Encapsulation

Computer Science/프로그래밍언어론

Chapter6 Encapsulation

윤재에요 2023. 6. 13. 01:52

Abstraction?

추상화
hiding the details
관심있는 것에 집중

용어

Abstraction(추상화): 더 간단하게 만드는 것
Encapsulation(캡슐화): 하나의 단위로 만드는 것
Information Hiding(정보은닉): 상세내용을 숨기는 것
추상화, 캡슐화, 정보은닉은 밀접한 연괸이 있음
캡슐화와 정보은닉은 통상 같은 의미로 사용하지만 구분하는 경우도 있음

데이터 타입의 발전

1957~1960(FORTRAN, ALGOL)

하드웨어에 직접 구현된 형태의 primitive data

1960~1963(COBOL,PL/I)

구조체의 등장 : primitive objects의 모음

1968~1970(Pascal, Algol68)

새로운 타입 정의 가능
새로운 타입을 사용하는 함수 정의 가능

1972~1975(캡슐화 시대)

정보은닉, 오버로딩, 상속
클래스 및 패키지 개념 등장

1980~1985(객체지향)

Smalltoalk-80, C++, Ada-95

Abstract Data Types

Type = Set of Values + Set of operations

Abstract Data Types(ADT)

ADT도 타입이다.(Value Set + Operation Set)
다만 operation의 구현이 드러나지 않음(추상화)
value의 구현(저장형태 등)도 드러나지 않음
ADT는 Algebraic data type인 경우가 많음

Algebraic Data Type

해당 데이터 타입에 적용 가능한 연산자들 사이에 특정 대수적 법칙이 만족됨
예시: pop(push(S,I))=S

ADT의 예시

정보은닉(Information Hiding)

정보은닉

인터페이스와 무관한 부분을 숨기는 설계 기법
정보은닉은 어떤 언어에도 구현 가능함

Subprograms as Abstract Operations

프로그램 구현 방법

built-in types & built-in operations
라이브러리
사용자 정의 데이터타입 &operations
여기서 사용자 정의 operation은 subprogram으로 구현됨

Subprograms

구현되어 있지 않은 연산
특정 UDT와 연관될 경우 ADT의 연산자로 볼 수 있음

Subprogram 특징

Subprogram 종류

함수(functions)
- 결과 값(return value)을 이용
- 사용자 정의 operators
프로시저(procedures)
- 부대효과(side-effect)를 활용
- 사용자 정의 statements

Subprogram 명세

이름
시그니처(signature, prototype, protocol) = return type + parameter profile
몸체(body, action)

예시

float FN(float X, int Y)
FN: float x int ->flaot

Subprogram Storage 구현

가장 간단한 구현 방법

서브 프로그램을 통째로 복사하여 수행 -> 비효율적
recursion -> 실행시간에 복사하는 것이 필요할지도 모름

좀 더 나은 구현 방법

정적인 부분(static part)과 동적인 부분(dynamic part)을 구별
실행시간에는 동적인 부분만 관리

구현

정적인 부분: 코드, static data -> static segment
동적인 부분: 실인수, local data -> dynamic segment

Activation Records

Activation Records

서브프로그램과 연관된 동적 데이터를 관리하는 구조체
서브프로그램이 실행될 경우에만 생성됨

예시(C subprogram): 동적인 부분 표시

Stack Frame

Function Call/Return Nature

함수 호출 후 반드시 복귀됨(정상적인 경우)
복귀될 경우에는 최근에 호출된 함수가 먼저 복귀됨

Stack of Activation Records: AR 하나를 stack frame이라고 함

로컬 데이터 참조(Accessing Local Data)

Local Data 참조 방법

관련된 활성레코드의 프레임 포인터 값을 구함
참조하고자 하는 데이터 항목의 offset(상대주소)을 이용하여 I-value획득

General Semantics of Call and Return(호출과 반환의 일반적인 의미론)

언어의 하위 프로그램 호출 및 반환 작업은 함께 하위 프로그램 연계(subprogram linkage)라고 불린다.
subprogram call과 연관된 Actions
- 매개 변수 전달 메커니즘
- 로컬값 저장소
- 프로그램 유닛 호출의 실행 상태 저장
- subprogram에게 control(제어) 전송(전달)
- nonlocal 접근 메커니즘
subprogram return과 연관된 Actions
- 아웃모드 또는 복사전달의 경우 공식 매개 변수의 로컬 값을 실제 매개 변수로 이동
- 로컬에 대한 저장소 할당 해제
- 비로컬에 대한 반환(return) 메커니즘
- 제어를 호출 프로그램 단위로 반환

간단한 Subprogram 구현

FORTRAN77 Subprogram 구현

참조 전달
재귀 X
COMMON을 통한 논로컬 참조
변수의 정적할당
Call Semantics:
1. Save the execution status of the caller(발신자의 실행 상태를 저장하세요)
2. Carry out the parameter-passing process(매개 변수 전달 프로세스를 수행하세요.)
3. Pass the return address(리턴 주소를 전달하세요.)
4. Transfer control to the callee(callee에게 제어를 전달하세요)
Return Semantics:
1. If pass-by-value-result parameters are used, move the current values of those parameters to their corresponding actual parameters(Pass-by-value-result 매개 변수가 사용되는 경우, 해당 매개 변수의 현재 값을 해당 실제 매개 변수로 이동합니다.)
2. If it is a function, move the functional value to a place the caller can get it(그것이 함수라면, 기능 값을 발신자가 얻을 수 있는 곳으로 옮기세요.)
3. Restore the execution status of the caller(발신자의 실행 상태를 복원하세요)
4. Transfer control back to the caller(제어를 발신자에게 다시 전송하세요.)
요구되는 Storage
- 발신자, 매개 변수, 반환 주소 및 기능 값의 상태 정보 (함수인 경우)
실행 중인 하위 프로그램의 비코드 부분의 형식 또는 레이아웃을 활성화 레코드라고 합니다.
활성화 레코드 인스턴스는 활성화 레코드의 구체적인 예입니다(특정 하위 프로그램 활성화를 위한 데이터 수집)
포트란 77 하위 프로그램은 주어진 시간에 하나 이상의 활성화 레코드 인스턴스를 가질 수 없습니다.
FORTRAN 77 프로그램의 모든 프로그램 단위의 코드는 메모리에 함께 있을 수 있으며, 모든 단위의 데이터는 다른 곳에 함께 저장될 수 있습니다.
대안은 모든 로컬 하위 프로그램 데이터를 하위 프로그램 코드로 저장하는 것입니다.