Modula-3:歷史發展,語法,語言功能,模組化,安全與不安全,泛型,可追溯性,

基本介紹

外文名：
特點：

歷史發展,語法,語言功能,模組化,安全與不安全,泛型,可追溯性,動態編程,面向對象,異常,多執行緒,

歷史發展

語法

語言的語法一個常見例子是Hello world程式。

MODULE Main;  
IMPORT IO;
 BEGIN
   IO.Put("Hello World\n")
  END Main.

Modula-3中的所有程式都至少有一個模組檔案，而大多數程式還包含一個客戶端用來訪問模組數據的接口檔案。像其他語言一樣，Modula-3程式必須導出一個主模組，它可以是一個名為Main.m3的檔案，也可以是一個檔案可以調用EXPORT來導出主模組。

MODULE Foo EXPORTS Main

建議模組檔案名稱稱與實際模組名稱相同，但編譯器只會在不同的情況下提醒您。

語法中的其他約定包括命名接口T的導出類型，因為類型通常由它們的全名來限定，所以在名為Foo的模組內的類型T將被命名為Foo.T. 這有助於可讀性。另一個類似的約定是在上面的OOP示例中命名公共對象Public。

語言功能

模組化

首先，所有編譯單元都是INTERFACE或實現MODULE，具有一種或另一種風格。一個接口編譯單元，從關鍵字INTERFACE開始，定義常量，類型，變數，例外和過程。實現模組以關鍵字MODULE開頭，提供實際代碼以及實現接口所需的任何其他常量，類型或變數。默認情況下，實現模組將實現相同名稱的接口，但是模組可以明確地將EXPORT輸出到不具有相同名稱的模組。例如，主程式為Main接口導出一個實現模組。

 MODULE HelloWorld EXPORTS Main;
  IMPORT IO;
 BEGIN   IO.Put("Hello World\n")
 END HelloWorld.

任何編譯單元都可以導入其他接口，但禁止循環導入。這可以通過從執行MODULE執行導入來解決。使用FROM模組IMPORT Item [，Item] *語法可以導入導入模組中的實體，而不僅僅是模組名稱：

 MODULE HelloWorld EXPORTS Main;
  FROM IO IMPORT Put;
 BEGIN
   Put("Hello World\n")
 END HelloWorld.

通常，只導入接口，並使用'點'符號訪問接口內的項目（類似於訪問記錄中的欄位）。一個典型的用法是為每個接口定義一個數據結構（記錄或對象）以及任何支持過程。在這裡主類型將得到名稱'T'，並且使用MyModule.T 中的一個。

如果導入的模組與模組內的其他實體之間發生名稱衝突，則保留字AS可用於IMPORT CollidingModule AS X;

安全與不安全

某些功能被認為是不安全的，編譯器不能再保證結果是一致的（例如，與C程式語言接口時）。前綴INTERFACE或MODULE前面的關鍵字UNSAFE可用於告訴編譯器啟用該語言的某些低級功能。例如，一個不安全的操作是繞過使用LOOPHOLE的類型系統將一個整數的位複製到一個浮點實數。

導入不安全模組的接口本身不安全。安全接口可能由不安全的實現模組導出。這是連線到外部庫時的典型用法，其中構建了兩個接口（一個不安全，另一個安全）。

泛型

通用接口及其相應的通用模組，在INTERFACE或MODULE關鍵字前加上GENERIC，並將其他接口作為形式參數。因此（像C ++模板一樣）可以很容易地定義和使用抽象數據類型，但與C ++不同的是，粒度在模組級別。接口作為實際參數傳遞給通用接口和實現模組，編譯器將生成具體模組。

例如，可以定義GenericStack，然後使用IntegerElem或RealElem等接口或甚至與對象的接口對其進行實例化，只要這些接口中的每一個都定義了通用模組所需的屬性即可。

注意：裸類型INTEGER或REAL不能使用，因為它們不是模組，泛型系統基於使用模組作為參數。相比之下，在C ++模板中，將使用裸類型。

檔案: IntegerElem.i3

INTERFACE IntegerElem;
 CONST Name = "Integer";
 TYPE T = INTEGER; PROCEDURE Format(x: T):
 TEXT;
  PROCEDURE Scan(txt: TEXT; VAR x: T):
  BOOLEAN;
  END IntegerElem.

檔案：GenericStack.ig

GENERIC INTERFACE GenericStack(Element);
 (* Here Element.T is the type to be stored in the generic stack. *)
 TYPE
    T = Public OBJECT;
    Public = OBJECT
    
METHODS
    init(): TStack;
    format(): TEXT;
     isEmpty(): BOOLEAN;
    
     count(): INTEGER;
     
      push(elm: Element.T);
       
      pop(VAR elem: Element.T): BOOLEAN;
END;
END GenericStack.

檔案：GenericStack.mg

GENERIC MODULE GenericStack(Element);
 < ... generic implementation details... >
 PROCEDURE Format(self: T):
 TEXT = VAR
    str: TEXT;
 BEGIN
    str := Element.Name & "Stack{";
    FOR k := 0 TO self.n -1
DO
        
  IF k > 0 THEN str := str & ", ";
  
END;
str := str & Element.Format(self.arr[k]);
    END;
    str := str & "};";
    RETURN str;
 END Format;
 < ... more generic implementation details... >
 END GenericStack.

檔案：IntegerStack.i3

INTERFACE IntegerStack = GenericStack(IntegerElem)
END IntegerStack.

檔案：IntegerStack.m3

MODULE IntegerStack = GenericStack(IntegerElem) 
END IntegerStack.

可追溯性

任何標識符都可以追溯到它的起源地點，而不像其他語言的“包含”特徵。編譯單元必須使用IMPORT語句從其他編譯單元導入標識符。即使枚舉也使用與訪問記錄欄位時使用的'點'符號相同的符號。

INTERFACE A;
TYPE Color = {
Black, Brown, Red, Orange, Yellow, Green, Blue, Violet, Gray, White};
END A;

MODULE B;
IMPORT A;
FROM A IMPORT Color;VAR  aColor: A.Color;
  (* Uses the module name as a prefix *)  theColor: Color;
  (* Does not have the module name as a prefix *)
  anotherColor: A.Color;BEGIN  aColor := A.Color.Brown;
  theColor := Color.Red;
  anotherColor := Color.Orange;
  (* Can't simply use Orange *)
END B.

動態編程

Modula-3支持在運行時分配數據。有兩種記憶體可以分配TRACED和UNTRACED，不同之處在於垃圾收集器是否可以看到它。NEW（）用於分配這兩類記憶體中的任何一個的數據。在UNSAFE模組中，DISPOSE可用於釋放未交叉的記憶體。

面向對象

面向對象編程技術可用於Modula-3，但不需要使用它們。Modula-3（模組，泛型）中提供的許多其他功能通常可代替面向對象。

對象支持有意保留其最簡單的條款。OBJECT聲明引入了一個對象類型（在其他面向對象的語言中稱“類”），儘管對象類型是引用類型，但與Modula-3中的RECORD不同（類似於C中的結構）。按照慣例，導出的類型通常被命名為T，並創建一個單獨的“公共”類型來公開方法和數據。例如：

INTERFACE Person;
TYPE T <: Public;
  Public = OBJECT  METHODS    getAge(): INTEGER;
    init(name: TEXT;
   age: INTEGER): T;
  END;
END Person.

異常

異常處理基於TRY ... EXCEPT塊系統，它變得很常見。除了Delphi，Python ，Scala和Visual Basic.NET之外，其他語言中尚未採用的一個特性是[EXCEL]構造定義了一種switch語句形式，每種語言都有作為它自己的EXCEPT子句中的一個例子可能的例外。Modula-3還支持LOOP ... EXIT ... END結構，該結構循環直到出現EXIT，這個結構等同於TRY ... EXCEPT子句中的簡單循環。

多執行緒

該語言支持使用多執行緒，以及執行緒之間的同步。運行時庫（m3core）中有一個名為Thread的標準模組，它支持使用多執行緒應用程式。實際上，Modula-3運行時可能會使用單獨的執行緒來執行垃圾收集等內部任務。

內置數據結構MUTEX用於同步多個執行緒，並保護數據結構免受可能的損壞或競爭條件的同時訪問。LOCK和相應的UNLOCK語句鎖定和解鎖MUTEX。MUTEX是一個對象，因此可以從中派生出其他對象。

例如，在libm3庫的I / O部分，讀寫器（Rd.T和Wr.T）從MUTEX派生，並且在訪問或修改任何內部數據（如緩衝區）之前鎖定自己。

Modula-3