第9章 類(lèi)型系統(tǒng)

1、第一次課后作業(yè),計(jì)算對(duì)象的表示—值與類(lèi)型請(qǐng)給出R語(yǔ)言和Python語(yǔ)言中哪些值是頭等程序?qū)ο?？為什么？?qǐng)給出R語(yǔ)言和Python語(yǔ)言類(lèi)型系統(tǒng)的類(lèi)型(無(wú)類(lèi)型 or 弱類(lèi)型 or 強(qiáng)制類(lèi)型 or 偽強(qiáng)類(lèi)型 or 強(qiáng)類(lèi)型)，以及為什么是該類(lèi)型？,計(jì)算對(duì)象的表示—值頭等程序?qū)ο罂沙霈F(xiàn)在表達(dá)式中并求值可作函數(shù)返回值可單獨(dú)存儲(chǔ) 可以構(gòu)成復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可作函數(shù)參數(shù),R語(yǔ)言中的值數(shù)據(jù)類(lèi)型：(邏輯型、數(shù)值型、字符型、復(fù)數(shù)型)常量、變

2、量；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：向量、因子、矩陣、數(shù)據(jù)框、多維數(shù)組、列表、時(shí)間序列；函數(shù)抽象(函數(shù)名)；對(duì)象(包括類(lèi)對(duì)象)；,都是頭等程序?qū)ο?R語(yǔ)言中的非頭等程序?qū)ο?Python語(yǔ)言中的值基本數(shù)據(jù)類(lèi)型：字符串，整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)，虛數(shù)，布爾型；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：列表、元組、字典、集合、文件；函數(shù)抽象(函數(shù)名)；類(lèi)對(duì)象,都是頭等程序?qū)ο?Python語(yǔ)言中的非頭等程序?qū)ο?計(jì)算對(duì)象的表示—類(lèi)型靜態(tài)與動(dòng)態(tài) 靜

3、動(dòng) 變量 有類(lèi)型 無(wú)類(lèi)型 動(dòng)態(tài)簡(jiǎn)潔、靈活 參數(shù) 有類(lèi)型 無(wú)類(lèi)型 靜態(tài)清晰、死板 值 有類(lèi)型 有類(lèi)型弱/強(qiáng)類(lèi)型無(wú)類(lèi)型 LISP , Smalltalk弱類(lèi)型 變量有類(lèi)型。類(lèi)型兼容性大, 系統(tǒng)不作檢查強(qiáng)制類(lèi)型 隱式類(lèi)型強(qiáng)制（轉(zhuǎn)換），自動(dòng)截尾, 補(bǔ)零。顯式 類(lèi)型強(qiáng)制 PL/1偽強(qiáng)類(lèi)型 靜態(tài)均有類(lèi)型且作檢查,由于不嚴(yán),導(dǎo)出等價(jià)準(zhǔn)則 Pascal強(qiáng)

4、類(lèi)型 類(lèi)型有嚴(yán)格定義, 均作檢查 Ada,計(jì)算對(duì)象的表示—類(lèi)型R語(yǔ)言類(lèi)型系統(tǒng)的類(lèi)型動(dòng)態(tài)類(lèi)型、強(qiáng)類(lèi)型Python語(yǔ)言類(lèi)型系統(tǒng)的類(lèi)型動(dòng)態(tài)類(lèi)型、強(qiáng)類(lèi)型,,,,,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)請(qǐng)給出R語(yǔ)言和Python語(yǔ)言中哪些值是可存儲(chǔ)值，哪些值是不可存儲(chǔ)值？請(qǐng)給出R語(yǔ)言和Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型和存儲(chǔ)管理機(jī)制。,第一次課后作業(yè),計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)可存儲(chǔ)值Storable：指最小的可直接訪問(wèn)的可存儲(chǔ)單元中的值。Pas

5、cal可存儲(chǔ)值：集合不選擇更新某一元素是可存儲(chǔ)值；Pascal, C, Ada數(shù)組可選擇更新，不是可存儲(chǔ)值。,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)R語(yǔ)言中的可存儲(chǔ)值和不可存儲(chǔ)值可存儲(chǔ)值(邏輯型、數(shù)值型、字符型、復(fù)數(shù)型)常量、變量；向量中的元素、因子中的元素、矩陣中的元素、數(shù)據(jù)框中的元素、多維數(shù)組中的元素、列表中的元素、時(shí)間序列中的元素；不可存儲(chǔ)值向量、因子、矩陣、數(shù)據(jù)框、多維數(shù)組、列表、時(shí)間序列；,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言

6、中的可存儲(chǔ)值和不可存儲(chǔ)值可存儲(chǔ)值字符串，整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)，虛數(shù)，布爾型；列表中的元素、元組、字典中的元素、集合中的元素、文件中的元素；不可存儲(chǔ)值列表、元組中的元素、字典、集合、文件；,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)存儲(chǔ)模型，分為以下三種：靜態(tài)存儲(chǔ)模型動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)模型堆存儲(chǔ)棧存儲(chǔ),計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)R語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型靜態(tài)存儲(chǔ)模型所有語(yǔ)言的全局變量都是靜態(tài)對(duì)象；在R語(yǔ)言中：使用”<<-”運(yùn)算符進(jìn)行賦值的都是全局變

7、量；另外，在函數(shù)外聲明的變量也是全局變量；,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)R語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)模型Everything is R lives in an environment. An environment, like everything else in R is an object. Objects hold stuff. Environments are specialized, they can only hold tw

8、o things:A frame This is just a collection of named objects. The environment’s owner aka the enclosing environment. This is just a reference to another environment.,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)R語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)R語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型Environme

9、nt basics,Environments,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)R語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制R中的對(duì)象在內(nèi)存中存于兩種不同的地方：一種是堆內(nèi)存(heap)，每個(gè)大小為8字節(jié)，新來(lái)一個(gè)對(duì)象就會(huì)申請(qǐng)一塊空間，把值全部存在這里，和C里面的堆內(nèi)存很像。第二種是地址對(duì)(cons cells)，和LISP里的cons cells道理一樣，主要用來(lái)存儲(chǔ)地址信息，最小單元一般在32位系統(tǒng)中是28字節(jié)、64位系統(tǒng)中是56字節(jié)。,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)

10、Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型靜態(tài)存儲(chǔ)模型所有語(yǔ)言的全局變量都是靜態(tài)對(duì)象；在Python語(yǔ)言中：使用global聲明全局變量； 用同樣的global語(yǔ)句可以指定多個(gè)全局變量，比如： global x, y, z。,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)模型：動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)模型Stack — variablesHeap — data structures,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制引用計(jì)數(shù)垃圾

11、回收內(nèi)存池機(jī)制,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制：引用計(jì)數(shù)有兩種存儲(chǔ)方式，按值傳遞和按址傳遞：一種是存儲(chǔ)在stack；一種是存儲(chǔ)在heap上；在python中只有按址傳遞，都存儲(chǔ)在heap上；在Python中，每個(gè)對(duì)象都有存有指向該對(duì)象的引用總數(shù)，即引用計(jì)數(shù)(reference count)。,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制：垃圾回收Python 支持兩種內(nèi)存回收：一種是引用

12、計(jì)數(shù)；另一種是gc。Python默認(rèn)采用引用計(jì)數(shù)來(lái)管理對(duì)象的內(nèi)存回收。當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0時(shí)，將立即回收該對(duì)象內(nèi)存，要么將對(duì)應(yīng)的block標(biāo)記為空閑，要么返還給操作系統(tǒng)。垃圾回收時(shí)，Python不能進(jìn)行其它的任務(wù)。,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制：內(nèi)存池機(jī)制Python的內(nèi)存機(jī)制以金字塔行，-1，-2層主要有操作系統(tǒng)進(jìn)行操作，第0層是C中的malloc，free等內(nèi)存分配和釋放函數(shù)進(jìn)行操作；第1層和第2層是

13、內(nèi)存池，有Python的接口函數(shù)PyMem_Malloc函數(shù)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)象小于256K時(shí)有該層直接分配內(nèi)存；第3層是最上層，也就是我們對(duì)Python對(duì)象的直接操作；,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制：內(nèi)存池機(jī)制經(jīng)由內(nèi)存池登記的內(nèi)存到最后還是會(huì)回收到內(nèi)存池，并不會(huì)調(diào)用 C 的 free 釋放掉，以便下次使用。對(duì)于簡(jiǎn)單的Python對(duì)象，例如數(shù)值、字符串，元組采用的是復(fù)制的方式是深拷貝；也就是說(shuō)當(dāng)將另一個(gè)變量B賦

14、值給變量A時(shí)，雖然A和B的內(nèi)存空間仍然相同，但當(dāng)A的值發(fā)生變化時(shí)，會(huì)重新給A分配空間，A和B的地址變得不再相同；,計(jì)算對(duì)象的實(shí)現(xiàn)—存儲(chǔ)Python語(yǔ)言中的存儲(chǔ)管理機(jī)制,,,,計(jì)算對(duì)象的連接—束定請(qǐng)給出R語(yǔ)言和Python語(yǔ)言中采用的束定機(jī)制和作用域規(guī)則。,第一次課后作業(yè),計(jì)算對(duì)象的連接—束定R語(yǔ)言采用的束定機(jī)制和作用域規(guī)則束定機(jī)制：無(wú)類(lèi)型語(yǔ)言的束定機(jī)制一個(gè)變量名可以完全動(dòng)態(tài)地束定到任何類(lèi)型的值或操作集上。,計(jì)算對(duì)象的連接—束定

15、R語(yǔ)言采用的束定機(jī)制和作用域規(guī)則作用域規(guī)則：詞法作用域,采用詞法作用域的變量叫詞法變量。詞法變量有一個(gè)在編譯時(shí)靜態(tài)確定的作用域。詞法變量的作用域可以是一個(gè)函數(shù)或一段代碼，該變量在這段代碼區(qū)域內(nèi)可見(jiàn)（visibility）；在這段區(qū)域以外該變量不可見(jiàn)（或無(wú)法訪問(wèn)）。,計(jì)算對(duì)象的連接—束定動(dòng)態(tài)作用域規(guī)則在采用動(dòng)態(tài)作用域的語(yǔ)言里，變量與值的綁定是依賴(lài)于程序執(zhí)行流程的，它是選取在運(yùn)行的過(guò)程中所遇到的最近綁定。,,,2,,計(jì)算對(duì)象的連接

16、—束定Python語(yǔ)言采用的束定機(jī)制和作用域規(guī)則束定機(jī)制：無(wú)類(lèi)型語(yǔ)言的束定機(jī)制一個(gè)變量名可以完全動(dòng)態(tài)地束定到任何類(lèi)型的值或操作集上。,,計(jì)算對(duì)象的連接—束定Python語(yǔ)言采用的束定機(jī)制和作用域規(guī)則作用域規(guī)則：詞法作用域,采用詞法作用域的變量叫詞法變量。詞法變量有一個(gè)在編譯時(shí)靜態(tài)確定的作用域。詞法變量的作用域可以是一個(gè)函數(shù)或一段代碼，該變量在這段代碼區(qū)域內(nèi)可見(jiàn)（visibility）；在這段區(qū)域以外該變量不可見(jiàn)（或無(wú)法訪問(wèn)）