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[1081] 変数の宣言
投稿者:ひげおやじ
2008/01/31 20:39:14

お世話になります。 プログラムで、変数を宣言する文は、プログラムを実行した ときのパソコンのどんな動作に対応するのでしょうか。 変数xをある型Tで宣言するのは、次のいずれかなんじゃないかなぁ、 なんて自分では推測しているのですが。 (1)変数xの内容を読んだり書いたりするときには、型Tに合った メモリの使い方に従います。 (2)(1)、かつ、変数xのメモリ領域を型Tに対応するサイズだけ確保する。 (3)(1)、(2)以外。 どれが正解なんでしょう。それとも正解はないんですかね(^_^; また、言語によって違ったりするんでしょうか。 どなたかご教授いただければ幸いです。
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[1082] Re:変数の宣言
投稿者:774RR
2008/02/01 22:20:46

>また、言語によって違ったりするんでしょうか。 世の中にはプログラミング言語など星の数ほどあるので、違ったりするだろうな それだと答えに困るので、とりあえず C C++ の類に限定すると メモリ という言葉をより広義の「記憶域」と読み替えて (1) Yes (2) 宣言が同時に定義となる場合には Yes 変数は狭義の「メモリ」つまり、俗に言う RAM に置かれるとは限らなくて もっと高速にアクセスできる「レジスタ」に置かれる場合もあるわけだ。 レジスタとメモリ(とその他変数に使えそうなもの)を称して記憶域という (1)(2)のあわせ技から以下のようなバグが発生することがあるので注意だな 「定義にならない宣言」と「定義になる宣言」が矛盾する場合におかしなことになる ---a.c--- extern int wrong_declared_variable; // declaration without definition ... wrong_declared_variable=0; // may destroy other variables ---b.c--- char wrong_declared_variable; // declaration with definition
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[1083] Re:変数の宣言
投稿者:(ぱ)こと管理人
2008/02/02 05:43:38

どうもです。 >プログラムで、変数を宣言する文は、プログラムを実行した >ときのパソコンのどんな動作に対応するのでしょうか。 なんというか、ご質問は、その指すところが曖昧で、(失礼ながら)初心者がワケわかんなくなった上での質問のように一見すると見えて、「774RRさんいきなりそんな話をされても」とか書くべきかと酔っ払った頭で一瞬思ったのですが。 >(1)変数xの内容を読んだり書いたりするときには、型Tに合った >メモリの使い方に従います。 >(2)(1)、かつ、変数xのメモリ領域を型Tに対応するサイズだけ確保する。 この(1)と(2)は、変数の宣言の二面性をかなり明確に意識しているように思います(だからこそ774RRさんのご回答がこの区分にきっちり一致しているわけで)。 今は酔っ払っているので頭回ってませんが、ヒントになるかもしれないこととしては、 typedef struct { double x; double y; } Point; と書いたとき、これだけでは単なる型宣言なのでメモリはまったく確保しませんが、上記(1)で言うところの型Tを定義する意味は持っているわけですよね。 このへんから、 ・静的型言語 ・実行時に型を持つ言語 ・アセンブラみたいな、本当に型のない言語 あたりの対比につながると面白いのかな、と思いつつ、すみませんもう寝ますおやすみなさい。
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[1084] Re:変数の宣言
投稿者:ひげおやじ
2008/02/02 15:56:57

ご返答ありがとうございます。 >なんというか、ご質問は、その指すところが曖昧で、(失礼ながら)初心者がワケわかんなくなった上での質問のように一見すると見えて、「774RRさんいきなりそんな話をされても」とか書くべきかと酔っ払った頭で一瞬思ったのですが。 まさにその初心者で、自分で頭の整理ができなくて質問してしまったようなところです。 結局は、変数の「宣言」と「定義」の違いをきちんと認識するのが不足していた と自分では省みています。(質問にもその認識不足がにじみでていたな、とも。) それだけではないのかもしれませんが・・・。 >ヒントになるかもしれないこととしては、 > >typedef struct { > double x; > double y; >} Point; > >と書いたとき、これだけでは単なる型宣言なのでメモリはまったく確保しませんが、上記(1)で言うところの型Tを定義する意味は持っているわけですよね。 これって、Javaのabstract class や interfaceなどでも同じことが当てはまるんでしょうか。浅はかな知識だけで、この質問も曖昧かもしれなく、すいません。 >このへんから、 >・静的型言語 >・実行時に型を持つ言語 >・アセンブラみたいな、本当に型のない言語 >あたりの対比につながると面白いのかな、と思いつつ、 可能ならば、この続きを教えていただければと存じます、触りだけでも。 宜しくお願い致します。
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[1085] Re:変数の宣言
投稿者:(ぱ)こと管理人
2008/02/04 01:35:25

>>このへんから、 >>・静的型言語 >>・実行時に型を持つ言語 >>・アセンブラみたいな、本当に型のない言語 >>あたりの対比につながると面白いのかな、と思いつつ、 ええと、すみません、そんなたいした話ではないのですが。 たとえばCで、 int a; という(定義を兼ねた)宣言があったとき、これは >(1)変数xの内容を読んだり書いたりするときには、型Tに合った メモリの使い方に従います。 >(2)(1)、かつ、変数xのメモリ領域を型Tに対応するサイズだけ確保する。 この(1), (2)の両方を意味しますが、(1)の意味で効いてくるのはコンパイル時であり、(2)は実行時なんですよね(細かく言えば、staticでないローカル変数なら関数突入時、グローバル変数なら実行開始時)。 もちろんCではintとdoubleとでは普通はサイズが違いますから、「型Tに対応するサイズだけ確保する」ためには型を知らなければならないように思いますが、実際には「intのローカル変数ふたつ」であっても「doubleのローカル変数ひとつ」であっても、実行時の機械語コードは「スタックに領域を8バイト分確保する」となっている(※1)だけで、細かい型までは意識していません。 構造体定義にしても、 typedef struct { double x; double y; } Point; と書いたとして、Cでは、この型定義の情報はコンパイルされた機械語コードには残っていません。Point型の変数pがあったとき、p.yという記述は、「pの先頭アドレスから8バイト(※1)ずれたところを参照する」という機械語コードに変換されるのであって、「メンバyを参照する」ということは実行時には意識していません。 Javaあたりだと微妙に話が違って、リフレクション用にクラスの情報を保持しておく必要はありますし、バイトコード中に「メンバy」という情報は残っていますが、「メンバy」という情報はロード時にオフセット参照に変換されるはずです(JITがなかったとしても)。 静的型言語だとこんな感じですが、型なし言語であるRubyとかcrowbarでは、 a = 10; で変数が宣言されます。JavaScriptなら var a; でしょうか。これはひげおやじさんのおっしゃるところの(2)を、実行時に行っています(※2)。ただし「a = 10;」の実行のあとで「a = "abc";」と書くのも許されます。これは、整数型も文字列型も(変数aのレベルでは)同じサイズで表現されるためです。また、オブジェクトのメンバを参照するためa.yと書いてあったとき、aの型は実行時までわかりません(aにyというメンバがあるかどうかさえも)。よってひげおやじさんがおっしゃるところの(1)は、aという変数が宣言されたさらに後、まさにその変数を使うときに判定されるわけです。 「アセンブラみたいな、本当に型のない言語」は、例としてはたとえば(Cの前身である)Bなんかがそうでしょう。Bでは auto a; で変数が宣言できるようですが(※3)、なにしろBには型がないというか、intとポインタ(アドレス)は同じ型でそれ以外の型はなかったわけですから、「auto a;」は(2)の意味しか持ち得ません。 ……ええと、なんというかあまり面白い話にはならなかった気がしますが、ひげおやじさんもおそらく哲学論議がしたいわけではないと思いますから、ここはひとつ「言語を作ってみる」…とまではいかなくても処理系の実装を想像してみる、というのはいかがでしょうか(と、「プログラミング言語を作る」の宣伝につなげてみる)。 とか言いつつ、静的言語であるDiksamは、いまだにクラス部分が公開できてないわけですが。秋ごろから一応クラスやポリモルフィズムは動いていて、ただいろいろな意味で中身がぐちゃぐちゃで、作業時間が全然(本当に全然)取れないので進んでいないのですが。 ※1)intが4バイト、doubleが8バイトの処理系を想定しています。 ※2)Rubyの変数の宣言は厳密には「代入文が実行されたとき」ではないのですが、ここでは置いておきます。 ※3) http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/kbman.html
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[1086] Re:変数の宣言
投稿者:ひげおやじ
2008/02/06 00:19:01

たいへん丁寧なご説明ありがとうございます。感謝しております。 未だ「処理系の実装」を想像できるほど物を知っているわけでは ないのですが、理解を深めるのに意識しながら今後勉強して行きたいと 思います。 ちなみに、メモリを意識せずにプログラミングを自力で作成できるように なるのが良いのかもしれませんが、Javaでの継承がメモリモデルを使って 解説してある記事 http://www.atmarkit.co.jp/fjava/rensai2/javaent04/javaent04.html などを読むと、意識すると理解がより深まるのかなぁ、なんて最近思っています。 大学生に教える機会が多いのですが、何をどの程度教えればよいか、 こんなことを気に留めながら、試行錯誤しています。
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[1087] Re:変数の宣言
投稿者:yuya
2008/02/06 00:53:43

>大学生に教える機会が多いのですが、何をどの程度教えればよいか、 >こんなことを気に留めながら、試行錯誤しています。 イマサラな意見で恐縮ですが……。 抽象的なことを理解するには、やっぱり具体的なものを ほんの一部でもいいので徹底的に解剖してみて、 そのあとで再び抽象化する、という過程を踏まないと、 きちんと理解できない(少なくとも私は理解した気になれない)と思います。 「木を見て森を見ず」は確かに良くないけれど、 一本も木を見たことのない人がそれを言っても説得力がないなぁ、というところでしょうか。 具体例を経験した後は、こんどはその経験が足枷にならないように 抽象化(文字通り、対象のエッセンスを抽出する)しないといけないのが難しいところですが。 前橋さんの[1085]の解説は、 Cの規格上は必ずしもそのように実装しなければならないわけではない、ということを承知の上で、 あえて一般的な実装(具体例)の詳細にまで踏み込んでいらっしゃる、 という点に、ひげおやじさんは留意しておかれるとよいと思います。 # あ、今年もよろしくお願いします。 > 皆様
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[1088] Re:変数の宣言
投稿者:(ぱ)こと管理人
2008/02/07 03:36:22

>http://www.atmarkit.co.jp/fjava/rensai2/javaent04/javaent04.html >などを読むと、意識すると理解がより深まるのかなぁ、なんて最近思っています。 おおっ、これはっ! 前後を見ると、「制御構造」もやらないうちからいきなりメモリの話かよ、と思うわけで、説明の方法としては(私の感覚では)同意しかねますが、継承を説明するのにメモリ上の配置から入るのは合理的なんじゃないかと私は思っています。私が継承を理解したのは、Cで無理やり継承を実現したXtがきっかけでしたから。 http://kmaebashi.com/programmer/c_yota/inherit.html yuyaさんもおっしゃるように、具体的な方から攻めていかないと理解できないことは多いと思います。私も「人間、誰だって、低レベルな概念の方が理解が早い」とあちこちに書いています。 と思って今Googleしてみたら http://d.hatena.ne.jp/yaneurao/20060511 | 私はもともとコンパイラやそういう低レベルの実装の話が好きだから | そういう勉強の仕方をするのだが、このへんはあまり共感が得られないかも知れない。 あれ? いやまあコンパイラは置いといて、メモリモデルについては、ちょっとプログラミングをかじった人はなんとなく頭にあって、だからこそ、仮想メモリとかを教えるとびっくりする、という認識があったのですが…
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