プログラミング言語の教科書D.パート2

コンパイラ

Dで最も一般的に使用されるツールは、 テキストエディターとコンパイラーであることが先にわかりました 。 Dのプログラムは、テキストエディター（お使いのKO）で記述されています。



Dなどのコンパイル済み言語を使用する場合、 コンパイルの概念とコンパイラーの機能を理解する必要があります。

マシンコード

コンピューターの頭脳はマイクロプロセッサー（またはCPU、 中央処理装置の略）です。 コーディングはCPUが何をすべきかを示すものであり、使用される命令はマシンコードと呼ばれます 。



ほとんどのCPUアーキテクチャは、それらに固有のマシン固有のコードを使用します。 これらのマシン命令は、アーキテクチャ設計中のハードウェア制限によって決定されます。 最低レベルでは、これらの命令は電気信号として実装されます。 このレベルでのプログラミングの単純さは主な目標ではないため、CPUのコンピューターコードに直接プログラムを記述することは非常に難しいタスクです。



これらのマシン命令は、特定のCPUがサポートするさまざまな操作を表す特別な番号です。 たとえば、想像上の8ビットCPUの場合、数字4はロード操作を表し、数字5は保存操作を表し、数字6は値を1増やす操作です。 左の最初の3ビットが操作番号であり、後続の5ビットがこの操作で使用される値であると仮定すると、このCPUのマシンコードのサンプルプログラムは次のようになります。

Operation Value Meaning 100 11110 LOAD 11110 101 10100 STORE 10100 110 10100 INCREMENT 10100 000 00000 PAUSE
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ハードウェアに非常に近いため、マシンコードはトランプや学生の記録などの高レベルの概念を表すのには適していません。

プログラミング言語

プログラミング言語は、高レベルの概念を提示する機能を備えたCPUプログラミングの効果的な方法になるように設計されています。 プログラミング言語は、ハードウェアの制限に対処する必要はありません。 彼らの主な仕事は使いやすさと表現力です。 プログラミング言語は人々がより理解しやすく、自然言語に近いものです。

 if (a_card_has_been_played()) { display_the_card(); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ただし、プログラミング言語は、話されているどの言語よりもはるかに厳格で正式な規則を順守しています。

コンパイルされた言語

一部のプログラミング言語では、実行可能プログラムになる前に命令をコンパイルする必要があります。 このような言語は高速なプログラムを作成しますが、開発プロセスには2つの主要なステップが含まれます。プログラムの作成とコンパイルです。



一般に、コンパイルされた言語は、プログラムが実行を開始する前であってもエラーを検出するのに役立ちます。



Dはコンパイルされた言語です。

通訳言語

一部のプログラミング言語はコンパイルを必要としません。 そのような言語はインタプリタと呼ばれます。 プログラムは、新しく印刷されたソースコードから直接起動できます。 インタプリタ言語の例：Python、Ruby、およびPerl。 コンパイル段階がないため、このような言語ではプログラム開発が簡単になる場合があります。 一方、プログラムの命令は、プログラムが起動されるたびに解釈のために解析される必要があるため、そのような言語のプログラムは、コンパイルされた言語で書かれた同等のものよりも遅くなります。



通訳言語の一般的な場合、プログラムの多くの種類のエラーは、実行が開始されるまで検出できません。

コンパイラ

コンパイラの目的は翻訳です。プログラミング言語で書かれたプログラムを機械語に翻訳します。 これは、プログラマー言語からCPU言語への翻訳です。 この翻訳はコンパイルと呼ばれます。 各コンパイラーは特定のプログラミング言語を理解し、このコンパイラーとして記述されます（例えば、「compiler for D」）。

コンパイルエラー

コンパイラーは言語の規則に従ってプログラムをコンパイルするため、 誤った命令に到達するとすぐにコンパイルを停止します。 誤った指示とは、言語仕様から外れるものです。 不適切なブラケット、セミコロンの欠落、キーワードのスペルミスなどの問題 -すべてがコンパイルエラーの原因です。



コンパイラは、問題となる可能性のある不審なコードを検出したときにコンパイル警告を生成しますが、必ずしもエラーではありません。 ただし、警告はほとんどの場合、実際の間違いまたは不適切なスタイルを示しているため、最も一般的な方法は、ほとんどまたはすべての警告をエラーとして扱うことです。

ブール ： trueの場合はtrue、 falseの場合はfalseになるブール式のタイプ。



符号タイプ：負の値と正の値を取ることができるタイプ。 たとえば、 byteは0〜255の値を持つことができます。これらの型の名前の先頭にある文字uは、 unsignedという単語から取得されます。



浮動小数点数：タイプは、1.25のように、小数の値を表す場合があります。 浮動小数点計算の精度は、型のビット数に直接依存します。ビット数が多いほど、より正確な結果が得られます。



浮動小数点数のみが小数を表すことができます。 整数型（例： int ）は、1や2などの値のみを保持できます。



複素数型：これらの型は、数学の複素数を表すことができます。



数の虚数型：これらの型は、複素数の虚数部のみを表すことができます。 初期値の列にある数学の文字iは、-1の平方根です。



nan： 無効な浮動小数点値を表す「not a number」の頭字語。

浮動小数点数の場合、NaN値が初期化子として使用されるのは奇妙に思えるかもしれません。 開発者からの公式説明（この立場には同意しませんが）：



NaNには、使用する操作に関係なく、結果が再びNaNになるという興味深い特性があります。 したがって、NaNは配布され、使用されたすべての計算の結果になります。 これは、突然表示されるNaNが、初期化されていない変数が使用されたことを明確に示すインジケーターであることを意味します。



0.0が初期値として使用された場合、その結果は出力で目立たないため、初期化がデフォルトで意図的でない場合、バグは気付かれない可能性があります。



デフォルトのイニシャライザが有用な値であるべきではなく、その目的はバグを開くことです。 NaNはこの役割に適しています。



しかし、もちろん、コンパイラーは初期化されていない変数に関するエラーを検出して生成できますか？ ほとんどの場合、常にではありませんが、データフローの内部分析の複雑さに依存します。 したがって、このメカニズムの希望は、耐えられない信頼性の低いソリューションです。



CPU実装の仕様により、NaNは整数がないため、Dは代わりに0を使用します。ゼロの値は、NaNのようなエラーを検出する利点はありませんが、少なくとも意図しない初期化からのエラーは再現可能であり、したがってよりデバッグされます。

インポート標準 stdio ;



ボイドメイン（ ）

{

writeln （ "Type：" 、 int。stringof ） ;

writeln （ "バイト単位の長さ：" 、 int。sizeof ） ;

writeln （ "最小値：" 、 int。min ） ;

writeln （ "最大値：" 、 int。max ） ;

}

一部のタイプには他のプロパティがあります。たとえば、 floatとdoubleにはminプロパティがありません。 代わりに-float.maxと-double.maxが使用されます 。 詳細はこちらです。

インポート標準 stdio ;



ボイドメイン（ ）

{

writeln （ size_t。stringof ） ;

}

私のシステムの出力：

 ulong
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

他のタイプのプロパティを印刷します。



注 ： 予約済みのタイプcentおよびucentは、どのプログラムでも使用できません。 例外として、 voidには.minおよび.maxプロパティがありません 。

割り当て演算子と計算順序

プログラミングの学生を待つ最初の2つの障害は、代入演算子と計算の順序です。

代入演算子

ほとんどすべてのプログラム、ほとんどすべてのプログラミング言語で同様の行が見つかります。

 a = 10;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

この行の意味は、「値を10に等しくする」です。 同様に、次の行は「make b equal to 20」を意味します。

 b = 20;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

上記の情報に基づいて、次の行はどうですか？

 a = b;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

残念なことに、この行には数学の比較演算子が含まれていませんが、誰もが知っていると思います。 上記の表現は「a is b」という意味ではありません ！ 前の2行と同じロジックを使用する場合、上記の式は「 aの値をbの値と等しくする」ことを意味する必要があります。



数学でよく知られているシンボル=は、プログラミングではまったく異なる意味を持ちます。「左側の値を右側の値と等しくする」。

計算順序

プログラム操作は、特定の順序で段階的に実行されます。 プログラム内の前の3つの式は、次の順序で見ることができます。

 a = 10; b = 20; a = b;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これらの行の意味は、「 aの値を10に設定し、 bの値を20に設定し、 aの値をbの値に等しくする」です。 したがって、これらの3つの操作を実行すると、 aとbは両方とも20になります。

運動

次の3つの操作がaとbの値を交換する方法を学びます。 最初にそれらの値がそれぞれ1と2に等しい場合、操作を実行した後、値は2と1に等しくなります。

 c = a; a = b; b = c;