Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Обратите внимание на то, что функция term имеет дополнительную переменную d, которую необходимо хранить в памяти, поэтому при вызове мы резервируем для нее место, даже если в коде она нигде не используется. Все в порядке. Для корректных функций (а именно такие функции мы явно или неявно используем в нашей книге) затраты на создание активизационных записей не зависят от их размера. Локальная переменная d будет инициализирована только в том случае, если будет выполнен раздел case '/'.

Теперь функция term вызывает функцию primary, и мы получаем следующую картину.

Все это становится довольно скучным, но теперь функция primary вызывает функцию expression.

  Этот вызов функции expression также имеет свою собственную активационную запись, отличающуюся от активационной записи первого вызова функции expression. Хорошо это или плохо, но мы теперь попадаем в очень запутанную ситуацию, поскольку переменные left и t при двух разных вызовах будут разными. Функция, которая прямо или (как в данном случае) косвенно вызывает себя, называется рекурсивной (recursive). Как видим, рекурсивные функции являются естественным следствием метода реализации, который мы используем для вызова функции и возврата управления (и наоборот).

Итак, каждый раз, когда мы вызываем функцию стек активационных записей (stack of activation records), который часто называют просто стеком (stack), увеличивается на одну запись. И наоборот, когда функция возвращает управление, ее запись активации больше не используется. Например, когда при последнем вызове функции expression управление возвращается функции primary, стек возвращается в предыдущее состояние.

Когда функция primary возвращает управление функции term, стек возвращается в состояние, показанное ниже.

И так далее. Этот стек, который часто называют стеком вызовов (call stack), — структура данных, которая увеличивается и уменьшается с одного конца в соответствии с правилом: последним вошел — первым вышел.

Запомните, что детали реализации стека зависят от реализации языка С++, но в принципе соответствуют схеме, описанной выше. Надо ли вам знать, как реализованы вызовы функции? Разумеется, нет; мы и до этого прекрасно обходились, но многие программисты любят использовать термины “активационная запись” и “стек вызовов”, поэтому лучше понимать, о чем они говорят.

8.6. Порядок вычислений

Выполнение программы происходит инструкция за инструкцией в соответствии с правилами языка. Когда поток выполнения достигает определения переменной, происходит ее создание, т.е. в памяти выделяется память для объекта, и этот объект инициализируется. Когда переменная выходит из области видимости, она уничтожается, т.е. объект, на который она ссылалась, удаляется из памяти, и компилятор может использовать ранее занимаемый им участок памяти для других целей. Рассмотрим пример.

string program_name = "silly";

vector v; // v — глобальная переменная

void f

{

  string s; // s — локальная переменная в функции f

  while (cin>>s && s!="quit") {

    string stripped; // stripped — локальная переменная в цикле

    string not_letters;

    for (int i=0; i

                                   // видимости инструкции

      if (isalpha(s[i]))

        stripped += s[i];

      else

        not_letters += s[i];

      v.push_back(stripped);

      // ...

  }

  // ...

}

Глобальные переменные, такие как program_name и v, инициализируются до выполнения первой инструкции функции main. Они существуют, пока программа не закончит работу, а потом уничтожаются. Они создаются в порядке следования своих определений (т.е. переменная program_name создается до переменной v), а уничтожаются — в обратном порядке (т.е. переменная v уничтожается до переменной program_name).

Когда какая-нибудь функция вызывает функцию f, сначала создается переменная s; иначе говоря, переменная s инициализируется пустой строкой. Она будет существовать, пока функция f не вернет управление. Каждый раз, когда мы входим в тело цикла while, создаются переменные stripped и not_letters. Поскольку переменная stripped определена до переменной not_letters, сначала создается переменная stripped. Они существуют до выхода из тела цикла. В этот момент они уничтожаются в обратном порядке (иначе говоря, переменная not_letters уничтожается до переменной stripped) и до того, как произойдет проверка условия выхода из цикла. Итак, если, до того, как мы обнаружим строку quit, мы выполним цикл десять раз, переменные stripped и not_letters будут созданы и уничтожены десять раз.