Interpretando objetos

Presentación del tema: "Interpretando objetos"— Transcripción de la presentación:

1 Interpretando objetos
Gustavo Betarte Grupo de Métodos Formales - LCC InCo

2 Contenido Lenguajes basados en objetos
El lenguaje FOb y el sistema UFOb El cálculo  Un intérprete Conceptos definidos: funciones, naturales, clases y herencia Ejemplo: Calculadora Trabajo futuro y conclusiones

3 Lenguajes basados en objetos
Características básicas existencia de mecanismos para creación de objetos ausencia de clases prototipos y cloning (similar a new pero opera sobre objetos) Implementan: noción de objeto despacho dinámico si son tipados: tipos de objetos subtipado subsumption

4 Lenguajes basados en objetos (cont.)
ObjectType Cell is var contents : Integer; method get() : Integer; method set(n:Integer); end; object cell : Cell is var contents : Integer := 0; method get() : Integer is return self.contents end; method set(n:Integer) is self.contents := n end;

5 El lenguaje FOb Es un lenguaje basado en objetos funcional
Estrategia de reducción “perezosa” No tipado Provee: construcción de objetos primitivos selección de campos e invocación de métodos actualización de campos y métodos funciones y aplicación aritmética y booleanos

6 El lenguaje FOb: sintaxis concreta
<obj> ::= <ident> | identificador [l1 = <method>, … ,ln = <method>] | objeto <obj>.l | selección / invocación <obj>.l := <obj> | act. de campo <obj>.l <- <method> | act. de método \ <ident> -> <obj> | abstracción <obj> <obj> | aplicación if <boolexp> then <obj> else <obj> | <arithexp> | <boolexp> | (<obj>) <method> ::= (<ident>)<obj> <ident> ::= String

7 El sistema UFOb Evaluador de objetos FOb
Ambiente incremental de definición de objetos Funcionalidades adicionales: parsing, compilación, carga de archivo de definiciones, despliegue de ambiente, recuperación de definiciones, etc. Interfase XEmacs (modo .fob) Implementado en Haskell 1.4 (compilado en hbc de Chalmers)

8 El Cálculo  Es un cálculo puro y no tipado de objetos.
A continuación resumimos la notación a ser usada para objetos y métodos: (x)b método con parámetro self x y cuerpo b [l1 = (x1)b1 … ln = (xn)bn] objeto con métodos li, i 1..n o.l invocación de método l del objeto o o.l  (x)b actualización del método l de o con método (x)b Campos no forman parte del cálculo (método con parámetro self dummy).

9 Sintaxis Un término  es una expresión generada por la siguiente gramática: e ::= x variable [l1 = (x1)b1 … l2 = (x2)b2] formación de objeto e.l sel. de campo / invoc. de método e1.l  (x)b actualización de campo / método Se define como FV(e) al conjunto de variables libres de un término e. La sustitución de las ocurrencias libres de un identificador x en el término b por un término c se denotará b[x:=c]

10 Semántica operacional
Definimos ahora un sistema determinístico de reducción para los términos cerrados del cálculo . Este sistema describe una estrategia de evaluación débil, en el sentido de que no se reducen cuerpos de métodos. (red-obj) [li = (xi)bi i  1..n ]  [li = (xi)bi i  1..n ] a  v1 v1  [li = (xi)bi i  1..n ] bj [xj := v1]  v2 (red-sel) a.lj  v2 a  [li = (xi)bi i  1..n ] (red-update) a.lj  (x)b  [lj = (x)b, li = (x)bi i  (1..n) - {j}]

11 Un intérprete Las reglas que definen a la relación  sugieren naturalmente un algoritmo de reducción, el que puede entenderse como un intérprete para términos  cerrados. El algoritmo, que definiremos recursivamente y llamaremos Eval, toma como argumento un término cerrado y, si converge, produce un resultado (un objeto primitivo). Si no, retornará error, que representa un error de computación. Eval(c) denotará el resultado de correr el algoritmo sobre la entrada c.

12 Eval ([li = (xi)bi i  1..n ]) = [li = (xi)bi i  1..n ]
Eval (a.lj) = let o = Eval (a) in case o of [li = (xi)bi i  1..n ] -> Eval (bj[xj := o]) otherwise -> error Eval (a.lj <- (x)b) = in case o of [li = (xi)bi i  1..n ] -> [lj = (x)b, li = (x)bi i (1..n) - {j}] otherwise -> error

13 Funciones como objetos
Es posible incorporar los términos del cálculo l en el cálculo  de objetos. De hecho este cálculo es el llamado l presentado también en Abadi y Cardelli. Nosotros hemos preferido, sin embargo, mantener el conjunto de primitivas del cálculo lo más reducido posible. Traducción de términos l a objetos  x  = x  b a  = ( b .arg :=  a ).val  \x -> b  = [arg = (x)x.arg, val = (x)( b [x := x.arg])]

14 Funciones como objetos (cont.)
La idea clave de la traducción es que una aplicación  b a primero carga el argumento  a  en al campo arg de  b , y luego invoca al método val de  b, el que puede acceder al argumento a través de self. Por ejemplo:  (\x -> x) 5  = ([arg = (x)x.arg, val = (x)x.arg].arg := 5).val  [arg = (_)5, val = (x)x.arg].val 5

15 Naturales como objetos
En forma similar a la codificación de naturales en cálculo l, conocida como los numerales de Church, presentaremos ahora la codificación de naturales como términos del cálculo  . zero = [case = (_)\z -> \s -> z, succ = (x)x.case := \z -> \s -> s x] one = zero.succ => [case = (_)\z -> \s -> s zero, succ = (x)x.case := \z -> \s -> s z] iszero = \n -> n.case true (\x -> false) pred = \n -> n.case zero (\x -> x)

16 Traits, clases y herencia
Las nociones de trait, clase y herencia no aparecen explícitas en el cálculo. A continuación discutiremos cómo pueden ser representadas en términos de objetos puros. Llamaremos pre-métodos a aquellas funciones que una vez embebidos en objetos se tornan métodos. Se entenderá que herencia significa reutilización de pre-método y que traits y clases son colecciones de pre-métodos reusables interdependientes. La reutilización de un método (x)b se logrará convirtiéndolo primero en un pre-método \x -> b, y luego embebiendo repeditamente esta función en objetos.

17 Representando Traits y Clases
Un trait es una colección de pre-métodos. Si o  [li = (s)bi i  1..n] es un objeto, entonces t  [li = \s -> bi i  1..n] es un trait para o. Una clase será representada por medio de un trait y un método new, este último usado para generar objetos: c = [ new = (z)[li = (s)z.li s i  1..n], li = (_)\s -> bi i  1..n] o = c.new => [li = (s)c.li s i  1..n]

18 Ejemplo: la clase Cell class cell is var contents : Integer := 0;
method get(): Integer is return self.contents; method set(n:Integer) is self.contents := n; end; Puede ser reformulada en  como el objeto clasCell = [new = (z)[contents = (s)z.contents s, get = … , set = (s)z.set s], contents = \s -> 0, get = \s -> s.contents, set = \s -> \n -> s.contents := n]

19 Representando Herencia
Herencia consiste en reutilizar pre-métodos. Por ejemplo, c1, es una clase que reusa todos los pre-métodos de c y agrega además otros pre-métodos. Informalmente c1 es una subclase de c: c1 = [ new = (z)[li = (s)z.li s i  1..n], li = (_)c.li i  1..n, lk = (_)\s -> bk k  n+1..n+m] La clase c2 es una “subclase” de c que hereda los primeros n-1 pre-métodos de c y sobreescribe el último (notar super). c2 = [ new = (z)[li = (s)z.li s i  1..n], ln = (_)\s -> ...c.ln s... c.lp s ...]

20 Ejemplo: la clase reCell
subclass reCell of cell is var backup : Integer := 0; override set(n:Integer) is self.backup := self.contents; super.set(n); end; method restore() is self.contents := self.backup end; clasReCell = [new = (z)[contents = (s)z.contents s, get = … ] contents = classCell.contents, get = classCell.get, set = \s -> \n -> classCell.set (s.backup:=s.contents) n, backup = \s -> 0 , restore = \s -> s.contents := s.backup]

21 Ejemplo: Una calculadora
[arg = 0, acc = 0, enter = (s)\n -> s.arg := n, add = (s)(s.acc := s.equals).equals <- (s’)s’.acc + s’.arg, sub = (s)(s.acc := s.equals).equals <- (s’)s’.acc - s’.arg, equals = (s)s.arg] i) calc.enter(5).equals ii) calc.enter(5).sub.enter(3).equals iii) calc.enter(5).add.add.equals

22 Trabajo futuro?? Implementar chequeo de tipos
versión imperativa de FOb en un lenguaje OO (Java, C++, …) Extender clases y herencia subtipos Entender alto orden compilación

23 Conclusiones Se estudió e implementó conjunto básico de conceptos. Herramienta para experimentar y extender. Cálculo reducido, nociones primitivas entendibles. Herramienta téorica adecuada (“buenas” propiedades). Excelencia de Haskell para prototipación (30 hs.).