שאלת מבחן בשפות תכנות - האוניברסיטה הפתוחה 2023 - מפרשים

שאלה זו עוסקת בשדרוג של שפת "יורמוז" (שפת IMPLICIT-REFS המתוארת בספר הלימוד בעמודים 113–120) כך שתאפשר עבודה עם משתנים מסוג `const`, כלומר לאחר קביעת ערכם, הם לא ניתנים לשינוי. להזכירכם, בשפה זו, משתנים נוצרים ומתווספים לסביבה בביטויי `let` ומגדירים במסגרתו מתחדש בתוך הפרוצדורה, שבו הפעלת הפרוצדורה בתהליך ההפעלה מתווסף פרמטר הפרוצדורה לסביבה עמה מחשבים את גוף הפרוצדורה, ובה הוא מקבל את ערכו של הארגומנט הנשלח בביטויי ההפעלה. נרצה לאפשר למשתמש לסמן במקרים כאלה את המשתנה שמדובר עליו שהוא `const`, כלומר, רק אם המתכנת שהשתמש במתכונת המוגדרת בשפה יהיה כ-`const` אז לא ניתן יהיה לשנות את ערכו. אך אם לא היה שימוש באופציה של `const` אזי המשתנה ניתן לשינוי יותר. **ביטויים חדשים:** ``` Expression ::= let option Identifier = Expression in Expression ``` ייצוג פנימי: `let-exp (opt id exp1 body)` ``` Expression ::= ( Expression option Expression ) ``` ייצוג פנימי: `call-exp (rator opt rand)` ``` option ::= ε | const ``` **סמנטיקה:** - אם `option` היא הריקה, `let-exp` ו-`call-exp` מתנהגים כרגיל. - אם `option` היא `const`: - בביטויי `let-exp`: לא ניתן יהיה לשנות את ערכו של `id` במסגרת ה-`body` של ה-`let`; אם יהיה ניסיון כזה יש להדפיס שגיאה מתאימה. - בביטויי `call-exp`: לפני הארגומנט הנשלח (`rand`) ניתן לציין את המילה `const` או לא לציין דבר; אם כן, לא ניתן יהיה לשנות את ערכו של פרמטר הפרוצדורה המופעלת במסגרת ביצוע גוף הפרוצדורה, וגם אם יהיה ניסיון שינוי שם יש להדפיס שגיאה מתאימה. **משימה:** ממשו את השינויים הדרושים בשפת "יורמוז" בתוך שפת IMPLICIT-REFS. **הנחיות לפתרון:** 1. הקפידו על כתב ברור, ועל קוד מבני ומסודר. 2. הקפידו על פתיחת וסגירת סוגריים במקומות הנכונים. 3. הפתרון אמור לשמור על הגדרות השפה המקוריות (כגון אופן ניהול הסביבה וסוגי הערכים בה, אופן ניהול הסביבה וכדומה). 4. על מנת לפשט קוד ארוך, כדאי ורצוי להיעזר בכתיבת פרוצדורות עזר (מחוץ ל-`value-of` או כאלה המוטמעות בתוכו). 5. בפתרונכם, הקפידו על אבחנה ושימוש נכון בין ביטויי (expression) לבין תוצאת חישוב ביטויי (expval) לבין identifier. 6. ניקוד יורד על אי ניתוח ומימוש נכון של הדקדוק הנתון בשאלה. ייתכנו מספר דרכי פתרון שונים — הסבירו בנוסף בקצרה את הדרך בה בחרתם. יש לשים לב ולבדוק מקרים של שימוש לא תקין בתחביר. ולהדפיס הודעת שגיאה מתאימה.

רמז: הוסיפו לכל תא בחנות (store) דגל בוליאני המציין האם הוא `const`. בעת ניסיון ביצוע `assign-exp`, בדקו את הדגל ואם `true` הדפיסו שגיאה. בביטויי `let-exp` עם `const`, יצרו את התא עם הדגל מסומן; בביטויי `call-exp` עם `const`, העבירו את הדגל ליצירת התא של הפרמטר.

פתרון: **גישה:** נוסיף לכל תא בחנות (store location) שדה נוסף המציין האם הוא `const`. נשנה את מבנה החנות כך שכל תא יכיל זוג `(value, is-const)`. **שינויים בחנות:** ```scheme ; מבנה תא חנות: (list value is-const) (define new-ref (lambda (val is-const) (let ((next-ref (length the-store))) (set! the-store (append the-store (list (list val is-const)))) next-ref))) (define deref (lambda (ref) (car (list-ref the-store ref)))) (define is-const-ref? (lambda (ref) (cadr (list-ref the-store ref)))) (define setref! (lambda (ref val) (if (is-const-ref? ref) (eopl:error 'assign-exp "cannot assign to const ~s" ref) (set! the-store (list-set the-store ref (list val #f)))))) ``` **`value-of` עבור `let-exp` המעודכן:** ```scheme (let-exp (opt id exp1 body) (let ((val1 (value-of exp1 env))) (let ((is-const (equal? opt 'const))) (let ((ref (new-ref val1 is-const))) (value-of body (extend-env id ref env)))))) ``` **`value-of` עבור `call-exp` המעודכן:** ```scheme (call-exp (rator opt rand) (let ((proc (expval->proc (value-of rator env))) (arg (value-of rand env))) (let ((is-const (equal? opt 'const))) (apply-procedure proc arg is-const)))) ``` **`apply-procedure` המעודכנת:** ```scheme (define apply-procedure (lambda (proc1 val is-const) (cases proc proc1 (procedure (var body saved-env) (let ((ref (new-ref val is-const))) (value-of body (extend-env var ref saved-env))))))) ``` **הסבר:** בכל יצירת משתנה (דרך `let` או קריאה לפרוצדורה), אנו יוצרים תא חנות חדש ומסמנים אותו כ-`const` אם ה-`option` היה `const`. בכל ניסיון לשנות ערך (`assign-exp`), בודקים את הדגל ואם `true` מדפיסים שגיאה. כך משתנים רגילים נותרים ניתנים לשינוי, ומשתנים שהוגדרו כ-`const` אינם. $\blacksquare$