Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

daher nur für Beweise von Routinen benutzt werden, die keine gemeinsam genutzten Objekte verändern, in
denen also keine zwei Größen auf dasselbe Objekt verweisen (was man ggf. separat “beweist”). 17 Für die volle
Referenzsemantik gibt es bis heute keine brauchbare Verifikationstechnik, da sie erheblich komplizierter ist. 18
4.3 Strukturierung von Routinen
Wir wollen in diesem Abschnitt nun endlich die Programmstrukturen besprechen, die Sie bei der Implementierung
von Eiffel-Routinen benötigen. Wir werden dazu zunächst die einzelnen Sprachkonzepte zusammen
mit den zugehörigen Verifikationsregeln, also das Handwerkzeug, vorstellen und erst im Anschluß daran eine
genauere Sprachbeschreibung geben. Am Ende dieser Sektion wollen wir dann die Methodik der Implementierung
und Verifikation von Routinen anhand von Beispielen illustrieren.
Eiffel ist eine prozedurale Sprache, in der Daten durch Anweisungen verarbeitet werden. Die Form dieser
Anweisungen ist nicht anders als in anderen Programmiersprachen. Nur Schleifen sind etwas ungewöhnlich,
da hier zusätzliche Zusicherungen eingefügt werden dürfen, die angeben, was sich während eines Schleifendurchlaufs
verändert und was nicht. Die folgenden Anweisungsarten gehören zum Sprachumfang von Eiffel
• Zuweisung
• Routinenaufruf (qualified call)
• Zusammengesetzte Anweisungen
• Bedingte Anweisung und Fallunterscheidung (if, inspect)
• Schleife (loop)
• Überprüfung während eines Programmablaufs (check)
• Ausnahmebehandlung (rescue und retry)
• Anweisungen, die nur im DEBUG Modus mitbenutzt werden (debug)
4.3.1 Wertzuweisung
Die Wertzuweisung haben wir bereits mehrfach benutzt, da man ohne sie kein sinnvolles Programm schreiben
kann. Ein Programm in einer imperativen Sprache beschreibt eine Folge von Zustandstransformationen (oder
Speicherveränderungen). Die einzige Möglichkeit, einen Zustand direkt zu verändern, bietet die Zuweisung
von Werten an einen Speicherplatz, also an eine Größe, die den Namen eines Speicherplatz kennzeichnet.
Die Wertzuweisung wird immer dann benutzt, wenn ein Wert für spätere Zwecke im aktuellen Programmablauf
zwischengelagert werden soll. Der Wert wird unter einem Namen im Speicher eingetragen.Sollen Werte von
einem Programmablauf zum nächsten aufgehoben werden, so müssen sie auf einem externen Speicher (Platte,
Diskette oder Band) ausgelagert werden. Die Syntax der Wertzuweisung ist einfach
entity := Ausdruck
wobei entity eine Größe (siehe Definition 3.3.3 auf Seite 73) und Ausdruck ein Ausdruck (siehe Sektion 4.4)
ist. Man beachte jedoch, daß Zuweisungen an formale Routinenargumente verboten sind (dies werden wir im
nächsten Abschnitt ausführlicher diskutieren).
17 Zum Glück tritt der Fall, daß innerhalb einer Routine zwei Größen auf dasselbe Objekt verweisen, recht selten auf. Meist ist es
so, daß verschiedene Routinen Größen benutzen, die auf ein und dasselbe Objekt referenzieren, und diese Routinen hintereinander
ausgeführt werden. Dann liegt aber eine klare Trennung vor und die Verifikationsmechanismen sind wieder anwendbar.
18 Es gibt den Vorschlag, jede Referenzvereinbarung vom Typ T in eine Deklaration expanded ARRAY[expanded T] zu übersetzen.
Eine Erzeugung bedeutet dann ein weiteres Element in diesem Feld und eine Referenz einen Feldindex. Wir werden diesen
Weg aber nicht beschreiten, da die Komplexität dieser Beweisführung weit über den Anspruch einer Einführung hinausführt.