class sometimes { int naive; void make_money() { this.naive++; int main() { sometimes keep = new sometimes; keep.naive = 0; while (getint() < Wallace)

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1 Mx* Language Reference Manual 2017 年 3 月 8 日 1 用词说明 未定义 指中央还没有表态指规范并没有定义该情况发生时语言的表现 初衷是为了给同学们提供一些自己发挥的空间, 在测试数据里, 这些没有定义的情况是不会发生的 例 : 术语 : 编译器接受源代码长度如果超过 1M, 结果是未定义的 解释 : 我们测试用的源代码长度不会超过 1M, 可以假设测试数据不会出现这种情况 如果学生乐意, 也可以让自己的编译器支持比 1M 更大的文件, 或者也可以在源代码超过这个长度之后报错, 拒绝编译 总之, 未定义 = 这种情况不可能发生 所以在提交新测试数据用于测试程序的时候, 也要注意不能将含有未定义情况的程序交上来 2 程序结构 Mx* 语言由以下要素构成 函数定义 (function definition) 类定义 (class definition) main 函数是 Mx* 程序的顶层结构 (toplevel) 的一部分 程序先按照顺序初始化所有全局变量, 然后从 main 函数开始执行 main 函数没有参数, 返回值为整数 一个程序可以没有 main 函数 全局变量声明 接口定义 (interface definition) 是未定义的 例 1: int main() { println("too young too simple."); return 0; 例 2: // 函数调用在顶层结构后 int main() { int i; for (i = 0; i < 3; i++) angry(); return 0; void angry() { print("i'm angry!\n"); 例 3: int Wallace = 1 << 10; 1

2 class sometimes { int naive; void make_money() { this.naive++; int main() { sometimes keep = new sometimes; keep.naive = 0; while (getint() < Wallace) { keep.make_money(); return 0; 3 文法规则 3.1 源文件编码 ACSII 编码, 区分大小写 中文字符是未定义的 3.2 关键字 Reserved Keywords bool int string null void true false if for while break continue return new class this 3.3 空白字符的处理空格 制表符 回车符和换行符在源文件中除了区分词素 (Token) 外没有其他含义 3.4 注释从 // 开始到本行结束的内容都会被作为注释 类似于 /**/ 的注释是未定义的 3.5 标识符标识符的第一个字符必须是英文字母, 第二个字符开始可以是英文字母 数字或者下划线 标识符区分大小写 长度超过 64 个字符的标识符是未定义的 3.6 常量 逻辑常量 true 为真,false 为假 整数常量整数常量以十进制表示 整数常量不设负数, 负数可以由正数取负号得到 编译器至少应该能处理大小范围在 [ 2 31, 2 31 ) 内的整数 首位为 0 的整数常量是未定义的, 大小超过上述范围的整数是未定义的 字符串常量字符串常量是由双引号括起来的字符串 字符串长度最小为 0, 超过 255 长度的字符串是未定义的 字符串中的所有字符必须是可示字符 (printable character), 空格或者转义字符中的一种 转义字符有三个 :\n 表示换行符,\\ 表示反斜杠,\ 表示双引号 其余出现在 C++ 语言里的转义字符是未定义的 空值常量 null 用来表示引用类型没有指向任何值 2

3 3.6.5 数组常量 未定义 4.7 分量运算符. 4 运算符 4.1 算术运算符 + - * / % 4.2 关系运算符 < > ==!= >= <= 4.3 逻辑运算符 &&! 4.4 位运算符 << >> ~ ^ & 定义右移为算术右移 例如 >> 3 == 赋值运算符 = 赋值运算符的结果是未定义的 之所以这么做, 是方便大家能用两种常见的方法处理赋值运算符 : 或者可以像 C 语言一样支持连续赋值, 比如 a=b=c; 也可以定义赋值运算符的结果类型是 void, 这样可以避免写出 if (a=b) 这样的代码 其他类似于 += 的 augmented assignment 的运算是未定义的 4.6 自增运算符和自减运算符 下标运算符 [] 4.9 括号 () 圆括号可以用于 calling functions 和 subexpression grouping 4.10 优先级和 C 语言一致 运算符的优先级从高到低大致是 : 单目运算符 算术运算符 关系运算符 逻辑运算符 条件运算符 赋值运算符 5 数据类型 5.1 基础类型 bool 类型略 int 类型略 void 类型 void 类型是用来表示函数没有返回值的特殊类型 只能在定义函数的返回值类型时使用 如果想说明一个函数没有参数, 不必写 void, 直接让参数列表为空即可 string 类型字符串类型属于引用类型 字符串本身不能改变 (immutable) 3

4 5.2 复合类型 数组数组是可以动态创建的引用类型, 长度无需在声明时确定 数组长度超过 是未定义的 string[] vec; vec = new string[10]; 注意 java 声明数组时, 既可以写 int[] a, 也可以写 int a[], 但我们不支持后者 数组的内建方法 int size() 该方法可以返回数组的长度 如果数组为 null, 结果是未定义的 在 14 级里, 这个文法糖产生的效果是未定义的 支持交错数组的主流语言中,C# 不支持这么做,Java 支持 为了方便, 从 15 级开始, 我们就支持这种文法糖吧 6 类 类的定义通过以下形式 class 类名 { 类型 1 字段名 1; 类型 2 字段名 2; 类型 3 函数名 ( 参数序列 ) { 各类语句 交错数组我们使用交错数组 (Jagged Array) 来达到多维数组的效果 交错数组就是数组的数组 交错数组的申明方法和 C# 保持一致 int[][] matrix; 交错数组的创建语句如下 : int[][] graph = new int[3][]; graph[0] = null; graph[1] = new int[10]; graph[2] = new int[30]; 需要先创建最外层数组的空间, 然后再创建内层数组的空间 方便声明多维数组的文法糖 int[][] matrix = new int[3][4]; 6.1 用户自定义类的方法类似于函数 6.2 构造函数注意函数和类的重载是未定义的! 也就是说, 标准测试集里, 应该只有一种构造函数, 就是默认不带参数的构造函数 对于欲求不满的同学, 如果想实现构造函数重载, 请尽管干吧 6.3 未定义的东西以下面向对象的基本特性都是未定义的 private 修饰符 继承 抽象类或接口 4

5 多态 成员的默认初始化表达式 析构函数 7 表达式 7.1 单目表达式单目表达式有常量, 标识符变量名 等等 7.2 双目表达式似乎不需要定义得太详细, 大家都懂的 8 语句 8.1 声明语句类型变量名 ; 或者类型变量名 = 初始表达式 ; Java 约定, 如果没有初始表达式, 则变量的初始值为 0 或 null, 我们对此类行为没有定义 也就是说, 标准测试集里的程序, 应该保证变量在使用前先被赋值了, 不然就不是一个合格的测试点 8.2 表达式语句表达式 ; 8.3 条件语句 if ( 表达式 1) 语句 1 else if ( 表达式 2) 语句 2 else 语句 3 判断表达式不能为空, 且类型必须为 bool 8.4 循环语句 while ( 表达式 ) 语句 while 的判断表达式不能为空, 且类型必须为 bool for ( 表达式 1; 表达式 2; 表达式 3) 语句 for 语句的表达式比较特殊, 判断表达式可以为空, 但如果不空的情况下, 类型必须为 bool 8.5 跳转语句 return 表达式 ; break; continue; 9 函数 9.1 函数定义 类型函数名 ( 参数序列 ) { Mx* 没有方法声明函数的签名, 也不支持在一个函 数内嵌套申明另一个子函数或类 9.2 内建函数 内建函数是指系统直接提供给用户的函数, 不 需要申明就可以使用 5

6 void print(string str); 向标准输出流中输出字符串 str void println(string str); 向标准输出流中输出字符串 str, 并在结尾处加上换行符 string getstring(); 从标准输入流里读取一行字符并返回 int getint(); 从标准输入流里读取一个整数并返回, 如果输入流里并不是一个合法的整数, 结果是未定义的 string tostring(int i); 将一个整数转化为字符串 10 字符串 // 错误! 字符串不能赋值 null string str = null; // 正确 string[] str_arr = null; 10.1 涉及字符串的运算符的语义 + 表示两个字符串的拼接 == 比较的是两个字符串内容是否完全一致, 而不是比较内存地址 < 比较字典序大小, 其余关系运算符同理 其他运算符的表现是未定义的 10.2 字符串的内建方法 int length() 返回字符串长度 string substring(int left, int right) 返回下标从 left 开始到 right 结束的子串 int parseint(); 返回一个整数, 这个整数应该是该字符串的最长前缀 如果该字符串没有一个前缀是整数, 结果未定义 如果该整数超界, 结果也未定义 int ord(int pos); 返回字符串中的第 pos 位上的字符的 ASCII 码 位置从 0 开始编号 10.3 字符串常数的内建方法形如 "Four score and seven years ago".length(); 这样的表达式, 所产生的效果是未定义的 大家可以认为这是个语法错误, 或者也可以返回该字符串常数的长度 11 null 的用法 null 表示数组或者某个对象为空, 不能用在 int, bool 和 string 上 : 如果数组已经为空, 再引用其某个下标, 结果是未定义的 12 左值的定义 关于左值的定义, 如果直接继承 C 语言对于左值的定义, 会有一些问题 ( 因为 C 语言的结构类型是可以存在栈里的 所以直接复制会带来歧义 ) 6

7 我们参考的是 Java 的官方说明手册 函数和类的声明都应该在顶层, 作用域为全局, 支持前向引用 (forward reference) se7/html/jls-4.html#jls 首先,Java 的左值不称作左值, 而是称为 variable( 见该文档 Evaluation, Denotation, and Result 的注释 ) 简单来说 Java 的左值可以是以下几种 : 14 命名空间所有符号共享一个命名空间, 所以在同一个作 用域里, 变量, 函数, 和 class, 都不能同名 不同 Method parameters name argument values 作用域的时候, 内层作用域可以遮蔽外层作用域的 passed to a method( 函数的形参 ) 名字 Local variables are declared by local variable declaration 函数重载或类的重载, 都是未定义的 statements( 局部变量 ) An instance variable is a field declared within a class declaration( 类的一个成员 ) Array components are unnamed variables that are created and initialized to default values whenever a new object that is an array is created ( 数组的一个元素 ) 我们要求语言至少能支持上述四种类型作为左值 C++ 支持更多的左值形式, 对此, 我们的语言是未 定义的 13 作用域规则 Scope Rule 一个符号起作用的那一段程序区域称为这个变量的作用域 在一段语句中, 由 { 和 组成的块会引进一个新的作用域 用户定义函数入口会引入一个新的作用域 用户定义类的入口会引入一个新的作用域, 该作用域里申明的所用成员, 作用域为整个类 全局变量和局部变量不支持前向引用, 作用域为声明开始的位置直到最近的一个块的结束位置 7