4.10. Программа

Программа на языке CCP состоит из конечного набора определений предикатов. Для каждого определения правой частью является оператор суперпозиции (4.16), параллельный оператор (4.19) или условный оператор (4.20). Первичными конструкциями, используемыми для построения операторов, являются вызовы предикатов. Набор определений предикатов программы является замкнутым: вызываемые предикаты являются либо базисными, либо имеет определение в программе.

Имя определяемого предиката должно быть отлично от имен базисных предикатов, имен других определяемых предикатов, а также от имен типов, используемых в программе. Если в программе используется подмножество типа (4.3), то предикат, определяющий подмножество, должен быть базисным или определяемым.

Исполнение программы заключается в исполнении некоторого вызова предиката A(z: u), где A  имя предиката, определяемого в программе; z и u  наборы переменных. Исполнение программы реализуется следующей последовательностью операторов:

s = newSect(z, u); (4.32)

input(s[z]);

runCall(s, A(z: u));

output(s[u]) .

Здесь s  секция, состоящая из переменных наборов z и u. Оператор input реализует ввод некоторых значений набора z в секции s. Далее в секции s исполняется вызов предиката A(z: u).

Предикаты могут быть аргументами и результатами предикатов. Создание нового предиката реализуется вызовом генератора CONS(x, B: A), где CONS обозначает базисный предикат ConsPred или ConsArray, x  возможно пустой набор переменных, являющихся фиксируемыми аргументами предиката с именем B (см. разд. 4.8 и 4.9). Генератор создает предикат и присваивает его переменной A предикатного типа.

Для упрощения языка CCP будем считать, что в качестве B в генераторе нельзя использовать переменную предикатного типа. Если все же B  переменная предикатного типа, то можно построить эквивалентную программу следующим образом. Допустим, в некотором определении предиката имеется генератор CONS(y, C: B). Заменим этот генератор вызовом G(y : B, F) и добавим в программу два определения:

G(y : B, F) º CONS(y, C: B) || CONS(y, H: F) ;

H(y, x: A) º CONS(y, x, C: A) .

Если далее B передается аргументом некоторого вызова, то необходимо дополнительным параметром передать F. Наконец, мы можем заменить генератор CONS(x, B: A) эквивалентным вызовом F(x: A).

Другое упрощение в языке CCP: имя определяемого или базисного предиката может встречаться в качестве аргумента только в вызовах ConsPred и ConsArray. Если все же имя предиката встречается в вызове другого предиката, его можно эквивалентно заменить переменной предикатного типа.

Пусть в программе имеется вызов A(z: u), где A  переменная предикатного типа. Значением переменной A является предикат, генерируемый некоторым вызовом CONS(x, B: A). В качестве представителя значения удобнее использовать предикат B, который назовем заместителем для данного вхождения переменной A. Введем обозначение subs(A) для множества заместителей переменной A. Определим систему правил построения множества subs(A). Допустим, вызов A(z: u) входит в правую часть определения D(…A: …) º … A(…). В данном обозначении опускается вхождение другого вызова в правой части, опускаются вхождения аргументов и результатов предиката D, кроме аргумента A, причем считается, что A может находиться в любой позиции списка аргументов. Далее, пусть имеется вызов D(…C: …), где позиция переменной C соответствует позиции A. Тогда заместители переменной C являются также заместителями A. Данное правило действует также и для определения вида D(…A: ) º … H(…A:…). В итоге имеем:

Правило S1. Пусть имеется определение D(…A: …) º … A(…) или D(…A: …) º … H(…A:…) и вызов D(…C: …). Тогда заместители переменной C являются заместителями A.

При наличии генератора CONS(y, D: E) возможны неявные вызовы предиката D. Если D  subs(F) и имеется вызов F(…C: …), то при его исполнении может быть вызвано определение предиката D. Поэтому в правиле S1 вместе с явными вызовами D(…C: …) следует рассматривать и неявные вызовы F(…C: …), причем позиция C сдвигается на число фиксированных аргументов генератора. Через Calls(D) обозначим множество явных и неявных вызовов предиката D. Если в соответствии с правилом S1 для вхождения A(…) будет обнаружен заместитель B для переменной A, то вызов A(…) включается в множество Calls(B). Сформулируем оставшиеся правила.

Правило S2. Пусть имеется определение D(…) º C(…: A…); H(…A: …) или D(…) º C(…: A…); A(…). Тогда всякий заместитель переменной A для вхождения C(…: A…) является также заместителем A для вхождения H(…A: …) или A(…). Если для вхождения A(…) обнаружен заместитель B, то вызов A(…) включается в Calls(B).

Правило S3. Пусть имеется определение H(…: A…) º … C(…: A…), а также вызов H(…: E…) или неявный вызов F(…: E…). Тогда всякий заместитель E для вхождения H(…: E…) (или F(…: E…)) является также заместителем A для вхождения C(…: A…).

Правило S4. Пусть имеется вызов CONS(x, B: A). Тогда subs(A) = {B}.

Определим алгоритм построения заместителей переменных предикатного типа для произвольной программы. В начальный момент каждому вхождению любой переменной предикатного типа сопоставим пустое множество заместителей; для каждого определяемого предиката B множество Calls(B) определим набором явных вызовов B. На каждом шаге алгоритма по всей программе срабатывают правила S1S4 для определений предикатов и вызовов, удовлетворяющих описанным образцам; вызовы предикатов выбираются из текущих множеств Calls. Алгоритм завершается после конечного числа шагов при стабилизации множеств заместителей по всем вхождениям предикатных переменных.

Лемма 4.10. Имеется вызов A(z: u), где A  переменная предикатного типа. Допустим, значение A получено исполнением конструктора CONS(x, B: C), а затем передано в A через параметры вызовов. Тогда B  subs(A).

Замечание. Для вхождения A(z: u) не все элементы subs(A) достижимы при исполнении, поскольку, например, вызов A(z: u) может находиться внутри условного оператора.

Лемма 4.11. Имеется вызов A(z: u), где A  переменная предикатного типа. Тогда (Bsubs(A). Cons(B)) Þ Cons(A). Доказательство следует из лемм 4.7, 4.8, 4.10. □