Eiffel

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Eiffel

• Ein Vortrag im Rahmen des Seminars
• Programmiersprachen

Christian Niehaus
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Gliederung

• Entstehungsgeschichte von Eiffel
• Allgemeines zu Eiffel
• Besondere Aspekte von Eiffel
• Einfach- und Mehrfachvererbung
• Dynamisches Binden und Polymorphismus
• Selektiver Export von Features
• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Gliederung

• Entstehungsgeschichte von Eiffel
• Allgemeines zu Eiffel
• Besondere Aspekte von Eiffel
• Einfach- und Mehrfachvererbung
• Dynamisches Binden und Polymorphismus
• Selektiver Export von Features
• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Entstehungsgeschichte

• Entwickelt 1985 durch Bertrand Meyer und Jean
  Marc Nerson
• Namensgeber ist Gustave Eiffel, der Konstrukteur
  des Eiffelturms
• Streng objektorientierte Programmiersprache nach
  Vorbild von Simula
• Seit 1987 kommerzielle Vermarktung
• Heute zahlreiche frei verfügbare Eiffel-Compiler
  im Internet

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Gliederung

• Entstehungsgeschichte von Eiffel
• Allgemeines zu Eiffel
• Besondere Aspekte von Eiffel
• Einfach- und Mehrfachvererbung
• Dynamisches Binden und Polymorphismus
• Selektiver Export von Features
• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Allgemeines

• Compiler-Sprache
• Gehört zur Klasse der objektorientierten Sprachen
• Programm als System miteinander interagierender
  Klassen
• Unterstützung von
• (Mehrfach-) Vererbung
• Dynamisches Binden
• Polymorphismus
• Datenabstraktion / Abstrakte Klassen

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Allgemeines

• Fünf Basistypen INTEGER, REAL, DOUBLE,
  CHARACTER, BOOLEAN
• Alle anderen Datentypen müssen als Klassen
  realisiert werden
• Automatische Speicherverwaltung
• Automatische Zuweisung von Speicherbereichen an
  neu erstellte Objekte
• Automatische Bereinigung des Speichers mittels
  Garbage Collector

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Klassen

• Klasse besteht aus sog. Features
  (Methoden/Funktionen, Variablen und Konstanten)
• Alle Variablen sind Teil eines Objekts, keine
  globalen Variablen
• Auch Hauptprogramm in Form einer Klasse

class HELLO creation hello_world feature hello
_world is do print (Hello
World) end end
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Gliederung

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• Allgemeines zu Eiffel
• Besondere Aspekte von Eiffel
• Einfach- und Mehrfachvererbung
• Dynamisches Binden und Polymorphismus
• Selektiver Export von Features
• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Vererbung

• Kindklasse erbt die Features von Vaterklasse
• Immer Vererbung aller Features, kein selektives
  Erben nur einzelner Features
• Kindklasse ist konform zur Vaterklasse

Klasse AUTO ist konform zu Klasse FAHRZEUG Klasse
FAHRZEUG ist nicht konform zu Klasse AUTO Klasse
AUTO ist komform zu sich selbst Klasse FAHRZEUG
ist konform zu sich selbst
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Mehrfachvererbung

• Eine Klasse kann in Eiffel beliebig viele
  Vaterklassen haben
• Vererbungsgraph hat keine klassische Baumstruktur
  mehr

class STUDENTISCHE_HILFSKRAFT inherit STUDENT,
LEHRSTUHLMITARBEITER ...
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Möglichkeiten der Feature-Übernahme

• Unveränderte Übernahme von geerbten Features
• Umbenennen von geerbten Features (rename)
• Redefinition von geerbten Features (redefine)
• Effecting von geerbten Features
• Zusammenfügen von geerbten Features (join)
• undefine von geerbten Features

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Umbenennen von Features

• Feature erhält einen neuen Namen, unter dem es
  auch weitervererbt werden kann
• Alter Name des Features kann anderweitig vergeben
  werden
• Keine Änderung der Funktionalität

• Mögliche Gründe
• Name eines geerbten Features passt vom Sinn her
  nicht mehr in die Kindklasse
• Namenskonflikt durch Mehrfachvererbung

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Beispiel rename
class STUDENTISCHE_HILFSKRAFT inherit
STUDENT rename personennummer as
matrikelnummer inherit LEHRSTUHLMITARBEITER ren
ame personennummer as mitarbeiternummer end ....
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Redefinition von Features

• Änderung von
• Implementierung
• Signatur
• Zusicherungen eines Features
• Neue Signatur muss konform zur alten sein, d.h.
• Anzahl Parameter darf sich nicht ändern
• Neue Typen von Parametern und Rückgabewert müssen
  konform zu bisherigen Typen sein

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Beispiel Redefinition
class KREIS inherit ELLIPSE redefine berechn
e_umfang end feature berechne_umfang is
do -- hier neue Implementierung
einfügen ... end
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Effecting

• Implementieren eines sog. deferred Features
• Feature wird dadurch zu effektivem Feature
• Arbeitet nach denselben Regeln wie Redefinition
• Wird zusammen mit Redefinition unter dem
  Oberbegriff Redeklaration zusammengefasst

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Join

• Automatisches Zusammenfassen von mehreren
  geerbten deferred Features zu einem einzigen
  Feature
• Features müssen dabei identische Namen und
  Signaturen haben
• Zusammenfassen von Features mit unterschiedlichen
  Signaturen nicht möglich

berechne_alter
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undefine

• Zurückversetzen eines effektiven Features in den
  deffered Zustand
• Dabei keine Änderung der Signatur des Features

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• Einfach- und Mehrfachvererbung
• Dynamisches Binden und Polymorphismus
• Selektiver Export von Features
• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Statischer und dynamischer Typ

• Variable besteht Typ, Name und Wert
• Ist Typ eine Klasse, so besteht Wert aus einem
  Verweis auf ein Objekt
• Typ untergliedert sich dann in statischen und
  dynamischen Typ
• statischer Typ ist derjenige Typ, der bei
  Variablendeklarion festgelegt wurde
• dynamischer Typ ist der Typ desjenigen Objekts,
  auf das die Variable derzeit referenziert
• Statischer Typ ist während gesamter Laufzeit fest
• Dynamischer Typ kann sich während Laufzeit ändern

Variable
statischer Typ
dynamischer Typ
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Polymorphismus

• Statischer und dynamischer Typ müssen nicht
  übereinstimmen
• Variable kann während Laufzeit Objekte
  unterschiedlicher Typen annehmen
• Dynamischer Typ muss aber stets konform zu
  statischem Typ sein

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Beispiele Polymorphismus
Variable
Objekt
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Dynamisches Binden
bewegen
meinFahrzeug.bewegen
fahren
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Selektiver Export von Features

• Häufig sollen Features nicht für beliebige andere
  Objekte sichtbar sein
• Features können selektiv nur für Objekte
  bestimmter Klasse sichtbar gemacht werden
• Dazu Anpassung des Exportstatus
• Exportstatus eines Features kann bei dessen
  Deklaration mittels sog. Exportliste festgelegt
  werden

class A feature B, C x INTEGER y
REAL methode_1 is do ... end
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Beispiele Exportliste
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Änderung des Exportstatus

• Exportstatus wird an Unterklassen weitervererbt
• Exportstatus geerbter Features kann in der
  Unterklasse nachträglich geändert werden

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• Fehlerbehandlung und Exceptions
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Programming by Contract

• Dient der Korrektheit und Robustheit des
  erstellten Programms
• Kommunikation zwischen Objekten beruht auf sog.
  Zusicherungen

• Zusicherungen
• Präzise festgelegte Verpflichtungen zwischen
  aufrufender Routine (client) und aufgerufener
  Routine (supplier) Vertrag zwischen Client und
  Supplier
• Bestehen aus boolschen Ausdrücken
• Bei Nichterfüllung einer Zusicherung wird
  Exception geworfen

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Typen von Zusicherungen

• Vorbedingungen
• Nachbedingungen
• Klasseninvarianten
• Schleifenvarianten
• Schleifeninvarianten

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Vor- und Nachbedingungen
routine_1
routine_2
Vorbedingung
Programmlogik
Nachbedingung
Client
Supplier
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Beispiel Vor- und Nachbedingungen
sqrt (p REAL) REAL is
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Klasseninvariante

• Für gesamtes Objekt gültig (nicht für einzelne
  Routinen)
• Muss zu jedem Zeitpunkt erfüllt sein, zu dem von
  außerhalb auf das Objekt zugegriffen werden kann
• Gut geeignet für allgemeine Konsistenzbedingungen

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Schleifeninvariante

• Stellt korrekten Ablauf von Schleifen sicher
• Muss nach Schleifeninitialisierung sowie vor
  jedem Durchlauf erfüllt sein
• Nichterfüllen führt zu Abbruch der Schleife und
  Werfen einer Exception

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Schleifenvariante

• Stellt sicher, dass keine Endlosschleifen
  auftreten
• INTEGER-Ausdruck, der zu Beginn der Abarbeitung
  größer Null sein muss
• Muss bei jedem Schleifendurchlauf dekrementiert
  werden
• Hat Schleifenvariante Null erreicht, so bricht
  die Schleife ab

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• Einfach- und Mehrfachvererbung
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• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Fehlerbehandlung und Exceptions

• Bei Auftreten eines Fehlers wird sog. Exception
  geworfen
• Ohne spezielle Fehlerbehandlung führt Exception
  zu Abbruch der betreffenden Routine
• Ähnlich wie bei Java

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Fehlerbehandlung

• Fehlerbehandlung mittels sog. rescue-Block
• Frei implementierbares Codestück einer Routine
• Wird nur ausgeführt, wenn in betreffender Routine
  ein Fehler aufgetreten ist
• Geeignet z. B. zum erneuten Initialisieren von
  Variablen oder Sicherstellen von Invarianten

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Organisierte Panik
X
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retry-Anweisung

• Darf nur innerhalb eines rescue-Blocks stehen
• Bewirkt einen Neustart der gescheiterten Routine
• Allerdings keine automatische Neu-Initialisierung
  der Variablen
• Vor retry sollte in rescue-Block dafür gesorgt
  werden, dass Vorbedingungen und Invarianten
  erfüllt sind

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retry-Anweisung
X
43
retry-Anweisung
retry
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Beispiel retry-Anweisung
try_once_or_twice is local already_tried
BOOLEAN do if not already_tried
then method_1 else method_2 end rescue
if not already_tried then already_tried
true retry end end
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• Dynamisches Binden und Polymorphismus
• Selektiver Export von Features
• Programming by Contract
• Fehlerbehandlung und Exceptions
• Fazit

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Fazit

• Mächtige Sprache
• Dennoch schlanke, leicht erlernbare Syntax
• Schwerpunkt liegt auf Korrektheit und Robustheit
  des erstellten Codes
• Gute Wiederverwendbarkeit und Erweiterbarkeit von
  bestehendem Code
• sehr strenge Objektorientierung
• sehr komplexe Vererbungsbeziehungen durch
  Mehrfachvererbung

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Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit