JML起步--使用JML改进你的Java程序(3)

2019-11-18 13:17:47

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供稿：网友

　　请大家回忆一下代码段2中pop()方法的后处理代码：
　　
　　ensures
　　
　　elementsInQueue.equals(((JMLObjectBag)
　　
　　　　　　　　 /old(elementsInQueue))
　　
　　　　　　　　　　　　　　　 .remove(/result)) &&
　　
　　/result.equals(/old(peek()));
　　
　　这里我们说有一个副作用，那就是在从elementsInQueue删除一个元素的时候会有副作用。事实上，这里还可能有其他的副作用。比方说，一个pop()方法的具体实现中假如修改了m_isMinHeap的值，那么就把排序方法从一个小顶堆变成了大顶堆。只要这种修改能够返回正确结果，就不会引起运行期间的断言检查异常，可是这个却事实上削弱了JML行为规范的作用。我们可以加强后置条件，不答应除了修改elementsInQueue以外的任何改变，请看下面的代码：
　　
　　代码断7　　加强的后置条件
　　
　　ensures
　　
　　elementsInQueue.equals(((JMLObjectBag)
　　
　　　　　　　　/old(elementsInQueue))
　　
　　　　　　　　　　　　　　　 .remove(/result)) &&
　　
　　/result.equals(/old(peek())) &&
　　
　　isMinimumHeap == /old(isMinimumHeap) &&
　　
　　comparator == /old(comparator);
　　
　　从中我们可以看出，通过加入形如x == /old(x)的语句，我们可以消除变量x发生改变的副作用。可是有一个问题，假如用这种办法，每一个方法在它的后置条件都要为每一个变量加上这么一句，这样就会导致行为规范的混乱。而且假如我们给一个类增加一个成员的变量的话，那么我们就得在这个类的所有方法的后处理规范中增加一句，这将让维护变得异常困难。 JML通过引入assignable语句提供了一种更好地解决方案。
　　
　　assignable 语句
　　使用assignable语句，我们可以这样完成pop()方法的后置条件：
　　
　　代码段8　　在方法的行为规范中使用assignable语句
　　
　　/*@
　　
　　　 @ public normal_behavior
　　
　　　 @　 requires ! isEmpty();
　　
　　　 @　 assignable elementsInQueue;
　　
　　　 @　 ensures
　　
　　　 @　　 elementsInQueue.equals(((JMLObjectBag)
　　
　　　 @　　　　　/old(elementsInQueue))
　　
　　　 @　　　　　　　　　　　　.remove(/result)) &&
　　
　　　 @　　 /result.equals(/old(peek()));
　　
　　　 @*/
　　
　　Object pop() throws NoSUChElementException;
　　
　　只有在assignable语句中列出的变量才能在一个方法的实现中修改。上面pop()方法的assignable语句的意思是在pop()方法的实现中可以修改elementsInQueue的值，除此之外的其他变量，比如isMinimumHeap、comparator等等都不可以修改。假如你在pop()方法的实现中修改了m_isMinHeap的值，那么编译的时候就会产生一个错误。（不过当前的JML编译器尚没有支持这个，也就是没有检查在方法的实现中，是否只修改在assignable语句中指定的变量。）
　　
　　修改规则
　　我们前面说只有在assignable语句中列出的变量才能在一个方法的实现中修改，这其实是有点简化的说法。事实上，假如以下任意一个条件是 true，该规则就答应方法修改一个变量（loc）：
　　
　　assignable语句中显式列出loc 。
　　assignable语句中列出的变量依靠于loc。（比如说假如我们声明“assignable isMinimumHeap;” ，因为模型域isMinimumHeap依靠于具体域m_isMinHeap，所以该 assignable语句意味着方法不仅可以修改显式声明的isMinimumHeap，而且还能修改m_isMinHeap。）
　　方法开始执行时loc尚没有分配。
　　loc 是方法的局部变量或者是方法的形式参数。
　　最后一种情况答应一个方法修改它的参数，即使这个参数没有显式地出现在assignable语句中。粗略一看，这个似乎答应一个方法通过参数传递答应它的调用者修改变量的值。比方说，有一个方法foo(Bar obj)，它里面有一个语句obj = anotherBar。不过虽然这个语句修改了obj的值，却不会影响到foo()的调用者，因为虽然这两个obj都是指向一个Bar对象，而且具有一样的名字，foo()方法中的此obj实际上与foo()的调用者中的彼obj是不同的（译者注：关于这一点，请参考java中索引与对象的概念）。
　　
　　现在我们考虑假如方法foo(Bar obj)里面有一个语句obj.x = 17会怎么样？这个将显式地改变调用者中的变量。这是有问题的。assignable 语句的规则答应一个方法不需要在assignable 语句中声明就可以修改传入参数的值，不过它并不答应修改参数的成员变量，具体在这里来说，就是不答应修改obj.x的值。假如你希望在foo()方法中修改obj.x的值，你就必须在assignable 语句中声明，你可以写assignable obj.x; 。
　　
　　assignable 语句中可以使用两个JML要害字，/nothing和/everything。我们可以通过assignable /nothing 语句来表明一个方法没有任何副作用；同样，我们可以通过assignable /everything语句来表明我们的方法可以修改一切变量的值。早先我们使用了一个JML要害字pure，它就等同于使用assignable /nothing; 。

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