ภาษาเครื่อง

1. บทที่ 5 ภาษาเครื่อง Flow of Control สายงานของการควบคุม

2. Control Flow (Flow of Control) • หมายถึง ลำดับของการประมวลผลคำสั่งหรือชุดคำสั่งย่อยได้เปลี่ยนแปลงไปจากลำดับปกติ • Control Flow Statements หมายถึง คำสั่งที่เมื่อถูกประมวลผลแล้ว จะทำให้ลำดับการประมวลผลในลำดับถัดไปจากปกติ เปลี่ยนแปลงลำดับทิศทางไปจากเดิม • โปรแกรมภาษาเครื่องหรือโปรแกรมภาษาแอสเซมบลี คำสั่งควบคุมสายงาน(control flow instructions)จะเป็นการเปลี่ยนแปลงค่าเลขที่อยู่ใน program counter. • หน่วยประมวลผลกลางทั่วไป คำสั่งควบคุมสายงานมักจัดแบ่งออกเป็นสองกลุ่มคือกระโดดแบบมีเงื่อนไข (Conditional Branches) และแบบไม่มีเงื่อนไข (Unconditional Branches) บางครั้งอาจใช้คำสั่งว่า jumps แทน).

3. ประเภทของสายงานการควบคุมประเภทของสายงานการควบคุม Type of Control Flow • continuation at a different statement (jump), • executing a set of statements only if some condition is met (choice), • executing a set of statements zero or more times, until some condition is met (loop), • executing a set of distant statements, after which the flow of control may possibly return (subroutines, coroutines, and continuations), • stopping the program, preventing any further execution (halt). แต่ละภาษาคอมพิวเตอร์อาจใช้รูปแบบของคำสั่งที่แตกต่างกันไป

4. Primitive • Labels • Line Numbers ในภาษา Fortran, BASIC 10 LET X = 3 20 PRINT X • Identifier ในภาษา C, Ada Success: printf ("The operation was successful.\n"); • ภาษา Algol 60 อนุญาตให้ใช้ได้ทั้งสองอย่าง • GOTO unconditional transfer of control. • goto label

5. Primitive • Subroutines • อาจใช้ชื่อเรียกเป็นอย่างอื่น เช่น routines, procedures, functions (ส่งค่าผลลัพธ์กลับ) หรือ methods (โดยเฉพาะกับ classes หรือ type classes). • ทศวรรษที่ 1950's, คอมพิวเตอร์มีหน่วยความจำที่จำกัด จึงต้องเขียนโปรแกรมหรือชุดคำสั่งย่อยด้วยขนาดที่เหมาะสม เพื่อให้สามารถเรียกใช้ซ้ำหลายๆ ครั้งได้ในโปรแกรม. • แต่ปัจจุบันชุดคำสั่งย่อยช่วยทำให้โปรแกรมมีโครงสร้างที่ดีขึ้น เช่น ช่วยซ่อนขั้นตอนวิธีของการทำงานไว้ด้านหลัง หรือซ่อนการเรียกใช้ข้อมูลพิเศษเฉพาะไว้ส่วนหลัง นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถแบ่งงานการเขียนโปรแกรมขนาดใหญ่ โดยผู้เขียนโปรแกรมหลายๆ คนสามารถทำงานคู่ขนานไปพร้อมกันได้ในลักษณะของการจัดแบ่งงานออกเป็นโมดูล (Modularity)

6. Control Structures • No final keyword: Algol 60, C, C++, Haskell, Java, Pascal, Perl, PHP, PL/I, Python.Such languages need some way of grouping statements together: • Algol 60 and Pascal:begin ... end • C, C++, Java, Perl, and PHP: curly brackets{ ... } • PL/1:DO ... END • Python: uses indentation level (see Off-side rule) • Haskell:either indentation level or curly brackets can be used, and they can be freely mixed

7. Control Structures • Final keyword:Ada, Algol 68, Modula-2, Fortran 77, Visual Basic.The forms of the final keyword vary: • Ada:final keyword is end + space + initial keyword e.g.if ... end if, loop ... end loop • Algol 68:initial keyword spelled backwards e.g.if ... fi, case ... esac • Fortran 77: final keyword is end + initial keyword e.g.IF ... ENDIF, DO ... ENDDO • Modula-2: same final keyword end for everything • Visual Basic:every control structure has its own keyword.If ... End If; For ... Next; Do ... Loop

8. Structure Programming • Sequence Structure • Selection Structure • IF-Then-Else Structure • Switch or Case Structure • Iterative Structure (Loop) • Do-While Structure • Do-Until Structure

9. Sequence Structure One Entry Process A Process B One Exit

10. IF-Then-Else Structure One Entry False True condition Process A Process B One Exit

11. Case Structure One Entry Case 1 2 3 N Process Process Process Process . . . One Exit

12. Do-While Structure Pre-Test One Entry Process False False condition True One Exit

13. Do-Until Structure Post-Test One Entry Repeat, For…Next Process True True condition False One Exit

14. Count-controlled loops • FOR I = 1 TO N xxx NEXT I • DO I = 1,N xxx END DO for I := 1 to N do begin xxx end; for ( I=1; I<=N; ++I ){ xxx }

15. Condition-controlled loops • DO WHILE (Test) xxx END DO • WHILE (Test) { xxx } Repeat xxx Until test; do xxx while (test)

16. Collection-controlled loops • บางภาษาคอมพิวเตอร์ (e.g. Ada, Smalltalk, Perl, Java, C#, Visual Basic) มีโครงสร้าง การวนซ้ำแบบพิเศษกับแต่ละสมาชิกภายในเซ็ตหรือ array ได้ someCollection do: [:eachElement |xxx]. foreach someArray { xxx } Collection<String> coll; for (String s : coll) {} foreach (string s in myStringCollection) { xxx }

17. Infinite Loops • Sometimes it is desirable for a program to loop forever, or until an exceptional condition such as an error arises. For instance, an event-driven program may be intended to loop forever handling events as they occur, only stopping when the process is killed by the operator. • หรือบางครั้งหากไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าใดๆ เลยในการวนซ้ำ ก็สามารถนำมาใช้เป็นเหตุให้ยกเลิกการวนซ้ำได้

18. Continuation with next Iteration • บางครั้งต้องการข้ามบรรทัดคำสั่งภายใน Loop เพื่อให้ วนซ้ำต่อไปเลย • บางภาษาจะใช้คำสั่ง continueหรือคำสั่งskip • The effect is to prematurely terminate the innermost loop body and then resume as normal with the next iteration. • If the iteration is the last one in the loop, the effect is to terminate the entire loop early.

19. Early exit from loops • คำสั่ง break หรือคำสั่ง exit สั่งให้หยุดการวนซ้ำในทันทีแล้วไปทำงานที่คำสั่งถัดไปจากชุดของคำสั่งวนซ้ำต่อไป • จึงนิยมนำไปประยุกต์ใช้กับงานค้นหาข้อมูลในตาราง เมื่อค้นหาพบแล้วโดยชุดคำสั่งวนซ้ำ จะกระโดดออกจาก การวนซ้ำในทันทีโดยไม่ต้องเสียเวลาการวนซ้ำจนจบรอบ

20. Early exit from loops Example with Ada.Text IO; with Ada.Integer Text IO; procedurePrint_Squaresis X : Integer; begin Read_Data : loop Ada.Integer Text IO.Get(X); if X = 0; then exitRead_Data; end if; Ada.Text IO.Put (X * X); Ada.Text IO.New_Line; end loop Read_Data; endPrint_Squares; Ada

21. Early exit from loops Example for n in set_of_numbers: if isprime(n): print "Set contains a prime number" break else: print "Set did not contain any prime numbers" Python

22. Structured non-local control flow • Many programming languages, particularly those which favor more dynamic styles of programming, offer constructs for non-local control flow. These cause the flow of execution to jump out of a given context and resume at some predeclared point. Exceptions, conditions, and continuations are three common sorts of non-local control constructs.

23. Conditions PL/I • PL/Ihas some 22 standard conditions (e.g. ZERODIVIDE SUBSCRIPTRANGE ENDFILE) which can be RAISEd and which can be intercepted by: ON condition action; Programmers can also define and use their own named conditions. • Like the unstructured if only one statement can be specified so in many cases a GOTO is needed to decide where flow of control should resume. ONconditionGOTO label

24. Exceptions C • Modern languages have a structured construct for exception handling which does not rely on the use of GOTO: try{ xxx1// Somewhere in here xxx2// use: '''throw''' someValue; xxx3 }catch (someClass & someId) { // catch value of someClass actionForSomeClass }catch (someType & anotherId) { // catch value of someType actionForSomeType }catch (...) {// catch anything not already caught actionForAnythingElse }

25. Exceptions C# FileStream stm = null; // C# example try { stm = new FileStream ("logfile.txt", FileMode. Create); return ProcessStuff(stm); // may throw an exception } finally { if (stm != null) stm. Close(); } using (FileStream stm = new FileStream ("logfile.txt", FileMode. Create)) { return ProcessStuff(stm); // may throw an exception }

26. Exceptions C# try setmyNumber to myNumber / 0 onerror e number n from f to t partial result pr if ( e = "Can't divide by zero" ) then display dialog "You idiot!" endtry

27. Multiple early exit/exit from nested loops Ada exitwhenEventA or EventB or EventC; xxx exits EventA: actionA EventB: actionB EventC: actionC endexit;

28. Multiple early exit/exit from nested loops Ada exitwhen found or missing; for I := 1 to N do for J := 1 to M do if table[I,J] = target then found; missing; exits found: print ("item is in table"); missing: print ("item is not in table"); endexit;

29. Non-local control flow cross reference

30. Loop system cross reference table

31. จบบริบูรณ์ บทที่ 5 ภาษาเครื่อง Machine Language