说在前头

• 本系列教程将会通过提问的方式来完成整个学习过程，因为当你能够提出一个好问题，你才能找到自己哪里不懂，然后去解决它，这样你就学会了。
• 所以当你想学习一门新的知识的时候，请先问问自己，哪里不会，如果你自己不知道自己哪里有问题，那么就没办法学会这个新知识。
• 本教程的所有内容均来自于 youtube 的 Ada001 学习教程，Ada002 学习教程 这好像也是全网唯一的 Ada 学习教程。

为什么学习 ada 语言呢？它与其他语言的差异是什么？

• Ada是一种在特定领域中非常重要的编程语言。它的主要设计目标是支持大型，长寿命，高可靠性的系统开发。Ada在包括航天、防务、交通、医疗设备等关键性领域得到广泛应用，因为它的设计目标和特性非常适应这些领域的需求。

• 学习Ada编程语言有以下几个原因：

  • 可靠性和安全性： Ada是为了提高可靠性和安全性而设计的。例如，Ada有很强的类型检查，这可以在编译时捕获许多错误。Ada还有各种特性来支持并发和实时编程，这在需要高度可靠的系统中很重要。
  • 长寿命项目： Ada的设计使其非常适合长寿命项目。例如，Ada有很好的支持模块化和信息隐藏，这可以帮助管理大型代码库。此外，Ada语言的稳定性也有助于保证长期项目的持续性。
  • 高性能： Ada提供了一些特性，可以帮助开发人员更好地控制程序的性能。例如，Ada支持低级别的编程，允许程序员直接操作硬件。

• 与其他编程语言相比，Ada的一些显著差异包括：

  • 强类型： Ada有非常严格的类型系统，这可以帮助预防许多常见的编程错误。
  • 包和子程序规格： Ada语言强调软件工程原则，例如信息隐藏、模块化和抽象。Ada使用包（package）来组织相关的类型和子程序，而子程序规格和实现的分离则提供了清晰的接口和实现分离。
  • 并发和实时支持： Ada提供了对并发和实时系统的原生支持，这在许多其他语言中是缺失的或者作为库提供的。
  • 异常处理： Ada提供了一种结构化的异常处理机制，可以在出现错误时提供清晰的程序控制流。

命名

• 变量命名是 case insensitive 的：Hello=hello=HellO
• 必须以字母开头
• 以数字或者字母结尾
• 不能有连续的下划线

注释

数字

• ada 允许数字中出现下划线
  
• 数字允许使用 2-16进制的表达方式：
  
• 浮点数必须使用 . 不能省略，因为 ada 强数据类型，严格区分浮点数和整数
  

变量

• 变量定义 变量名称 : 变量类型 ;
• 变量声明+赋值 变量名称 : 变量类型 := ... ;
• 声明多个变量 变量1, 变量2 : 变量类型 := ... ;
  
• 变量必须先声明后使用：
  

变量类型

• ada 中的任何类型都不会进行自动转换也不能混用，除非进行显式的数据类型转换
  
• ada 的全部类型
  

signed integers

Enumerations

Floating Points

• 需要注意的是：在 Ada 语言中，类型的精度（比如 Short_Integer 和 Long_Integer）通常取决于具体的编译器和目标平台。 Ada 规范并没有为 Short_Integer 或 Long_Integer 精确地规定位数。规范只要求 Short_Integer 的范围至少能覆盖 $-2^{1}5$ 到 $2^{15}-1$（即至少16位），而 Long_Integer 的范围至少能覆盖 $-2^{31}$ 到 $2^{31}-1$（即至少32位）。具体的位数可能会因为编译器和平台的不同而有所差异。

• 如果你要实现一个操作，而这个操作要指定特定的数据类型，那么你可以自己定义一个数据类型来覆盖你想测试的所有数据范围，例如：
  

• 同样的，enumeration 类型的数据也如此：
  

• 同样的也可以定义浮点型的数据类型：
  

  • type Distance is digits 10; 定义了一个叫做 Distance 的浮点类型。关键字 digits 指定了这个类型的有效数字位数，也就是精度。在这个例子中，Distance 类型的精度至少为 10 位数字。

  • type Temperature is digits 5 range -273.15 .. 1 000 000.0; 定义了一个叫做 Temperature 的浮点类型。这个类型的精度至少为 5 位数字。关键字 range 指定了这个类型的有效范围，可以接受的值在 -273.15 到 1 000 000.0 之间。如果试图将超出这个范围的值赋予 Temperature 类型的变量，Ada 的运行时系统将会抛出异常。

  • 这些类型定义使得你能够创建具有特定精度和范围限制的变量，这对于数值计算和物理测量等场景非常有用。

  • 如果你指定的精度位数太高，那么 Ada 编译器会拒绝贬义你的程序，同时，对于浮点数的数据类型来说，尽量不要使用 range 语句来设定范围，因为代价很大。

类型重用（继承）

类型转换

• 类型的转换必须是显式的，ada 不会进行任何隐式的类型转换
  
• 类型转换的时候需要注意类型的定义是否符合转换的要求：
  
  • 本图中 T1 定义的范围是 0-10， 而 T2 是 1-10
  • 因此当将 V1 强转成 T2 类型的时候，范围不符合，就报错

运算符

• 在 Ada 语言中，mod 和 rem 都是用于实现**模运算（也就是求余数）**的操作符，但是他们在处理负数时的行为不同。

mod: mod 操作符在 Ada 中执行的是数学上的模运算。它的结果总是非负的。例如，-7 mod 5 会得到 3，因为 -7 可以被表达为 -2 * 5 + 3。

rem: rem 操作符执行的是“余数”运算，其结果的符号和被除数相同。例如，-7 rem 5 会得到 -2，因为 -7 可以被表达为 -1 * 5 - 2。

这两个操作符的这种行为和其他一些编程语言（如 Python）中的模运算操作符的行为是不同的。在使用它们的时候，需要特别注意负数的处理。

属性（Attributes）

• 在 Ada 语言中，属性（attributes）是一种特殊的结构，用于从某个实体中提取特定的信息或者执行特定的操作。实体可以是一个对象、类型、子程序等。

• 每个属性都由一个名字和一个前缀组成，前缀通常是类型的名称，而名字则描述了要获取的信息或要执行的操作。属性通过单引号（'）来访问，格式为 Prefix'Attribute。

• 例如，假设你有一个数组 A，你可以使用 A'Length 来获取这个数组的长度。

• Ada 提供了许多内置的属性，比如：

  • 'First 和 'Last：获取一个范围或数组的首个和最后一个元素的索引。

  • 'Length：获取一个数组的长度。

  • 'Image：获取一个标量对象或类型的字符串表示。
    

  • 'Value：从字符串生成一个标量对象。

• 下面是一个只能用于处理浮点数的属性集合（attributes set)
  
• 如果将 floating 转成 integer 要用 rounding 而不要用 truncation

练习

• 修正版本：

  V : Integer := 7;
  
  # 不需要再次声明 V 而是直接赋值
  V := V + 5;
  

• 这里的错误是新定义的数据类型 N 的范围太大了， 因此编译器会拒绝编译
  

• 在这个修正后的代码中，我们首先定义了一个类型为 Natural 的常量 ClassRoom，并将其初始化为 5。然后，我们定义了一个类型为 Natural 的变量 Next_ClassRoom，并将其初始化为 ClassRoom 的值加 1，即 6。

  什么时候需要加 constant 这个关键字进行限定呢？

  • 在 Ada 编程语言中，constant 关键字用于声明一个常量。一旦一个常量被初始化，它的值就不能再被改变。这个特性可以帮助避免在程序执行过程中意外地改变变量的值，增加代码的可读性和可维护性。

  • 你应该在以下情况下使用 constant 关键字：

    • 当你想定义一个在程序生命周期中保持不变的值时。例如，你可能想定义物理常数（如光速或派）、数学常数（如 π 或 e）或者应用程序特有的常数（如最大用户数量或默认超时时间）。

    • 当你想保护一个变量不被修改，防止在后续的代码中意外地改变它的值时。

  • 请注意，尽管 constant 关键字可以帮助提高代码的健壮性和可读性，但过度使用它可能会导致代码难以理解和维护。因此，你应该根据需要适当地使用它

• T2 继承了 T1 的类型，但是却扩展了 T1 的定义范围，这是不被允许的。T2 只能是 T1 的子集

• 下面是代码的执行步骤：

  • F 被初始化为 7.6， Div 被初始化为 10。

  • 在 begin 和 end 之间的代码块中，首先将 F 的值进行整型转换，Float 类型的 7.6 转为 Integer 类型后变为 7。

  • 之后 7 被 Div（即 10）整除，结果为 0，再将这个 0 转换为 Float 类型，结果仍为 0.0。

  • 最后，Put_Line 函数打印出 F 的值，因为 F 的值现在是 0.0，所以输出将会是 “0.0”。

• 在 Ada 中，'Val 和 'Value 是两个预定义的属性，它们都用于从一个表示形式转换到对应的类型。不过，它们在用法上有所不同。

• 'Val 是用来从整数或者字符类型转换到对应的枚举类型。例如，对于枚举类型 type T is (A, B, C);，你可以使用 T'Val(1) 来获取枚举类型的第二个值，也就是 B。

• 'Value 是用来从字符串转换到对应的类型。对于枚举类型 type T is (A, B, C);，你可以使用 T'Value("B") 来获取枚举类型的 B 值。

• 需要注意的是，'Value 只能接受字符串类型的参数，而 'Val 可以接受整数或者字符类型的参数。

type T is (A, B, C);

V1 : T := T'Val(1);  -- V1 = B
V2 : T := T'Value("B");  -- V2 = B

• ada 大小写不做区分
• ada 字符串中的空格会被 Value 属性自动删除

• ada 的range只接受递增的定义，因此这里的 T 其实是空集