Ada - SHA3实现的合理代码结构

Question

我使用SHA3规范作为Ada编程语言的学习示例。

规范包含一系列数据结构，调用排列，其中有七个，它们只有通过能够处理不同数量的数据才会有所不同。它们包含一个三维的“状态阵列”，其中第一个二维总是mod 5，第三维空间是mod N，其中N仅限于这几个值: 25、50、100、200、400、800和1600。

我通常认为使用泛型来区分每个包的变化，但区别是一个数字，而不是一个类型。

如何明智地设计包/记录类型？

我能想到的唯一方法就是简单地做一组显式类型..。

package Perm_25 is...
package Perm_50 is...
package Perm_100 is...
package Perm_200 is...
package Perm_400 is...
package Perm_800 is...
package Perm_1600 is...

显然，这是荒谬的，因为这很辛苦，需要我复制大量的代码，这将导致不一致。

另外，我不相信OOP在这里会有所帮助，因为除了某些数组维度之外，类型实际上并没有什么不同。

我应该如何处理这个问题？

编辑:感谢user @flyx让提示使用Static_Predicate子类型和区分的记录类型。使用这个建议，我成功地获得了下面的代码来编译..。

package body SHA3 is

  subtype Perm_w_Coeff_Type is Positive
    with Static_Predicate
      => Perm_w_Coeff_Type in 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 64;

  subtype Perm_l_Coeff_Type is Natural range 0 .. 6;

  type State_Array_Type is array (Natural range <>, Natural range <>, Natural range <>) of Boolean;

  -- (see FIPS202 section 3)
  type KECCAK_p_Permutation (bPW : b_Permutation_Width; numRounds : Positive; W_Coeff : Perm_w_Coeff_Type) is
    record
      b : b_Permutation_Width := bPW;


      -- initialise w based on a lookup table using b as its index
      -- (see FIPS202 section 3.1, table 1)
      w : Perm_w_Coeff_Type := (
          case bPW is
            when 25 => 1,
            when 50 => 2,
            when 100 => 4,
            when 200 => 8,
            when 400 => 16,
            when 800 => 32,
            when 1600 => 64
            );

      -- initialise l based on a lookup table using b as its index
      -- (see FIPS202 section 3.1, table 1)
      l : Perm_l_Coeff_Type := (
          case bPW is
            when 25 => 0,
            when 50 => 1,
            when 100 => 2,
            when 200 => 3,
            when 400 => 4,
            when 800 => 5,
            when 1600 => 6
            );

      n_sub_r : Positive := numRounds;

      State_Array : State_Array_Type (0 .. 4, 0 .. 4, 0 .. W_Coeff);
    end record;


  procedure Run is
  begin
    null;
  end Run;


end SHA3;

Answer 1

subtype Third_Dimension_Type is Natural with
  Static_Predicate => Third_Dimension_Type in 25 | 50 | 100 | 200 | 400 | 800 | 1600;

我不知道您所说的“前两个维度始终是mod 5”是什么意思，但假设它们有5个条目，结果的数据类型应该如下所示：

type Permutation (Third_Dimension : Third_Dimension_Type) is record
   State : array (1..5, 1..5, 1..Third_Dimension) of Item_Type;
end record;

请注意，您不能指定采用两个离散范围和一个不确定范围的数组类型(例如，Third_Dimension_Type range <>)，因此需要使用区分记录。

Answer 2

我没有回答你问题的细节，但我正在回答一些吸引我注意的问题:你说你不能使用泛型，因为变化的参数不是类型。但是，您可以用值参数化泛型(不是说这是最好的方法，而是可以这样做)：

generic
   Foo : Integer := 5; -- Or any other type.
package Bar is ...