Рассмотрим понятие и структуру системы программирования в целом, и языки в частности.
Системы программирования - это комплекс инструментальных программных средств, предназначенный для работы с программами на одном из языков программирования. Системы программирования предоставляют сервисные возможности программистам для разработки их собственных компьютерных программ.
В настоящее время разработка любого системного и прикладного программного обеспечения осуществляется с помощью систем программирования, в состав которых входят [10, c. 12]:
- трансляторы с языков высокого уровня;
- средства редактирования, компоновки и загрузки программ;
- макроассемблеры (машинно-ориентированные языки);
- отладчики машинных программ.
Системы программирования, как правило, включают в себя:
- текстовый редактор (Edit), осуществляющий функции записи и редактирования исходного текста программы;
- загрузчик программ (Load), позволяющий выбрать из директория нужный текстовый файл программы;
- запускатель программ (Run), осуществляющий процесс выполнения программы;
- компилятор (Compile), предназначенный для компиляции или интерпретации исходного текста программы в машинный код с диагностикой синтаксических и семантических (логических) ошибок;
- отладчик (Debug), выполняющий сервисные функции по отладке и тестированию программы;
- диспетчер файлов (File), предоставляющий возможность выполнять операции с файлами: сохранение, поиск, уничтожение.
Ядро системы программирования составляет язык. Существующие языки программирования можно разделить на две группы: процедурные и непроцедурные (рисунок 1).
Процедурные (или алгоритмические) программы представляют собой систему предписаний для решения конкретной задачи. Роль компьютера сводится к механическому выполнению этих предписаний.
Процедурные языки разделяют на языки низкого и высокого уровня [10, c. 154].
Языки низкого уровня (машинно-ориентированные) позволяют создавать программы из машинных кодов, обычно в шестнадцатеричной форме. С ними трудно работать, но созданные с их помощью высококвалифицированным программистом программы занимают меньше места в памяти и работают быстрее. С помощью этих языков удобнее разрабатывать системные программы, драйверы (программы для управления устройствами компьютера), некоторые другие виды программ.
Рис. 1. Общая классификация языков программирования.
Программы на языках высокого уровня близки к естественному (английскому) языку и представляют набор заданных команд. Перечислим наиболее известные системы программирования.
Фортран (FORmula TRANslating system - система трансляции формул); старейший и по сей день широко распространенный язык, особенно среди пользователей, которые занимаются численным моделированием. Это объясняется несколькими причинами [51, c. 125]:
- существованием огромных фондов прикладных программ на Фортране, накопленных за эти годы, а также наличием огромного количества программистов, эффективно использующих этот язык;
- наличием эффективных трансляторов Фортрана на всех типах ЭВМ, причем версии для различных машин достаточно стандартизированы и перенос программ с машины на машину, обычно не составляет больших трудностей;
- изначальной направленностью Фортрана на физико-математические и технические приложения; в частности, это проявилось в том, что в течение долгого времени он оставался единственным языком со встроенным комплексным типом переменных и большим набором встроенных функций для работы с такими переменными.
За прошедший период сформировалась новая методология и философия программирования. С начала 70-х годов Фортран подвергался заслуженной критике. Выпущенный в 1990 году транслятор MS-Fortran 5.0 практически полностью соответствует стандарту Fortran-90.
Большинство крупных научно-технических прикладных программ написано на Фортране потому, что он обладает переносимостью и устойчивостью, а также благодаря наличию встроенных математических и тригонометрических функций.
Бейсик (Basic - Beginner's All-Purpose Symbolic Instruction Code - «универсальный символический код инструкций для начинающих»). Прямой потомок Фортрана и до сих пор самый популярный язык программирования для персональных компьютеров. Появился Бейсик в 1963 году (назвать автора было бы трудно, но основная заслуга в его появлении, несомненно, принадлежит американцам Джону Кемени и Томасу Курцу). Как и любые преимущества, простота Бейсика оборачивалась, особенно в ранних версиях трудностями структурирования; кроме того, Бейсик не допускал рекурсию - интересный прием, позволяющий составлять эффективные и в то же время короткие программы.
Разработаны мощные компиляторы Бейсика, которые обеспечивают не только богатую лексику и высокое быстродействие, но и возможность структурного программирования. По мнению некоторых программистов, наиболее интересными версиями являются GWBASIC, Turbo-Basic и Quick Basic.
В свое время появление Quick Basic ознаменовало рождение второго поколения систем программирования на языке Бейсик. Он предоставлял возможность модульного и процедурного программирования, создания библиотек, компиляции готовых программ и прочее, что вывело его на уровень таких классических языков программирования, как Си, Паскаль, Фортран и др. Более того, в связи с отсутствием официального стандарта языка Бейсик, его реализация в виде Quick Basic стала фактическим стандартом. Безусловными лидерами среди различных версий Бейсика были Quick Basic 4.5 и PDS 7.1 фирмы Microsoft, появившиеся в конце 80-х годов [13, c. 6].
В 1960 году командой во главе с Петером Науром (Peter Naur) был создан язык программирования Algol. Этот язык дал начало целому семейству Алгол-подобных языков (важнейший представитель - Pascal). Алгол (ALGOrithmic Language - алгоритмический язык); сыграл большую роль в теории, но для практического программирования сейчас почти не используется.
ПЛ/1 (PL/I Programming Language - язык программирования первый) разработан в 1964-1965 годах фирмой IBM. ПЛ/1 относится к числу универсальных языков, т. е. позволяет решать задачи из разных областей: численные расчеты, текстовая обработка, экономические задачи и т. д. По своим возможностям он перекрывает такие языки, как Фортран, Алгол-60 (созданный для численных расчетов), Кобол (для экономических задач), хотя в силу ряда причин вытеснить эти языки ПЛ/1 не смог.
ПЛ/1 содержит все основные конструкции, характерные для так называемых языков высокого уровня, а также ряд специфичных средств, удобных для практического программирования. Язык напоминает конструктор с большим числом деталей - пользователю достаточно освоить только те части языка, которые ему практически необходимы.
Вместе с тем, ПЛ/1 имеет и ряд недостатков, затрудняющих изучение и использование языка. Основные из них таковы, во-первых, имеется много дублирующих друг друга средств их сложно запомнить, не ясно, что когда применять, кроме того, это снижает как скорость трансляции, так и скорость выполнения программ. Во-вторых, программы получаются не совсем машинно-независимыми [23, с. 168].
В 1972 году во время совместной работы с Кеном Томпсоном Сотрудник фирмы Bell Labs Денис Ритчи создал язык Си (С - «си»), как инструментальное средство для реализации операционной системы Unix, однако популярность этого языка быстро переросла рамки конкретной операционной системы и конкретных задач системного программирования.
В настоящее время любая инструментальная и операционная система не может считаться полной, если в ее состав не входит компилятор языка Си.
Ритчи не выдумывал Си просто из головы - прообразом служил язык Би разработанный Томпсоном. Язык программирования Си был разработан как инструмент для программистов-практиков. В соответствии с этим главной целью его автора было создание удобного и полезного во всех отношениях языка.
Си является орудием системного программиста и позволяет глубоко влезать в самые тонкие механизмы обработки информации на ЭВМ. Хотя язык требует от программиста высокой дисциплины, он не строг в формальных претензиях и допускает краткие формулировки.
Си - современный язык. Он включает в себя те управляющие конструкции, которые рекомендованы теорией и практикой программирования. Его структура побуждает программиста использовать в своей работе нисходящее проектирование, структурное программирование и пошаговую разработку модулей. В некотором смысле язык Си - самый универсальный, т.к. кроме набора средств, присущих современным языкам программирования высокого уровня (структурность, модульность, определенные типы данных). Большой набор операторов и средств требуют от программиста осторожности, аккуратности и хорошего знания языка со всеми иго преимуществами и недостатками [32, с. 140].
Язык C++ появился в начале 80-х годов, созданный Бьерном Страуструпом с первоначальной целью избавить себя и своих друзей от программирования на Си или различных других языках высокого уровня.
Очевидно, что больше всего C++ позаимствовал из языка Си, а также из непосредственного его предшественника языка BCPL. Эти заимствования обеспечили C++ мощными средствами низкого уровня, позволяющие решать сложные задачи системного программирования. Но что в первую очередь отличает C++ от Си - это разная степень внимания к типам и структурам данных. Это связанно с появлением понятий класса, производного класса и виртуальной функции, перенятых в свою очередь из языка Симула 67. Это дает в C++ более эффективные возможности для контроля типов и обеспечивает модульность программы.
По мнению автора языка, различие между идеологией Си и C++ заключается примерно в следующем: программа на Си отражает «способ мышления» процессора, а C++ - способ мышления программиста.
Главной целью создателя языка доктора Бьерна Страустрапа было оснащение языка С++ конструкциями, позволяющими увеличить производительность труда программистов и облегчить процесс овладения большими программными продуктами.
Абстракция, реализация, наследование и полиморфизм являются необходимыми свойствами которыми обладает язык С++, благодаря чему он не только универсален, как и язык Си, но и является объектным языком.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
