И.Г. Головин, И.А. Волкова - Языки и методы программирования (1160773), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Крометого, по сравнению с конкурентами (такими, как C++ и С#) Javaболее простой язык. Он обладает большим набором библиотек иимеет множество реализаций. На мобильных платформах язык Javaявляется одним из основных средств разработки.Язык С#, появившийся в 1999 г., достаточно похож на Java (хотяимеются и серьезные отличия). В настоящее время он является основ­ным языком программирования для платформы .NET компанииMicrosoft.

Особенностью этой платформы является многоязычность.Все языки платформы поддерживают общеязыковую инфраструктуру(CLI — Common Language Infrastructure), которая включает в себя,в частности, общую систему типов (CTS — Common Type System).Все базисные типы языка C# имеют соответствующий аналог вCTS. В CLI входит также единый набор стандартных библиотек,следовательно, при переходе от языка к языку не надо изучать новые24библиотеки. Все языки транслируются в промежуточный код (IL —Intermediate Language). Отличие .NET от других систем с промежу­точными языками состоит в том, что код на IL не интерпретируется,а транслируется в двоичный машинный код непосредственно призагрузке программы на выполнение. Такая технология называетсядинамической трансляцией (JIT —just-in-time).В отличие от языков C++, Objective С, Delphi языки Java и C# из­начально проектировались как чистые объектно-ориентированныеязыки.Подробнее о генеалогии языков программирования см.

[4, 21].Заключая исторический очерк, отметим, что не существует «луч­шего» во всех отношениях языка программирования. У каждогоязыка есть свои достоинства и недостатки. В этой связи особенноактуально изучение основных концепций языков программированияв сравнении.Глава 3ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ языковПРОГРАММИРОВАНИЯ: ДАННЫЕ, ОПЕРАЦИИИ СВЯЗЫВАНИЕПрежде чем рассматривать основные понятия современных языковиндустриального программирования, обратимся к базисным поняти­ям, которые не зависят от стиля программирования и, следовательно,применимы к любым его языкам. Например, понятие «оператор»актуально только для императивных языков, поскольку основнымназначением оператора является изменение состояния (памяти, по­рядка выполнения и т.д.), т.е.

побочный эффект. В функциональномпрограммировании побочные эффекты запрещены, поэтому понятия«оператор» в чистом функциональном языке быть не может. Являетсяли универсальным понятие «класс»? Тоже нет, поскольку существуютобъектно-ориентированные языки, в которых нет такого понятия.К их числу относятся так называемые «прототипные» языки, напри­мер JavaScript [14, 16], Self, Ю.К фундаментальным понятиям любого языка программированияотносятся данные, операции и связывание.Любая компьютерная программа обрабатывает некоторые данные,причем процесс обработки включает в себя выполнение некоторыхопераций (вычислений) над этими данными.

Конкретная номенкла­тура данных и операций определяется каждым языком (входит в базисязыка — см. подразд. 1.3) и может сильно варьироваться. Например,язык JavaScript содержит единственный числовой тип Number, ко­торый включает в себя всевозможные представимые в компьютеречисла. Язык Java имеет два вещественных типа (double, float) и че­тыре целых (byte, short, int, long). В языке Ада можно определитьпотенциально бесконечное множество числовых типов, а в некоторыхязыках числового типа нет вообще (как правило, эти языки имеютстроковый тип данных, который может преобразовываться в числадля выполнения арифметических операций).Заметим, что данные и операции тесно связаны, иногда настолько,что можно говорить о дуализме данных и операций.В качестве примера такого дуализма рассмотрим строковый типданных.

Множество его значений — всевозможные последовательно­сти литер. Что такое «длина строки»? На первый взгляд — безуслов­но операция. Например, в языке С есть специальная библиотечнаяфункция strlen (s), которая вычисляет длину строки s. Так как26строка в С представляется последовательностью байтов, заканчиваю­щейся нулем, то длина строки всегда подразумевает вычисление, т.е.это операция. С другой стороны, во многих языках длина строки —это данные, хранимые вместе со строкой. Так что вызов функцииLen (s ) в языке Бейсик или функции Length (s ) в языке Delphi илиTurboPascal — это считывание соответствующей переменной из вну­треннего представления строки и, конечно, транслятор не вызываетв этом случае никакой функции и ничего не вычисляет.Другой пример дуализма данных и операций — использованиеподпрограммы-генератора данных (т.

е. вычисления) вместо храненияданных в какой-либо структуре.Понятие дуализма данных и операций отражено в ряде объектноориентированных языков программирования (С#, Delphi, VisualBasic) с помощью конструкции «свойство» (property). Свойство вы­глядит как единица данных с точки зрения пользователя и как парафункций с точки зрения реализации. Одна функция возвращаетзначение свойства, а другая устанавливает его, причем обе функциимогут выполнять довольно значительные вычисления. Подробнеемеханизм свойств рассматривается в гл.

7.Однако при проектировании новых типов данных вполне право­мерен следующий вопрос: что «первичнее», данные или операции?Современный взгляд на типы данных обеспечивает достаточнооднозначный ответ на этот вопрос: операции первичнее. Даже есличасть состояния объекта представляется как некоторая переменная(например, длина), то доступ к этой переменной должен предостав­ляться с помощью функции. Механизм свойств реализует эту точкузрения. Другими словами, пользователь нового типа данных не дол­жен зависеть от того, является ли свойство функцией (операцией)или переменной.

Понятно, что такая независимость достигается,если новый тип данных используется только посредством вызововфункций (подпрограмм), представляющих собой единственно до­ступные операции над типом. Такие типы данных, называемыеабстрактными, очень важны в современном программировании.Абстрактные типы данных в языках программирования рассматри­ваются в гл. 7.Каждый объект данных (иногда объекты данных называют пере­менными) характеризуется набором атрибутов. Полный набор атрибу­тов, конечно, специфичен для конкретного языка программирования,однако можно выбрать достаточно универсальный набор атрибутов[4], состоящий из шести элементов:• имя;• адрес;• тип;• значение;• время жизни;• область действия.27Перед обсуждением этого набора рассмотрим понятие связыва­ния, которое не менее важно, чем данные и операции, хотя и менееочевидно.Связывание — это процесс установления связи между элемен­том программы и конкретным атрибутом или характеристикой.

Какправило, связывание сводится к выбору атрибута из (конечного) на­бора атрибутов. Примеры связываний будут приведены далее. Времясвязывания — это момент установления этой связи. При этом нас,конечно, интересует не конкретное (астрономическое) время, а не­сколько основных видов времени связывания [25].Во время выполнения программы. В этом случае вид связыванияназывается динамическим и включает в себя следующие катего­рии:• при входе в блок (тело подпрограммы). Например, в этот мо­мент локальные переменные блока и формальные параметрыподпрограммы связываются с атрибутом-адресом.

Связываниефактических и формальных параметров тоже происходит в этотмомент. Такой способ связывания называется квазист ат ическим;• в произвольной точке программного кода. К этому виду связы­вания относится, например, связывание переменной и значения,происходящее во время выполнения оператора присваивания,а также связывание адреса и объекта данных при динамическомраспределении памяти и выбор обработчика исключительнойситуации при распространении исключения (см. гл. 9).При трансляции.

В этом случае вид связывания называется ста­тическим и подразделяется на следующие категории:• по выбору программиста. Это, например, связывание объектаданных с именем, а имени с типом (в языке, подобном Паскалю)и т.д.;• по выбору транслятора. Это, например, связывание относитель­ного адреса (не путайте с абсолютным) локальных переменных(в языке, подобном Паскалю или С).

Конкретный вариант такогосвязывания, как правило, определяется реализацией языка;• по выбору компоновщика (загрузчика, редактора связей). Всеиндустриальные языки допускают (или даже требуют) написаниемногомодульных программ. При ссылке на переменную или вы­зове подпрограммы из другого модуля связать конкретные адресас местом ссылки или вызова можно только на этапе компоновки,когда доступны все используемые модули и библиотеки и известених относительный порядок.Можно выделить также моменты связывания во время реализа­ции языка (например, выбор максимального и минимального зна­чений типа i n t при реализации транслятора с языка С) и во времяопределения языка (например, выбор номенклатуры типов данныхв языке).28Понимание семантики и времени конкретного связывания частоявляется решающим при освоении языка.

Например, отличие семан­тики виртуальных функций в языках C++ и C# от невиртуальных (см.подразд. 8.2) состоит только во времени связывания вызова функциис конкретной функцией класса. Для виртуальных функций (и привызове через ссылку или указатель) это время динамическое, а дляневиртуальных — статическое.Еще одно важное понятие, присутствующее в любых языках про­граммирования, — это имя.Имя — это строка символов, служащая для обозначения не­которой сущности в программе. В большинстве языков имя — этоидентификатор, т.е. последовательность букв и цифр, начинающаясяс буквы. Связывание сущности с именем, как правило, происходитстатически в специальных конструкциях языка, называемых объ­явлениями.

Такое вхождение имени в текст программы называетсяопределяющим. Подавляющее большинство индустриальных языковпрограммирования требует, чтобы определяющее вхождение име­ни всегда предшествовало его использованию (т. е. использующимвхождениям). Исключение делается только для указательного типав случае рекурсивных структур данных.

Например, в Паскале, С, C++допускается использующее вхождение имени типа, когда объявляетсяуказатель на тип (указатели рассматриваются в гл. 5):typedef struct link * plink;//имя plink еще не определено, но уже использу­етсяstruct link {int info; plink next;};Заметим, что не все объекты данных могут иметь имя.

Характеристики

Список файлов книги