Вопрос38 Системы программирования— это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования

Языки системы программирования. Сюда относятся как языки программирования, предназна-ченные для записи алгоритмов (Паскаль, Фортран, С, Ассемблер и т.д.), так и другие языки,которые служат для управления самой системой программирования, например, так называе-мый командный язык (язык командных файлов).2 Другие языки, входящие в систему про-граммирования, могут предназначаться для автоматизации разработки больших программ(например, так называемый язык спецификации программ). Вы не должны здесь путать триразных понятия: язык (например, Ассемблер), программу на этом языке и компилятор, кото-рый переводит Ассемблерные программы (на объектный язык).

Процесс создания программы включает: Составление исходного кода программы (рис. 6.21) на языке программирования. Этап трансляции, необходимый для создания объектного кода программы. Построение загрузочного модуля, готового к исполнению. Все перечисленные выше действия требуют наличия специальных программных средств.

Совокупность этих программных средств входит в состав

системы программирования'. Текстовый редактор (необходимый для создания и

редактирования исходного кода программы на языке программирования).

Компилятор- для перевода с одного языка на другой (например, про-

грамма Ассемблера транслирует исходный модуль с языка Ассемблер на язык объектных

модулей). Редактор связей собирающие загрузочный модуль из объектных модулей в

схеме счёта со статической загрузкой и статическим связыванием. Отладчики помогающие пользователям в диалоговом режиме искать и исправлятьошибки в своих программах. Библиотеки функций, которые позволяют создавать и изменять файлы-библиотеки процедур(например, библиотеки динамическизагружаемых процедур DLL), файлы-библиотекимакроопределений, с которыми мы вскоре познакомимся, и т.д. Справочная система.

Вопрос39 Классификация и обзор языков программирования.

Современное состояние языков программирования можно представить в виде следующей классификации (рис. 6.22).

Процедурное программирование или императивное (от лат. imperativus — повелительный) программирование есть отражение фон Неймановской архитектуры компьютера. Программа, написанная на этом языке, представляет собой последовательность команд, определяющих алгоритм решения задачи. Основной командой является команда присвоения, предназначенная для определения и изменения содержимого памяти компьютера. Фундаментальная идея процедурного программирования — использование памяти компьютера для хранения данных. Функционирование программы сводится к последовательному выполнению команд с целью преобразования исходного состояния памяти, т.е. программа производит пошаговое преобразование содержимого памяти, изменяя его от исходного состояния к результирующему. Одним из первых процедурных языков программирования высокого уровня стал Фортран (FORmula TIMNslation), созданный в начале

50-х гг. в США фирмой IBM. Первая публикация о нем появилась в 1954 г. Основное назначение языка — программирование научно-технических задач. Объектами языка являются целые и вещественные числа и числовые переменные. Выражения в нем формируются с помощью четырех арифметических действий: возведения в степень, логических операций И, ИЛИ, НЕ, операций отношения и круглых скобок. Основные операторы Фортрана — ввод, вывод, присваивание, условный и безусловный переход, цикл, вызов подпрограмм. Кобол (COmmon Business Oriented Language — общепринятый деловой язык) — язык программирования, ориентированный на решение задач обработки данных. Широко используется для решения учетно-экономических и управленческих задач. Разработан в США в 1958—1960 гг. Программа на Коболе имеет вид ряда предложений на английском языке и напоминает обычный текст. Группы последовательно записанных операторов объединяются в предложения, предложения — в параграфы, параграфы — в секции.Алгол (ALGOrithmic Language) разработан группой зарубежных специалистов в 1960 г., явился результатом международного сотрудничества конца 50-х гг. (Алгол-60). Алгол предназначался для записи алгоритмов, построенных в виде последовательности процедур, применяемых при решении поставленных задач. В нем впервые введены понятия «блочная структура программы», «динамическое распределение памяти». Внутри блока в Алголе можно вводить локальные обозначения, которые не зависят от остальной части программы. Несмотря на свое интернациональное происхождение, Алгол-60 получил меньшее распространение, чем Фортран Паскаль (Pascal) является одним из наиболее популярных процедурных языков программирования, особенно для персональных компьютеров. Созданный как учебный язык программирования в 1968—1971 гг. Никлаусом Виртом в Высшей технической школе (ЕТН) в Цюрихе (Швейцария), он был назван в честь французского математика и философа Блеза Паскаля (1623—1662). В основе языковой концепции Паскаля лежит системный подход, предполагающий переход от общей задачи к частным (более простым и меньшим по объему). К основным принципам Паскаля следует отнести: 1.Структурное программирование. Его методология основана на использовании подпрограмм и независимых структур данных, объединяющих связанные между собой совокупности данных. Подпрограммы позволяют заменять в тексте программ упорядоченные блоки команд, отчего программный код становится более компактным. Структурный подход обеспечивает создание более понятных и легко читаемых программ, упрощает их тестирование и отладку. 2.Программирование сверху вниз, когда задача делится на простые, самостоятельно решаемые подзадачи. Затем на основе решенных подзадач выстраивается решение исходной задачи полностью — сверху вниз. Паскаль реализован для всех типов компьютеров, в настоящее время используется во многих учебных заведениях для обучения программированию, а также для создания больших реальных проектов. Язык программирования С (Си) был разработан в лаборатории Bell для реализации операционной системы UNIX в начале 70-х гг. и не рассматривался как массовый. Он планировался для замены Ассемблера, чтобы иметь возможность создавать столь же эффективные и компактные программы, и в то же время не зависеть от конкретного типа процессора. По набору управляющих конструкций и структур данных С имеет возможности, присущие высокоуровневым языкам, и вместе с тем он располагает средствами прямого обращения к функциональным узлам компьютера. Синтаксис языка С позволяет создавать лаконичный программный код. Одна из существенных особенностей С, приближающая его к функциональным языкам, состоит в том, что различия между выражениями и операторами сглаживаются. Например, выражения, являющиеся операторами программы, могут выполнять дополнительно операции присваивания. Использование подпрограмм основано на понятии функции, которая может также сочетать в себе возможности процедуры. Понятие процедуры в языке С отсутствует. Синтаксис языка затрудняет читаемость программы. Отсутствие строгой типизации данных, возможность в одном выражении сочетать несколько действий делает этот язык привлекательным для программистов, предоставляя им дополнительные возможности, но не способствует надежности создаваемых программ. Язык С популярен и широко используется профессиональными программистами. В настоящее время он реализован для большинства компьютерных платформ.

Функциональное программирование

Суть функционального (аппликативного) программирования определена А.П. Ершовым как «способ составления программ, в которых единственным действием является вызов функции, единственным

способом расчленения программы на части является введение имени функции, а единственным правилом композиции — оператор суперпозиции функций. Никаких ячеек памяти, ни операторов

присваивания, ни циклов, ни, тем более, блок-схем, ни передачи управления». Ключевым понятием в функциональных языках является выражение. К ним относятся константы, структурированные объекты, функции, их тела и вызовы функций. Функциональный язык программирования состоит из: совокупности базовых функций; классов констант, действия над которыми могут производить функции; предписаний, устанавливающих правила построения выражений и новых

функций на основе базовых или рекурсивно через себя. Программа, написанная на функциональном языке, напоминает определение и перечень специфических особенностей задачи и представляет собой последовательность описаний функций и выражений. Выражение вычисляется редукционным способом, т.е. сведением сложного к простому. Обращения к базовым функциям приводят к их замене соответствующими значениями. Вызовы функций, не являющихся базовыми, заменяются их телами, а их параметры — фактическими аргументами. Функциональное программирование не рассматривает память как место для хранения данных, в нем используется математическое понятие переменной и функции. Переменные временно обозначают объекты программы. Как и в математике, функции функциональных языков отображают одни объекты в другие, аргументы — в значения.

Нет принципиальных различий между константами и функциями, т.е. между операциями и данными. Функция может быть результатом обращения к другой функции и может быть элементом

структурированного Объекта. При обращении к функции число ее аргументов не обязательно должно совпадать с числом параметров, определенных при ее описании. Первым таким языком стал Лисп (LISP, LISt Processing — обработка списков), созданный в 1959 г. Джоном Маккарти. Этот язык ориентирован на структуру данных в форме списка и позволяет организовать эффективнуюобработку больших объемов текстовой информации. Существенная черта языка —единообразие программных структур и структур данных: все выражения записываются в виде

списков.

Логическое программирование Создание языка искусственного интеллекта Пролог (PROLOG,

PROgramming in LOGic — программирование в терминах логики) в 1973 г. французским ученым Аланом Кольмероэ открыло новую область — логическое или реляционное программирование.

329 Концепция логического программирования базируется на понятии отношение. Логическая программа — это совокупность аксиом и правил, определяющих отношения между объектами и целью. Результатом вычислений является вывод следствий из аксиом. Программа на языке Пролог, в основу которой положена математическая модель теории исчисления предикатов, строится из

последовательности фактов и правил, затем формулируется утверждение, которое Пролог будет пытаться доказать с помощью введенных правил.

Объектно-ориентироdанное программирование (ООП). Пионером данного направления явился язык Смолток (Smalltalk), первоначально предназначенный для реализаций функций машинной графики. Данный язык оригинален тем, что его синтаксис очень компактен и базируется исключительно на понятии объекта. В нем отсутствуют операторы или данные, все, что входит в Смолток, является объектами, а объекты общаются друг с другом исключительно с помощью сообщений. В настоящее время версия VisualAge for Smalltalk активно развивается компанией IBM. Основой объектно-ориентированного программирования (ООП) является понятие объект. Его суть состоит в том, что объект объединяет в себе структуры данных и характерные только для него процедуры (методы) их обработки. Такой подход полностью меняет стиль программирования, он заключается в отображении физических объектов реального мира на программную среду. Объединение данных и свойственных им процедур обработки в одном объекте, детальная реализация которых остается скрытой для пользователей, называется инкапсуляцией и является одним из важнейших принципов ООП. Другим фундаментальным понятием ООП является класс. Класс есть шаблон, на основе которого может быть создан конкретный программный объект, он описывает свойства и методы, определяющие поведение объектов этого класса. Следующими важнейшими принципами ООП являются наследование и полиморфизм. Наследование предусматривает создание новых классов на базе существующих и позволяет классу-потомку иметь

(наследовать) все свойства класса родителя. Полиморфизм (от греч. «многоликость») означает, что рожденные объекты обладают информацией о том, какие методы они должны использовать в зависимости от того, в каком месте цепочки наследования они находятся. Другим основополагающим принципом ООП является модульность, — объекты заключают в себе полное определение их характеристик, никакие определения методов и свойств объекта не должны располагаться вне его, это делает возможным свободное копирование и внедрение одного объекта в другие. К наиболее распространенным современным языкам программирования относятся C++ и Java. Язык C++ был разработан в начале 80-х гг. Бьярном Страустру- пом в лаборатории Bell корпорации AT&T. Им была создана компактная компилирующая система, в основе которой лежал язык С, дополненный элементами языков BCPL, Simula-67 и Алгол-68. Более ранние версии языка были известны как «С с классами». Новая интегрируемая в Internet версия языка получила название Java. С января 1995 г. Java получает распространение в Internet. По определению автора, Java является простым объектно-ориентированным и архитектурно-нейтральным языком интерпретирующего типа, обеспечивающим надежность, безопасность и переносимость, обладает высокой производительностью, многопоточностью и динамичностью. Синтаксис языков C++ и Java практически полностью совпадает. Принципиальным различием является то, что язык C++ компилируемый в машинный код, a Java — в платформо-независимый байт- код (каждая команда занимает один байт), этот байт-код может выполняться с помощью интерпретатора — виртуальной Java-машины (Java Virtual Machine), версии которой созданы сегодня для любых платформ. С