Реферат: От двоичного кодирования к системам автоматической генерации кода

Глава 2 • Языки программирования — прошлое и будущее


С. .Бобровский.

«Программная инженерия»

С.Петербург, изд-во «Питер», 2003.


Глава 2

Языки программирования: прошлое и будущее

От двоичного кодирования к системам автоматической генерации кода

Языки программирования по своим возможностям и времени создания принято делить на несколько поколений (Generation Language, GL). Каждое следующее поколение качественно отличается от предыдущего по функциональной мощности. На сегодняшний день насчитывают пять поколений языков программирования.

В первое поколение (1GL) входят языки, созданные в 40-50-е годы, когда компьютеры только появились на свет. В то время программы писались в машинных кодах, то есть каждая компьютерная команда вместе с ее операндами вводилась в ЭВМ в двоичном виде. Это требовало огромных усилий по вводу цифровых текстов и приводило к множе­ству трудноуловимых ошибок. Конечно, ни о каких мало-мальски боль­ших проектах речи идти не могло. Ситуация качественно изменилась в середине 50-х годов, когда был написан первый ассемблер. Это само по себе можно считать подвигом, учитывая довольно сложную логику программы. Хотя этот ассемблер был в сегодняшнем понимании непол­ноценным, он позволял задавать названия команд в символическом виде и указывать числа не только в двоичном, но и в десятичном или шестнадцатеричном формате, что существенно облегчило работу про­граммистов.

Языки первого поколения продолжают использовать и сегодня, хотя в значительно меньшем объеме. Чаще всего программы в машинных кодах ориентированы на новые микропроцессоры, для которых еще не разработаны компиляторы, поддерживающие требуемый набор команд.

Расцвет второго поколения языков программирования (2GL) пришелся на конец 50-х — начало 60-х годов. Был создан символический ассемб­лер, позволявший писать программы без привязки к конкретным адре­сам памяти. В него было введено понятие переменной, и он, по сути, стал первым настоящим (хотя и машинно-ориентированным) языком программирования со своим компилятором. Скорость создания и эффективность работы программ резко возросли. Ассемблеры активно применяются и в настоящее время, как правило, для создания про­грамм, максимально использующих возможности аппаратуры: различ­ных драйверов, модулей стыковки с нестандартным оборудованием и других. В некоторых областях, например, в машинной графике, на ассемблере пишут библиотеки, эффективно реализующие стандартные алгоритмы обработки изображений. Кроме того, среди программистов просто есть немало людей, предпочитающих использовать ассемблер в своей работе. Как правило, это специалисты, хорошо разбирающиеся в электронике и схемотехнике.

^ Третье поколение языков программирования (3GL) принято относить к 60-м годам. В это время родились языки, которые называют универ­сальными языками высокого уровня — с их помощью можно решать задачи из любых областей. Это общеизвестные Фортран, Кобол, Алгол и другие. Такие качества новых языков, как относительная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность использова­ния мощных синтаксических конструкций позволили резко повысить производительность труда программистов. Кроме того, понятная боль­шинству пользователей процедурная идеология этих языков позволила привлечь к написанию небольших программ (как правило, расчетного или учетного характера) большое количество специалистов из неком­пьютерных областей.

Подавляющее большинство языков 3GL успешно применяется и сегодня. Современные компиляторы с интегрированными средами разработки предоставляют очень удобные средства поддержки процесса создания программ, легко осваиваемые студентами первых курсов компьютер­ных специальностей. Благодаря этому простые в освоении языки треть­его поколения используются для разработки программ абсолютным большинством людей, зарабатывающих на жизнь программированием. Практически все современные коммерческие продукты, рассчитанные на массовый рынок, написаны на языках третьего поколения.


С начала 70-х годов по настоящее время тянется период языков чет­вертого поколения (4GL). После первых восторгов по поводу безгранич­ных способностей ЭВМ возможности существующих языков програм­мирования стали более понятными. Несмотря на рождение новых технологий (объектно-ориентированное программирование, визуаль­ное программирование, CASE-методологии, системный анализ), про­цесс создания больших программных комплексов оставался очень тру­доемкой задачей. Для реализации крупных проектов требовался более цельный подход к решаемым задачам, чем предлагали имевшиеся сред­ства разработки. Языки 4GL частично снимали эту проблему. Цель их создания — в первую очередь увеличение скорости разработки проек­тов, снижение числа ошибок и повышение общей надежности работы больших программных комплексов, возможность быстрого и легкого внесения изменений в готовые проекты, упрощение самих языков для конечного пользователя, активное внедрение технологий визуальной разработки и так далее. Все средства разработки четвертого поколения имеют мощные интегрированные оболочки и обладают простым и удоб­ным пользовательским интерфейсом. Они чаще всего используются для проектирования баз данных и работы с ними (встроенные языки СУБД), что объясняется возможностью формализации всех понятий, используемых при построении реляционных баз данных. Языки 4GL активно применяются в специализированных областях, где высоких результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблем­но-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. Как правило, в эти языки встраиваются мощные примитивы, позволяющие одним оператором описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поко­лений требуются тысячи строк кода.

Однако пользователям, использующим языки 4GL для создания закон­ченных приложений, по-прежнему необходимо кодировать программу вручную, используя обычный последовательный ввод команд. При этом сохраняется главный недостаток языков предыдущих поколений. Все они в значительной степени ориентированы на чуждую человеческому мышлению чисто компьютерную идеологию (работа с памятью, пере­менными, базами данных, последовательностями абстрактных опера­торов и т. п.), что требует от людей хорошего понимания принципов функционирования компьютера и операционных систем. Кроме того, парадигма функционального программирования по-прежнему присут­ствует в языках 4GL во всей полноте, не позволяя перейти при разра­ботке программных систем к более высокому уровню абстракций.

^ Рождение языков пятого поколения относится к настоящему времени. Довольно неожиданно вокруг самого названия 5GL разгорелись жаркие

споры. Возникло несколько программистских «школ», представители каждой из которых имеют свое мнение о том, какие средства разработки считать языками пятого поколения, а какие — нет. Например, на стра­ницах лондонского журнала SURPRISE (SURueys and PResentations in Information Systems Engineering), выпускаемого при поддержке бри­танских министерств по электронике и вычислительной технике, пуб­ликуются статьи известных специалистов в компьютерной области: профессоров Лондонского научного колледжа, разработчиков популяр­ных английских программ и других. Представители «английского» направления рассматривают средства разработки пятого поколения в более широком аспекте, чем это принято делать в отношении обычных языков программирования. Они считают, что к системам 5GL можно отнести не только новые мощные языки, но и системы создания про­грамм, ориентированные на непрограммиста. Подобные системы отличаются стремлением предоставить конечному пользователю-неспециалисту богатые возможности создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки без знания программи­рования.

Главная идея, которая закладывается в эти системы 5GL, — возмож­ность компьютерного интерактивного или полностью автоматического преобразования инструкций, вводимых в систему наиболее удобными человеку методами в максимально наглядном виде, в текст на универ­сальных языках программирования, описывающий готовую программу. Наличие промежуточного этапа (получение не готового исполняемого модуля, а только исходных текстов, требующих дальнейшей обработки) объясняется низкой эффективностью автоматически генерируемого кода приложений, созданных с использованием подобных систем пятого поколения. Это связано с внутренней сложностью последних и жела­нием создавать независимые от платформы продукты.

Исходные тексты обычно генерируются на языках более низкого уровня (как правило — третьего поколения). Благодаря автоматическому про­цессу генерации текстов программы результирующий код получается хоть и неэффективным, но высоконадежным и не содержащим ошибок. Правда, при этом возникает проблема совместимости с имеющимися на рынке компиляторами. После генерации кода созданного приложения необходимо перевести его в машинное представление. Для этого требуется тесная интеграция с имеющимися коммерческими компиляторами, легкая настройка, ориентированная на пользователя-непрограммиста и соответствие получаемого кода требованиям конкретных средств разработки. В боль­шинстве случаев из-за острой конкурентной борьбы решить проблему совместимости в целом не удается, поэтому системы разработки 5GL ориентируются обычно на определенные версии компиляторов.

В целях обеспечения возможности создания программ, решающих самые разные задачи, разработчики стараются использовать богатый многолетний опыт программной индустрии. Системы пятого поколе­ния имеют открытую архитектуру и нередко поддерживают большое количество продуктов третьих фирм, предоставляя пользователю воз­можность интеграции с готовыми решениями для различных областей. Это могут быть всевозможные визуальные редакторы, генераторы отче­тов, стандартные библиотеки, удобные Мастера (Wizards) быстрого создания типовых приложений, CAS-E-системы, средства интеграции с базами данных и т. п. Чем больше приложений удается объединить в одном пакете, тем большими возможностями он обладает.

В большинстве подобных систем используются усовершенствованные технологии, воплощенные в средствах более низкого уровня. Напри­мер, возможность «мышиного» создания программ без ручного набора текстов, с использованием средства визуального проектирования про­граммного обеспечения, взята из современных систем разработки 4GL. Другое перспективное направление, заимствованное из 4GL, — мето­ды программной инженерии. Различные формальные нотации, поддер­живаемые CAS-E-системами, позволяют с помощью мыши быстро созда­вать заготовки программ и сценарии SQL, описывающие структуру баз данных. Ряд современных языков 5GL создан на основе успешно реали­зованных продуктов 4GL, и граница между этими поколениями сильно размыта. Пока системы разработки пятого поколения только появля­ются на свет, и нередко аббревиатура 5GL используется больше для рек­ламы — дескать, смотрите, мы впереди конкурентов!

Таким образом, определенная часть компьютерных экспертов считает продукты последнего поколения уже не языками, а средствами разра­ботки, прикладными пакетами, не имеющими к процессу создания программ с помощью языков программирования никакого отношения. Проектирование программы происходит в специализированном визу­альном редакторе, а работа с исходными текстами отсутствует.

Однако значительно большая группа специалистов считает, что языки пятого поколения являются именно языками программирования, тре­бующими от разработчика соответствующей квалификации и умения составлять программы вручную. Сторонники этого мнения под язы­ками 5GL понимают специализированные языки, оперирующие не абстрактными переменными, а понятиями своей предметной области, например бухгалтерскими счетами или ферзями и пешками. Это, как правило, узкоспециализированные языки, предоставляющие программисту мощные высокоуровневые возможности обработки информации из конкретной области знаний. К языкам пятого поколения относят также интегрированные с базами знаний и экспертными системами программные комплексы с собственными языками программирования. Типичный пример — созданная в Австралии самообучающаяся ней­ронная сеть LISA со встроенным языком описания фактов, сущностей и взаимосвязей между ними, на торговой марке которой гордо красует­ся « 5GL».

Несмотря на внешнюю противоположность определений языков 5GL (прикладные пакеты или языки программирования), для реализации конкретных продуктов, подпадающих под то или иное определение, используются достижения одних и тех же компьютерных областей. В обоих случаях мы наблюдаем стремление предоставить программи­сту средства разработки, использующие наиболее естественные для человеческого мышления понятия. При этом неважно, как реализова­но это желание: в виде усовершенствованных средств визуального про­ектирования или в виде новых мощных языков программирования, оперирующих привычными терминами. Наиболее актуальными для систем 5GL станут достижения в следующих областях:

логическое программирование (Пролог-подобные языки и машины
вывода);

объектно-ориентированное программирование;

исследовательское программирование (проект сложен и неясен, но средства разработки позволяют быстро создать шаблон программы и включать в него работающие фрагменты, постепенно приближаясь к конечному результату);

использование естественных языков для создания программ;

технологии управления базами знаний;

методы обработки и анализа текстовой информации (энциклопедии, Wefo-страницы, документы) с возможностью смыслового поиска и т.д.

Для поддержки процесса создания сложных приложений планируется использовать различные экспертные системы и базы знаний со встро­енными языками искусственного интеллекта, позволяющие автомати­зировать многие рутинные процессы и помочь пользователю найти правильный путь решения тех или иных задач.

Пока сложно сказать, насколько успешной окажется стремление к пол­ной и недостижимой универсальности. На практике с помощью систем 5GL этого направления пока удавалось создать небольшие и логи­чески простые приложения, которые при реализации на языках тре­тьего поколения потребовали бы не более десяти тысяч строк исходного кода. При попытках разработки более сложных программ возникает трудность, типичная для языков предыдущих поколений — необхо­дима отладка, которая требует от пользователя высокой квалифика­ции.

Языки 5GL, ориентированные на конкретные области применения, могут уже в ближайшее время завоевать самую широкую популяр­ность. Наиболее перспективны продукты, позволяющие создавать при­ложения для работы с базами данных. Базы данных — это область информатики, наиболее успешно поддающаяся формализации. Нагляд­ное подтверждение этому — тенденции развития практически всех известных СУБД корпоративного уровня. Вслед за встроенными язы­ками СУБД появляются и другие проблемные языки программирова­ния.

Кроме того, универсальные языки логического программирования наподобие Пролога, основанные на мощных математических аппара­тах, совсем не канули в Лету, как может иногда показаться читателю российской компьютерной прессы, где мелькают сплошные «Си» и «Явы». Языки логического программирования продолжают более чем успешно развиваться; другое дело, что для их грамотного применения требуется высокая культура программирования (и проектирования) по сравнению с тем же C++. Они нужны для несколько иных задач, чем создание коробочных бухгалтерий (хотя для этих целей они также под­ходят значительно лучше С или Паскаля). Неудивительно, что в на­шей стране мощными зарубежными средствами разработки, реализу­ющими алгоритмы искусственного интеллекта или имеющими в своей основе уникальные математические теории, нередко наиболее актив­но интересуется ФАПСИ. Это явствует хотя бы из открытых семина­ров ведущих российских фирм-дистрибьюторов соответствующих продуктов. Хочется надеяться, что рано или поздно и коммерческие фирмы поймут выгоду использования хоть и дорогих, но очень мощных по своим возможностям систем для создания приложений сверхвысокого уровня.

Так что смерть языкам программирования (и профессии программиста вместе с ними) в ближайшие лет пятьдесят не грозит. А дальше будет видно.


Третье поколение

^ Фортран: программисты свой выбор сделали — еще 40 лет назад

Рассмотрение языков программирования конечно лучше всего начать с самого первого языка программирования высокого уровня, как ни удивительно, не потерявшего своей актуальности и по сей день.

Язык программирования FORTRAN (FORmula TRANslation) был самым первым языком высокого уровня, получившим широкое распростра­нение. Он возник в конце 50-х годов, когда шли горячие дискуссии о самой необходимости создания подобных языков. Программисты, раз­рабатывавшие программы исключительно на ассемблере, выражали сильное сомнение в возможности появления высокопроизводительно­го языка высокого уровня.

Поэтому основным критерием при разработке стандартов Фортрана и создании компиляторов этого языка являлась эффективность испол­няемого кода. Большинство операторов Фортрана транслировалось непосредственно в одну-две машинные команды; простые синтаксиче­ские конструкции и активное использование меток и оператора goto по­зволяли получить очень быстрый код. В результате программы на Фор­тране подчас работали быстрее ассемблерных. Сама внутренняя структура оттранслированной программы была также очень простой: весь код, все подпрограммы и все данные вместе с общим блоком разме­щались исключительно в статической памяти, из-за чего, правда, невоз­можно было использовать рекурсию.

Так как Фортран был первым языком высокого уровня, отвечающим нуждам большинства пользователей компьютеров того времени, да еще и простым в изучении, распространение его произошло очень быстро. Программисты сразу сделали правильный выбор. В то время компью­теры использовались практически только для научных расчетов, и необ­ходимости в разработке больших проектов комплексной автоматиза­ции (в сегодняшнем понимании) тогда еще не возникало. Конечно, многие задачи, например, расчеты военного назначения, связанные с баллистикой или ядерной физикой, требовали довольно хитрого коди­рования, но умельцы, воспитанные на ассемблере, без проблем справ­лялись с подобными трудностями.

Из-за широкого распространения языка и появления множества про­грамм на Фортране (преимущественно вычислительного характера) насущным стал вопрос его стандартизации. Сначала это был стандарт

^ Fortran IF 1964 года, затем, по мере появления новых языков с новыми идеями, в 19 78 году был принят новый стандарт Fort ra n 77(/77)с большим числом синтаксических расширений, носящих более современ­ный и более гибкий характер. Сегодня наиболее распространенным является стандарт Fortran 90 (f90) и его очередной пересмотренный вариант Fortran 95.

Огромное количество библиотек для Фортрана, начиная от статисти­ческих комплексов и кончая пакетами управления спутниками ^ NASA COSMIC, потребовало строгой совместимости новых стандартов языка с предыдущими версиями для обеспечения корректной трансляции старых текстов программ новыми компиляторами. Поэтому тщатель­ной проработке стандарта именно в отношении Фортрана всегда уде­лялось особое внимание.

В новые версии языка вносились и ненужные дополнения, которые выглядят как следование моде и желание сохранить популярность Фор­трана (это, например, расширения, связанные с динамическим выделе­нием памяти), и полезные вещи (модульная организация программы, работа с частями массивов и другие). Все же сегодня этот язык нельзя назвать перспективным для изучения, так как его синтаксис сильно устарел. Однако разработчикам крупных систем, которым часто прихо­дится решать вычислительные задачи, совсем не обязательно каждый раз брать в руки учебник по математике и «начинать творить» с нуля. В 90% подобных случаев то, что вы ищете, уже давным-давно было реа­лизовано и отлажено на Фортране.

Я сам был свидетелем разработки двух схожих между собой наукоем­ких проектов. Вычислительные алгоритмы, написанные с десяток лет назад для машин типа VAX с диалоговым вводом данных в текстовом режиме, переписывались с помощью Microsoft Fortran (операторы вво­да/вывода заменялись на обращения к внешним функциям). Из этих модулей формировались библиотеки DLL, а сама графическая оболочка разрабатывалась на C++. И все прекрасно работало. Причем в первом подобном проекте я участвовал в 1993 году, а во втором — ровно через десять лет (правда, в последнем случае вместо Microsoft Fortran исполь­зовался Intel Fortran). Популярность Фортрана за это время в научном мире ничуть не понизилась.

Поэтому «безбедная жизнь» Фортрану обеспечена надолго. Есть и еще одна ниша — параллельные вычисления, где строгая семантика языка позволяет получать высокопроизводительные программы. Обычно исполь­зуется стандарт f90, немного расширенный набором операторов для указания пригодных к распараллеливанию частей программы. Парал­лельный Фортран имеет свой стандарт HPF (High Performance Fortran).

Ярые поклонники Фортрана, девизом которых стала легендарная фраза: «Зачем мне изучать другие языки, когда я могу все написать на Форт­ране?» — тем не менее, ощущали его очевидную непригодность для крупномасштабных проектов, связанную с привязанностью к синтак­сису 50-х годов. Они попытались ввести в него модные идеи объектно-ориентированного программирования. К счастью, объектный Фортран в качестве стандарта так и не появился, иначе он представлял бы собой что-то типа Мерседеса с движком от Запорожца.

Среди бесплатно распространяемых версий Фортрана наиболее извес­тен f2c, реализованный для всех Unix/Linux-систем и преобразующий текст Фортран-программы в Си-код (ftp://netlib.att.com). Для MS-DOS имеется версия bcf77, распространяемая бесплатно для студентов (ftp.uni-stuttgart.de). Отметим Watcom Fortran (www.watcom.org), генериру­ющий высокоэффективный код, а также прекрасную серию Intel-ком-пиляторов. А вообще различные по качеству компиляторы Фортрана имеются на абсолютно всех компьютерных платформах.

Программисты часто спрашивают: «А чем этот Фортран лучше, напри­мер, Си?» Конечно, у каждого языка есть свои плюсы, и у Фортрана это, в первую очередь, фактическое отсутствие машинно-ориентиро­ванных конструкций и определенные гарантии в отношении правиль­ности исполнения вычислительных операций. Например, если при использовании Си-компилятора для 16-разрядных платформ целочис­ленное сложение 32000+1000 может дать отрицательное число, то в Фор­тране такие «проколы» отсутствуют, причем тщательно отслеживается накопление погрешности при вычислениях с большим числом знаков после запятой. Кроме того, программ, реализующих самые разные мате­матические алгоритмы, на Фортране написано столько, что переписы­вать их на другие языки просто глупо. А вообще на подобные «наезды» — «Си лучше!» — в конференции Интернета comp.lang.fortran обычно отве­чают: «А чего ты тогда сюда пишешь?»

Однако, на мой взгляд, основная заслуга Фортрана в другом. Когда стали актуальными вопросы реализации очень крупных проектов, недостатки Фортрана, в первую очередь связанные с тяжелой отлад­кой, оказались слишком неприятными. Поэтому Фортран послужил сильнейшим стимулом для развития теории отладки и тестирования программ. Появились сотни синтаксических верификаторов Фортран-текстов, вылавливающих скрытые логические ошибки. В дальнейшем на этом направлении выросли такие теоретические области програм­мирования, как эквивалентные оптимизирующие преобразования про­грамм, высокоуровневая компиляция, автоматическое тестирование и другие.


Так что про Фортран забывать никак нельзя. Использовать его в каче-1стве инструментария в задачах системной интеграции, наверное, не имеет смысла, но то, что было наработано лучшими программистами за 20-30 лет, вполне может ускорить процесс разработки программ. По крайней мере, программных «кирпичиков» для Фортрана суще­ствует несравненно больше, чем для других языков программирования.


Язык Ада

Среди языков программирования Ада без сомнения занимает особое место. Ада сыграла в истории программирования важнейшую роль - с помощью данного инструмента стало возможным в разумные сроки реализовывать очень масштабные (по меркам 60-70-х годов прошлого века) проекты. Опыт подобных проектов в свою очередь оказал стимулирующее воздействие на исследования в области программной инженерии, которые определили направления развития информационной индустрии на пару десятков лет вперед.

Применение языка Ада при создании систем реального времени потребовало проведения достаточно сложных исследований, связанных с обеспечением поддержки в одной программе нескольких одновременно выполняющихся процессов. Через некоторое время эти исследования были положены в основу быстро набравших популярность технологий параллельных вычислений.

История этого языка начинается отнюдь не с 1975 года, когда Министерство обороны США приняло решение о начале разработки единого языка программирования для американских вооруженных сил, а в дальнейшем и для всего НАТО. История его начинается с названия, ибо Ада — имя Августы Ады Лавлейс, которую считают первой про­граммисткой. Она была дочерью английского поэта Байрона и его отда­ленной родственницы Анабеллы Милбэнк, с которой супруг расстался навсегда через месяц после рождения дочери, появившейся на свет 10 декабря 1815 года.

После того как Чарльз Бэббидж сконструировал свою механическую вычислительную машину, Ада написала для нее первую программу для вычисления коэффициентов Бернулли. В дальнейшем она разработала настоящую теорию программирования, ввела понятие цикла и еще нескольких ключевых терминов, которые почти дословно изучают сегодня студенты кибернетических факультетов! Сегодня Ада извест­на всем только как первая программистка, однако почему же у молодой девушки проявились такие уникальные способности? На этот вопрос откровенно ответила она сама: «Клянусь Дьяволом, что не пройдет и 10 лет, как я высосу некоторое количество жизненной крови из загадок вселенной, причем так, как этого не смогли бы сделать обычные смертные умы и губы. Никто не знает, какие ужасающие энергия и сила лежат еще неиспользованными в моем маленьком гибком суще­стве...» Однако спонсоров на проект вычислительной машины не на­шлось — ядерных ракет тогда еще не было, и Ада, проиграв на скачках все свое состояние и попав в грязную историю, скончалась в возрасте 37 лет, как и ее знаменитый отец. Стоило ли американцам так превоз­носить Аду, вопрос весьма спорный.

Вернемся к разработке языка Ада. Через пять лет после начала проекта сотни экспертов отобрали из 17 вариантов единственный удовлетворя­ющий требованиям язык, разработанный небольшой группой, которой руководил талантливый ученый Жан Ишбиа. Конечная версия меж­дународного стандарта ISO 8652:1987 была опубликована в 1987 году. По официальным сообщениям, в создании и доработке этого языка уча­ствовали все лучшие специалисты мира в области программирования, что, впрочем, вызывает сомнение. Например, в первоначальном вари­анте Ады отсутствовало понятие объекта, да и советские программисты в этом проекте не участвовали, хотя и по очевидным причинам.

В развитие инфраструктуры Ады во всем мире были вложены десятки миллиардов долларов. Это привело к появлению амбициозных заявле­ний типа: «XX век пройдет под знаком Ады». Однако, как обычно, жизнь все расставила по своим местам.

К сожалению, для Министерства обороны США, активные работы по разработке четкого стандарта на этот язык и созданию эффективных компиляторов были завершены как раз в то время (начало 80-х), когда только-только стал вырисовываться на горизонте программной инду­стрии новый язык C++ с объектной идеологией. Теперь трудно сказать, что испытывал комитет разработчиков Ады, видя, как растет попу­лярность C++ и старой, хорошо забытой объектной парадигмы мыш­ления. Но выделенные средства уже были потрачены, стандарт создан — обратной дороги не было.

Структура самого языка очень похожа на Паскаль, а еще точнее, на Модулу. Синтаксис большинства операторов и описаний практически идентичен синтаксису Модулы, хотя она появилась практически в одно время с Адой, и трудно сказать, кто на кого оказал влияние и оказал ли влияние вообще. В Аду, в частности, было добавлено довольно много различных расширений, так что компактным, по сравнению с тем же Паскалем, этот язык назвать никак нельзя. По количеству своих воз­можностей Ада скорее напоминает PL/I. Но так как основной упор со­здатели Ады делали на модульность и соответствие пожеланиям аме­риканских «первых отделов», то средства закрытости (видимости) данных и возможность разработки отдельных блоков с использовани­ем только спецификаций (интерфейсных описаний модулей) других разработчиков были для того времени самыми совершенными. Напри­мер, программист, реально писавший код для вычисления траектории полета крылатой ракеты, даже не представлял себе, где и для каких целей его модуль будет использоваться, хотя имел доступ к требуемым спецификациям других сотрудников и мог без проблем отлаживать свой участок кода. Из-за строгого разграничения доступа к различным уровням спецификаций подчас оказывалось невозможно определить, для чего и какими средствами должна вызываться данная процедура. Стремление к независимой разработке программ привело к весьма слож­ной системе взаимосвязей между спецификациями модулей и появле­нию «дыр», способных вызвать побочные эффекты, наличие которых, впрочем, Министерство обороны США сочло даже полезным.

Кроме того, были усилены элементы типизации данных, а также более формализованы сами типы. Все функции, связанные с вводом-выво­дом, были исключены из стандартного синтаксиса, а обработка исклю­чительных ситуаций стала неотъемлемой частью языка. Кроме того, была доведена до предела мощность управляющих конструкций, что делало Аду наиболее передовым среди других паскалеподобных язы­ков.

Фирма ^ Borland вскоре выпустила свой Turbo Pascal, в который было встроено понятие модуля, и приблизило по возможностям свою вер­сию Паскаля к Аде. Однако в дальнейшем попыток создания необъект­ных языков программирования третьего поколения, предназначенных для разработки сверхбольших проектов, к счастью, не предпринима­лось. Поэтому Ада поставила жирную точку в длинной веренице про­стых процедурных языков, начиная с Фортрана и Алгола. Фактически все, что только можно было придумать в рамках идеологии структур­ного программирования, было воплощено в Аде. Затем стремительно расцвело объектное программирование, и Ада отошла на второй план.

Однако этот язык по-прежнему занимает особую нишу, в которой рав­ных ему пока нет. Помимо раздельной компиляции модулей и обеспе­чения иерархической секретности спецификаций, в нем была реали­зована такая черта, как поддержка параллельного программирования. Предпринятое на более-менее высоком уровне в Алголе-68, затем раз­витое в Модуле-2, оно воплотилось в очень мощных средствах Ады — так называемых задачах, способных выполняться независимо друг от друга, на параллельных компьютерах. Это привело к рождению целой идеологии программирования, базирующейся на задачах, которые могли выполняться «псевдопараллельно» на компьютере с одним процессором. При этом решаемая задача разбивалась на набор одновре­менно работающих процедур, независимо взаимодействующих друг с другом. Это немного напоминало способ решения задачи на Прологе: описывается некий виртуальный мир, а затем он как бы «запускает­ся» на функционирование, и решение находится само собой.

Тем более удивительно, что Министерство Обороны США по тем или иным причинам отказалось от объектной идеологии, прекрасно вопло­щенной еще в 60-е годы в Симуле-67, и наверняка не раз пожалело об этом. Правда, в язык Ада была введена довольно жалкая замена ряда возможностей, предоставляемых объектно-ориентированным програм­мированием, — так называемые шаблоны, то есть процедуры с пара­метрами неопределенных типов. Но все-таки главным преимуществом Ады, которое позволяет ей и сегодня выдерживать натиск более разви­тых языков, явилась, помимо мощного финансирования, встроенная поддержка параллельного выполнения задач и мощные средства коор­динации их взаимодействия. Здесь необходимо отметить, что основная ориентация Ады — это отнюдь не системы автоматизации бухгалте­рии в Министерстве обороны США, а чисто боевые задачи, например, управление в реальном времени самонаводящейся ракетой, где микро­процессору требуется одновременно обрабатывать информацию, непре­рывно поступающую от множества самых разнообразных датчиков. Ранее такие задачи писались на ассемблере, что приводило к множе­ству ошибок и трудностям сопровождения. Для подобных задач Ада, конечно, подходит как нельзя лучше.

Но язык Ада продолжают позиционировать и как хорошее средство для разработки больших программных комплексов. Правда, теперь голоса в поддержку этого языка звучат уже тише, примерно так: «Ада, по крайней мере, не хуже Си». С учетом главного промаха, отсутствия объектов, и современных требований к технологии разработки про­грамм был разработан новый стандарт языка ^ ISO/IEC 8652:1985(Е). Он описывает версию языка Ada95 (njmAda9X). Самое интересное, что эта версия является первой в мире объектно-ориентированной системой программирования, на которую имеется международный стандарт, введенный, по-видимому, в приказном порядке (с C++ так пока не полу­чается). Кроме того, в языке была улучшена система согласования ви­димости данных в спецификациях модулей, и добавлены средства по­вышения эффективности функционирования параллельных задач.

Министерство обороны США довольно ревниво относится к своему дорогому детищу, и даже зарегистрировало слово «Ada» как свою тор­говую марку. Правда, впоследствии вместо торговой марки Министер­ство обороны решило использовать «Ada» как свой внутренний сертифицированный знак. Без особой радости Министерство обороны США относится и к появлению коммерческих версий этого языка. Конечно, никто не вправе запретить вам написать компилятор, но чтобы он полу­чил коммерческое признание, необходимо его соответствие военному стандарту, а тестирование осуществляется только комитетом AJPO при Министерстве обороны США, который очень строго проверяет соответ­ствие компилятора множеству требований, в том числе, по-видимому, и чисто политических.

Тем не менее, различные версии Ады можно получить, как это обычно бывает с языками программирования, на халяву, то бишь даром (не пиратским способом, а fгееwaге-версии), а также, конечно, за деньги.

Из свободно распространяемых версий в первую очередь необходимо выделить ^ GNAT: компилятор GNUAda95 (ftp://cs.nyu.edu/pub/gnat). В рам­ках проекта GNU (свободно распространяемого программного обеспе­чения) его можно получить в исходных текстах. Работать он может и на компьютере с одним процессором, только надо, чтобы операцион­ная система поддерживала многозадачность. Это может быть, напри­мер, какая-нибудь версия Unix/Linux, или Windows NT/2000/ХР. Что касается MS-DOS — догадайтесь сами. Но если очень хочется запус­тить сотню-другую параллельных процессов на вашей персоналке под MS-DOS 6.x, то вполне можно попробовать Ada/Ed (ftp://cs.nyu.edu/pub/ adaed). Это компилятор и интерпретатор версии языка 1987 года, кото­рый, впрочем, совершенно несовместим со стандартом и не имеет ряда существенных элементов.

Если есть деньги, то ситуация, конечно, облегчается. В пределах месяч­ной зарплаты среднего российского программиста можно приобрести, например, FirstAda за полтысячи долларов, и написать систему управ­ления холодильником. Более дорогие системы для Windows или Unix/ Linux, сертифицированные Министерством обороны США, вы можете попытаться прио