Файл: История возникновения и развития языка программирования Си (С++) и Java (языка программирования Си (С++) и Java).pdf

В настоящее время развитие IT-технологий растет с огромной скоростью. И с каждым днем становится все сильней востребованным на рынке, ведь сложно представить современный мир без информационных технологий. И для решений этих задач существует целая сфера людей, занимающихся информационной занятностью. Им в этом помогают языки программирования. Язык программирования – это формальный язык, используемый для написания компьютерных, мобильных и не только, приложений. Он определяет набор сематических, синтаксический и лексических правил, позволяющих определять внешний вид и функциональность, которое выполнит ЭВМ под её управлением.

Можно сказать, что первые языки программирования возникали ещё до появления современных электронных вычислительных машин: уже в XIX веке были изобретены устройства, которые можно с долей условности назвать программируемыми — к примеру, музыкальная шкатулка (и позднее механическое пианино) посредством металлического цилиндра и Жаккардовый ткацкий станок посредством картонных карт. Для управления ими использовались наборы инструкций, которые в рамках современной классификации можно считать прототипами предметно-ориентированных языков программирования. Значимым можно считать «язык», на котором леди Ада Августа в 1842 году написала программу для вычисления чисел Бернулли для аналитической машины Чарльза Бэббиджа, ставшей бы, в случае реализации, первым компьютером в мире, хотя и механическим — с паровым двигателем.

В 1930—1940 годах А. Чёрч, А. Тьюринг, А. Марков разработали математические абстракции (лямбда-исчисление, машину Тьюринга, нормальные алгоритмы соответственно) — для формализации алгоритмов.

В это же время, в 1940-е годы, появились электрические цифровые компьютеры и был разработан язык, который можно считать первым высокоуровневым языком программирования для ЭВМ — «Plankalkül», созданный немецким инженером К. Цузе в период с 1943 по 1945 годы.

Программисты ЭВМ начала 1950-х годов, в особенности таких, как UNIVAC и IBM 701, при создании программ пользовались непосредственно машинным кодом, запись программы на котором состояла из единиц и нулей и который принято считать языком программирования первого поколения (при этом разные машины разных производителей использовали различные коды, что требовало переписывать программу при переходе на другую ЭВМ).

Первым практически реализованным языком стал в 1949 году так называемый «Краткий код», в котором операции и переменные кодировались двухсимвольными сочетаниями. Он был разработан в компании Eckert–Mauchly Computer Corporation, выпускавшей UNIVAC-и, созданной одним из сотрудников Тьюринга, Джоном Мокли. Мокли поручил своим сотрудникам разработать транслятор математических формул, однако для 1940-х годов эта цель была слишком амбициозна. Краткий код был реализован с помощью интерпретатора.

Обновлённые версии перечисленных языков до сих пор имеют хождение в разработке программного обеспечения, и каждый из них оказал определённое влияние на последующее развитие языков программирования. Тогда же, в конце 1950-х годов, появился Алгол, также послуживший основой для ряда дальнейших разработок в этой сфере. Необходимо заметить, что на формат и применение ранних языков программирования в значительной степени влияли интерфейсные ограничения.

У каждого языка программирования есть спецификация и стандарты. Они устанавливаю рамки написания программного кода. Это облегчает программистам решать трудные задачи вместе. Цель этого исследования заключается в истории возникновении таких языков как: С++ и Java

1. История и развитие языка С++

1.1. История возникновения языка

Язык С++ был придуман в начале 1980 Бьёрном Страуструп. Этот язык является усовершенствованным рядом языка С. Разрабатывался под собственные нужны компании Bell Labs. Разрабатывая C с классами, Страуструп написал программу cfront[en] — транслятор, перерабатывающий исходный код C с классами в исходный код простого C. Это позволило работать над новым языком и использовать его на практике, применяя уже имеющуюся в UNIX инфраструктуру для разработки на C. Новый язык, неожиданно для автора, приобрёл большую популярность среди коллег и вскоре Страуструп уже не мог лично поддерживать его, отвечая на тысячи вопросов.

К 1983 году в язык были добавлены новые возможности, такие как виртуальные функции, перегрузка функций и операторов, ссылки, константы, пользовательский контроль над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев (//). Получившийся язык уже перестал быть просто дополненной версией классического C и был переименован из C с классами в «C++». Его первый коммерческий выпуск состоялся в октябре 1985 года.

До начала официальной стандартизации язык развивался в основном силами Страуструпа в ответ на запросы программистского сообщества. Функцию стандартных описаний языка выполняли написанные Страуструпом печатные работы по C++ (описание языка, справочное руководство и так далее). Лишь в 1998 году был ратифицирован международный стандарт языка C++: ISO/IEC 14882:1998 «Standard for the C++ Programming Language»; после принятия технических исправлений к стандарту в 2003 году — следующая версия этого стандарта — ISO/IEC.

Имя языка, получившееся в итоге, происходит от оператора унарного постфиксного инкремента C ++ (увеличение значения переменной на единицу). Имя C+ не было использовано потому, что является синтаксической ошибкой в C и, кроме того, это имя было занято другим языком. Язык также не был назван D, поскольку «является расширением C и не пытается устранять проблемы путём удаления элементов C».

1.2. Развитие и стандартизация языка С++

В 1985 году вышло первое издание «Языка программирования C++», обеспечивающее первое описание этого языка, что было чрезвычайно важно из-за отсутствия официального стандарта. В 1989 году состоялся выход C++ версии 2.0. Его новые возможности включали множественное наследование, абстрактные классы, статические функции-члены, функции-константы и защищённые члены. В 1990 году вышло «Комментированное справочное руководство по C++», положенное впоследствии в основу стандарта. Последние обновления включали шаблоны, исключения, пространства имён, новые способы приведения типов и булевский тип. Стандартная библиотека C++ также развивалась вместе с ним. Первым добавлением к стандартной библиотеке C++ стали потоки ввода-вывода, обеспечивающие средства для замены традиционных функций C printf и scanf. Позднее самым значительным развитием стандартной библиотеки стало включение в неё Стандартной библиотеки шаблонов.

Стандарт C++ состоит из двух основных частей: описание ядра языка и описание стандартной библиотеки. Первое время язык развивался вне формальных рамок, спонтанно, по мере встававших перед ним задач. Развитию языка сопутствовало развитие кросс-компилятора cfront. Новшества в языке отражались в изменении номера версии кросс-компилятора. Эти номера версий кросс-компилятора распространялись и на сам язык, но применительно к настоящему времени речь о версиях языка C++ не ведут. Лишь в 1998 году язык стал стандартизированным. C++ поддерживает как комментарии в стиле C (/* комментарий */), так и однострочные (// вся оставшаяся часть строки является комментарием), где // обозначает начало комментария, а ближайший последующий символ новой строки, который не предварён символом \ (либо эквивалентным ему обозначением ??/), считается окончанием комментария. Плюс этого комментария в том, что его не обязательно заканчивать, то есть обозначать окончание комментария.

Спецификатор inline для функций. Функция, определённая внутри тела класса, является inline по умолчанию. Данный спецификатор является подсказкой компилятору и может встроить тело функции в код вместо её непосредственного вызова.

Квалификаторы const и volatile. В отличие от С, где const обозначает только доступ на чтение, в C++ переменная с квалификатором const должна быть инициализирована. volatile используется в описании переменных и информирует компилятор, что значение данной переменной может быть изменено способом, который компилятор не в состоянии отследить. Для переменных, объявленных volatile, компилятор не должен применять средства оптимизации, изменяющие положение переменной в памяти (например, помещающие её в регистр) или полагающиеся на неизменность значения переменной в промежутке между двумя присваиваниями ей значения. В многоядерной системе volatile помогает избегать барьеров памяти 2-го типа.

С 2009 года велась работа по обновлению предыдущего стандарта. Предварительная версия нового стандарта сначала называлась C++09, спустя год — C++0x. Стандарт был опубликован в 2011 году и получил название C++11. В него были включены дополнения в ядро языка и расширение стандартной библиотеки, в том числе большую часть TR1. Следующая версия стандарта, C++14, вышла в августе 2014 года. Она содержит в основном уточнения и исправления ошибок предыдущей версии.

Последняя на текущий момент действующая версия стандарта — C++17, опубликованная в декабре 2017 года. Основным изменением стало введение в стандартную библиотеку параллельных версий стандартных алгоритмов и удаление устаревших и крайне редко используемых элементов.

C++ продолжает развиваться, чтобы отвечать современным требованиям. Одна из групп, разрабатывающих язык C++ и направляющих комитету по стандартизации C++ предложения по его улучшению — это Boost, которая занимается, в том числе, совершенствованием возможностей языка путём добавления в него особенностей метапрограммирования.

Никто не обладает правами на язык C++, он является свободным. Однако сам документ стандарта языка (за исключением черновиков) не доступен бесплатно. В рамках процесса стандартизации, ISO выпускает несколько видов изданий. В частности, технические доклады и технические характеристики публикуются, когда «видно будущее, но нет немедленной возможности соглашения для публикации международного стандарта.» До 2011 года было опубликовано три технических отчёта по C++: TR 19768: 2007 (также известный как C++, Технический отчёт 1) для расширений библиотеки в основном интегрирован в C++11, TR 29124: 2010 для специальных математических функций, и TR 24733: 2011 для десятичной арифметики с плавающей точкой. Техническая спецификация DTS 2 014 (по файловой системе) была утверждена в начале 2015 года, и остальные технические характеристики находятся в стадии разработки и ожидают одобрения.

В марте 2016 года в России была создана рабочая группа РГ21 С++. Группа была организована для сбора предложений к стандарту C++, отправки их в комитет и защиты на общих собраниях Международной организации по стандартизации (ISO). Специальным случаем является безымянное пространство имён. Все имена, описанные в нём, доступны только в текущей единице трансляции и имеют локальное связывание. Пространство имён std содержит в себе стандартные библиотеки C++.

1.3. Необъектно-ориентированные особенности

Необъектно-ориентированные особенности имеют следующие типы:

Символьные: char, wchar_t (char16_t и char32_t, в стандарте C++11).
Целочисленные знаковые: signed char, short int, int, long int
Целочисленные беззнаковые: unsigned char, unsigned short, int, unsigned int, unsigned long int(и unsigned long long int, в стандарте C++11).
С плавающей точкой: float, double, long double.
Логический: bool.
Операции сравнения возвращают тип bool. Выражения в скобках после if, while приводятся к типу bool.
Функции могут принимать аргументы по ссылке. Функции могут возвращать результат по ссылке. Cсылки сходны с указателями, со следующими особенностями: перед использованием ссылка должна быть инициализирована; ссылка всегда указывает на один и тот же адрес; в выражении ссылка обозначает непосредственно тот объект или ту функцию, на которую она указывает, обращение же к объекту или функции через указатель требует разыменование указателя.

1.4. Объектно-ориентированные особенности в С++

Язык С++, относится к объектно-ориентированному языку программирования. Объектно-ориентированное программирование (ООП) предоставляет возможность создавать объекты, которые объединяют свойства и поведение в самостоятельный союз, который затем можно многоразово использовать. Это дает нам не только читаемость кода, но понимание кем является объект. Помимо встроенных типов данных, таких как int, double, string и т.п., в языке можно определять собственные типы и классы. Класс предназначен для описания типа объектов. То есть, по сути, класс — это некий план объекта, а объект — это реализация класса.

ООП состоит из трех основных принципах инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Это три важнейших принципа, придающих объектам свойства. Рассмотрим подробнее.