Файл: Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка разработки программ (Основные понятия и эволюция языков программирования).pdf

Профилировщик – это средство измерения времени выполнения программных компонент с целью оптимизации критических компонентов.

Загрузчик копирует исполняемый файл с диска в память компьютера и осуществляет его запуск.

Цикл разработки программы представлен схемой на рисунке 5.

Рисунок 5 – Цикл разработки программы [11]

Охарактеризуем каждый этап.

На этапе анализа определяется то, что должна делать программа. При этом неважно как она должна это делать.

Далее на этапе спецификации дается описание требований к программе в формальном виде.

Под проектированием понимают разработку структуры программы и алгоритма ее исполнения.

Этап кодирования включает в себя следующие подэтапы: редактирование, компиляция и компоновка.

Компиляция – это преобразование программы или какого-либо ее модуля на языке программирования в программу или модуль на машинном языке или близком к машинному языке [16].

Компоновка – это процесс сборки исполняемого файла из полученных в результате раздельной компиляции объектных модулей с одновременным поиском и присоединением библиотечных процедур и подпрограмм.

В процессе компоновки программа непосредственно в оперативной памяти собирается в единое целое, т.е. в файл, готовый к работе (загрузочный модуль с расширением .ехе). Работу по компоновке программы выполняет компоновщик [23].

Компоновщики бывают двух видов [16]:

– которые готовят загрузочный файл, и этот файл может быть загружен при необходимости в оперативную память для исполнения;

– которые готовят загрузочный файл и сразу физически размещают версию машинного кода в памяти и передают управление на первую команду программы для исполнения.

На этапе тестирования идет подготовка эталонных входных и выходных данных, запуск программы и сравнение полученных данных с эталонными [23].

Отладка – это процесс локализации и исправления ошибок, выявленных во время тестирования.

Классификация ошибок в программе следующая:

– синтаксическая ошибка – нарушение синтаксических правил;

– ошибка времени выполнения (run-time error) – происходит при выполнении синтаксически верной программы, когда она производит какое-либо недопустимое действие (деление на ноль и т.п.);

– логическая ошибка – возникает при разработке и написании алгоритма, при этом программа не содержит ни синтаксических ошибок, ни ошибок времени выполнения, но делает не то, что хотел разработчик.

Выделяют следующие разновидности отладки [19]:

– «сухая» – по тексту (листингу) программы без применения отладчика, компьютера и др.;

– с использованием отладчика – специальной программы, которая позволяет отслеживать процесс выполнения программы по ее исходному листингу и просматривать текущие значения переменных.

2.2 Виды интегрированных сред разработки

Деление интегрированных сред разработки на отдельные группы условно, в основном оно происходит по трем факторам:

1. Функционал;

Некоторые среды разработки содержат встроенный справочник по языку, инструменты для разработки графического интерфейса пользователя, инспектор классов и др. Но эти функции не обязательны и могут присутствовать не в каждой среде [24].

2. Поддерживаемые языки;

Хотя и существуют среды, предназначенные для нескольких языков программирования (Embarcadero RAD Studio, Eclipse, Qt Creator, последние версии Xcode и NetBeans или Microsoft Visual Studio), обычно они предназначены для одного конкретного языка программирования (Delphi, Visual Basic, Dev-C++) [19].

3. Лицензионное или свободное программное обеспечение.

Некоторые интегрированные среды разработки являются свободно распространяемыми, но большинство из них – лицензионные, за использование которых придется платить.

Из универсальных языков программирования на сегодняшний день наиболее популярны следующие [32]:

– Бейсик (Basic) – для освоения требует начальной подготовки (например, на уровне общеобразовательной школы);

– Паскаль (Pascal) – требует специальной подготовки (например, школы с углубленным изучением информатики и программирования и/или технические ВУЗы);

– Си++, Ява (Java) – требуют высокой профессиональной подготовки (на уровне специализированных средних и высших учебных заведений).

Для каждого из этих языков имеется множество систем программирования, которые выпускаются различными фирмами и ориентированы на различные модели компьютеров, а также операционные системы.

Наиболее популярны следующие визуальные среды проектирования программ для операционной системы Windows [24]:

–для Basic – Microsoft Visual Basic;

–для Pascal – Borland Delphi;

–для C++ – Borland C++Bulider;

–для Java – Symantec Cafe.

Объектно-ориентированное (визуальное) программирование поспособствовало созданию технологии быстрой разработки приложений – RAD. Данная технология характерна для нового поколения систем программирования [33].

Первой средой с наиболее простым и наглядным интерфейсом стала среда Visual Basic. Она сформировала новый стиль взаимодействия программиста с компьютером, который позволяет создавать пользовательский интерфейс при помощи мыши, а не написания кода и последующей трансляции и выполнения программы, только после чего можно было посмотреть, как это выглядит на экране.

Хотя среда Visual Basic имела в свое время широкий спрос и помогла облегчить процесс программирования для неопытных разработчиков, она имеет множество недостатков. Основной из них – низкая производительность приложений при их выполнении, а также недостаточная строгость и объектная ориентированность языка, способствующая наиболее быстрой разработке, а не созданию мощных приложений [7].

Интерфейс Visual Basic 6.0 представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Интерфейс Visual Basic 6.0

Delphi – это следующий шаг в развитии среды быстрой разработки. Данная среда лишена многих недостатков Visual Basic. Разработчики Delphi создали инструмент, который похож на среду Visual Basic, но заметно улучшенный [22].

Delphi базируется на языке Object Pascal. Компиляторы с языков семейства Паскаль фирмы Borland (начиная с Turbo Pascal 1.0) были одними из самых быстрых. На текущий момент Object Pascal – это объектно-ориентированный язык программирования с хорошим компилятором [26].

Ориентация приложений Delphi на язык Object Pascal не уменьшает возможности разработчика. Приложения Delphi могут также использовать разработки на других языках программирования, включая C++ и даже ассемблер. Можно применять библиотеки, созданные другими фирмами (например, Microsoft) или независимыми программистами. Можно реализовывать собственные разработки в виде самостоятельно выполняемых файлов или пакетов, поддерживающих выполнение ряда приложений.

Отдельно стоит упомянуть об одной из основных задач Delphi – разработке приложений для баз данных. В этой области Delphi занимает передовые позиции, работая с любыми системами управления базами данных [22].

Интерфейс Delphi 7 представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 – Интерфейс Delphi 7

C++ Builder – это программный продукт для быстрой разработки приложений, интегрированная среда программирования, система для разработки программного обеспечения на языке программирования C++ [27].

Изначально C++ Builder разрабатывался компанией Borland Software, а затем ее подразделением CodeGear, сейчас принадлежащим Embarcadero Technologies.

C++ Builder объединяет комплекс объектных библиотек, компилятор, отладчик, редактор кода и многие другие компоненты. Цикл разработки программы аналогичен Delphi и многим другим средам. Большинство разработанных в Delphi компонентов можно использовать и в C++ Builder, причем даже без модификации, но при этом обратное утверждение неверно [27].

Среда C++ Builder содержит инструменты, которые при помощи drag-and-drop делают разработку визуальной, что упрощает программирование, благодаря встроенному WYSIWYG – редактору интерфейса.

Следующей средой разработки является Symantec Cafe. Это первая интегрированная среда визуальной разработки для создания приложений для страниц сети интернет [32].

Symantec Cafe интегрирует комплект разработчика Java Development Kit компании Sun Microsystems в популярную многооконную среду визуальной разработки, созданную компанией Symantec с целью создания приложений для Windows 95 и Windows NT. Среда Symantec Cafe предлагает полнофункциональную систему управления проектами, а также мощные инструменты просмотра и редактирования кода, что обеспечивает значительное увеличение эффективности разработки приложений на языке Java для сети интернет.

Созданные с помощью Symantec Cafe приложения могут в последующем встраиваться в документы HTML и выполняться на различных платформах при использовании Java-соместимых программ просмотра.

Таким образом, во второй главе нами рассмотрены основные понятие среды программирования (разработки программ). Для этого описаны базовые и прочие компоненты среды, а также поэтапно рассмотрен цикл разработки программы, включающий анализ, спецификацию, проектирование, редактирование, компиляцию, компоновку, тестирование, отладку и внедрение. Изучены виды интегрированных сред разработки по функционалу, поддерживаемым языкам и лицензионному или свободному ПО. Также рассмотрены наиболее популярные среды Microsoft Visual Basic, Borland Delphi, Borland C++Bulider и Symantec Cafe.

3. Критерии выбора среды и языка разработки программ

Прежде всего, необходимо отталкиваться от решаемой задачи, т.е. какое программное приложение необходимо реализовать, для чего, какие функции оно должно выполнять.

Далее следует выбор технологии программирования (модульное, объектно-ориентированное программирование и т.д.).

Затем необходимо провести анализ языков программирования по различным критериям и выбрать наиболее подходящий под конкретные задачи.

Ну и на последнем этапе выбирается среда разработки, поддерживающая выбранный язык программирования.

То есть выбора среды и языка разработки программы происходит в четыре этапа (рисунок 8).

Определить задачи и функции разрабатываемой программы

Выбор технологии программирования

Выбор языка программирования

Сравнительный анализ сред разработки

Рисунок 8 – Этапы выбора среды и языка разработки программы

Рассмотрим данную задачу на конкретном примере.

Предположим нам необходимо создать информационную систему учета и анализа деятельности предприятия. При этом тип и род деятельности предприятия не важен, будь то магазин, школа или завод.

Определяем задачи:

– учет основных документов предприятия (продаж, выпуска продукции и т.п.);

– анализ деятельности предприятия посредством отчетности;

– планирование и контроль выполнения определенных функций, этапов процесса, деятельности в целом.

Перейдем к выбору технологии программирования. Предпочтительным является объектно-ориентированное программирование.

Основным достоинством объектно-ориентированного программирования является естественная декомпозиция программного обеспечения, значительно облегчающая разработку программы. Это приводит к полной локализации данных и интегрированию их с подпрограммами обработки, что позволяет вести независимую разработку отдельных объектов [31]. Также объектный подход предлагает способы организации программы, основанные на механизмах наследования, композиции, полиморфизма и наполнения. Данные механизмы позволяют создавать сложные объекты из сравнительно простых объектов, в результате чего увеличивается показатель повторного использования кода и появляется возможность создания библиотек классов [36].

Перейдем к выбору языка программирования. Из универсальных языков программирования на сегодняшний день наиболее популярны [32]:

– Бейсик (Basic);

– Паскаль (Pascal);

– Си++;

– Ява (Java).

Basic для разработки нашего приложения не подходит по причине недостаточной функциональности. Java тоже не подходит, так как ориентирован на разработку интернет-приложений. В первую очередь мы должны ориентироваться на работу с базами данных. Для этого идеальным вариантом являются Pascal и Си++.

Наиболее популярны следующие визуальные среды быстрого проектирования программ для выбранных языков программирования [24]:

–для Pascal – Borland Delphi;