Файл: Интегрированные среды разработки программ ( Microsoft Visual Studio ).pdf

Важнейшим элементом современного программирования является программные средства, позволяющие создавать программы. Такой класс инструментального программного обеспечения получил название интегрированных сред разработки (integrated developer environment – IDE). Современные среды разработки программного обеспечения предоставляют разработчику-программисту высокоразвитые инструменты, которые существенным образом сокращают время проектирования и реализации программ, а также позволяют сделать разрабатываемое программное обеспечение значительно более качественным. Наряду с этим, использование интегрированной среды разработки существенным образом облегчает труд программиста.

В настоящее время существует большое число высокоразвитых сред разработки, ориентированных на компонентное объектно-ориентированное программирование. Различные среды разработки программного обеспечения ориентированы на различные сферы применения, используют в качестве языкового инструмента различные алгоритмические языки программирования. Однако, несмотря на функциональные различия, все современные среды разработки программ реализуют схожие концепции и подходы к разработке программного обеспечения и имеют в своем составе схожие инструментальные средства.

Хорошо известно, что на сегодняшний день законодателем «мод» в области разработки системного и прикладного программного обеспечения в целом и интегрированных сред разработки в частности является корпорация Microsoft. Наиболее известной и используемой интегрированной средой разработки этого производителя является пакет Visual Studio.NET, в котором поддерживаются такие языки программирования как Visual Basic.NEТ, Visual C++, Visual C# и Visual J#.

1. Теоретические основы интегрированной среды разработки приложений

1.1. Концепция интегрированной среды разработки приложений

Интегрированная среда (integrated development environment – IDE) – набор инструментов для разработки и отладки программ, имеющий общую интерактивную графическую оболочку, поддерживающую выполнение всех основных функций жизненного цикла разработки программы – набор и редактирование исходного текста (кода), компиляцию (сборку), исполнение, отладку, профилирование и командную разработку [7].

Использование интегрированной среды – один из возможных подходов к разработке программ. Альтернативой ему является более ранний, традиционный подход системы UNIX, основанный на использовании набора инструментов (toolkit, toolbox), родственных по тематике и функциональности, но не объединенных в одну интегрированную интерактивную среду и подчас (в ранних версиях системы UNIX) вызываемых в режиме командной строки (command line interface).

Разумеется, использовать интегрированную среду гораздо удобнее для разработчика, чем и объясняется бурное развитие и разнообразие интегрированных сред, начиная с 1980-х годов.

Одной из первых интегрированных сред стала среда Turbo Pascal [4] фирмы Borland, руководителем разработки которой в середине 1980-х гг. стал Филипп Кан, ученик Никлауса Вирта.

Корпорация Microsoft внесла особо выдающийся вклад в развитие интегрированных сред, благодаря созданию и развитию среды Visual Studio, которая является одним из лучших образцов современной интегрированной среды.

Интегрированные среды разработки были созданы для того, чтобы максимизировать производительность программиста благодаря тесно связанным компонентам с простыми пользовательскими интерфейсами. Это позволит разработчику сделать меньше действий для переключения различных режимов, в отличие от дискретных программ разработки.

Однако, так как IDE является сложным программным комплексом, то лишь после долгого процесса обучения среда разработки сможет качественного ускорить процесс разработки ПО.

Обычно IDE ориентирована на определенный язык программирования, предоставляя набор функций, который наиболее близко соответствует парадигмам этого языка программирования.

Однако, есть некоторые IDE с поддержкой нескольких языков, такие как Eclipse, ActiveState Komodo, последние версии NetBeans, Microsoft Visual Studio, WinDev, и Xcode. IDE обычно представляет из себя единственную программу, в которой проводилась вся разработка. Она обычно содержит много функций для создания, изменения, компилирования, развертывания и отладки программного обеспечения.

Цель среды разработки заключается в том, чтобы абстрагировать конфигурацию, необходимую, чтобы объединить утилиты командной строки в одном модуле, который позволит уменьшить время, чтобы изучить язык, и повысит производительность разработчика.

Также считается, что трудная интеграция задач разработки может далее повысить производительность. Например, IDE позволяет проанализировать код и тем самым обеспечить мгновенную обратную связь и уведомить о синтаксических ошибках. В то время как большинство современных IDE является графическим, они использовались еще до того, как появились системы управления окнами (которые реализованы в Microsoft Windows или X11 для unix-систем). Они были основано на тексте, используя функциональные клавиши или горячие клавиши, чтобы выполнить различные задачи (например, Turbo Pascal). Использование IDE для разработки программного обеспечения является прямой противоположностью способа, в котором используются несвязанные инструменты, такие как текстовый редактор, компилятор и т.п.

1.2. Компоненты интегрированной среды разработки приложений

Компонентами интегрированной среды разработки приложений являются:

– инструменты управления процессами;

– инструменты управления проектом;

– инструменты конфигурационного управления;

– инструменты верификации;

– инструменты поддержки разработки документации.

Выделяют три уровня интеграции инструментов в интегрированных средах.

1. Интеграция инструментов – очень слабая. Обмен информацией между ними происходит, как правило, через интерфейсы экспорта и импорта.

2. Интеграция инструментов одной компании осуществляется на базе единого репозитория (хранилища). Интеграция собственных инструментов с инструментами третьих фирм происходит по образцу предыдущего уровня.

3. Интеграция всех инструментов осуществляется с помощью общего репозитория. При этом любой инструмент любой компании может осуществлять взаимодействие через службы взаимодействия с репозиторием.

Особенности интегрированных сред:

– поддерживают различные методологии;

– определяют технологию разработки;

– применяются командами, работающими вместе над несколькими проектами;

– как правило, используются для разработки научных и инженерных приложений;

– разрабатываются одной компанией, но имеется возможность интеграции с инструментами третьих фирм [5].

2. ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СРЕД

2.1. Краткие сведения

Первые ИСР были созданы для работы через консоль или терминал, которые сами по себе были новинкой: до того программы создавались на бумаге, вводились в машину с помощью предварительно подготовленных бумажных носителей (перфокарт, перфолент) и т. д.

Dartmouth BASIC был первым языком, который был создан с ИСР, и был также первым, который был разработан для использования в консоли или терминале. Эта ИСР (часть Dartmouth Time Sharing System) управлялась при помощи команд, поэтому существенно отличалась от более поздних, управляемых с помощью меню и горячих клавиш, и тем более графических ИСР, распространённых в XXI веке. Однако она позволяла править исходный код, управлять файлами, компилировать, отлаживать и выполнять программы способом, принципиально подобным современным ИСР.

Maestro I – продукт от Softlab Munich, был первой в мире интегрированной средой разработки для программного обеспечения в 1975 г. и, возможно, мировым лидером в этой рыночной нише в течение 1970-х и 1980-х годов. Он был установлен у 22000 программистов во всем мире. До 1989 года 6000 копий было установлено в Федеративной Республике Германия [6]. Ныне Maestro I принадлежит истории и может быть найден разве что в Музее Информационной технологии в Арлингтоне (рисунок 1).

Рисунок 1 – Клавиатура Maestro

2.2. Предпосылки создания ИСР в России

Идея интегрированных сред достигла еще большего развития к середине 1980-х гг., когда появились две группы популярных интегрированных сред:

1. Турбо-среды (Turbo Pascal, Turbo C, Turbo C++, Delphi и др.) фирмы Borland для поддержки программирования на этих языках, реализованные сначала для операционной системы MS DOS, затем – для ОС Windows;

2. GNU Emacs – многоязыковая и многоплатформная интегрированная среда разработки, реализованная для MS DOS, затем для Windows, OpenVMS и для Linux.

Следует также упомянуть интегрированную среду тех лет для разработки программ на объектно-ориентированном языке Smalltalk фирмы Xeror PARC – одну из первых интегрированных сред ООП, в которой впервые появилось понятие байт-кода как бинарной постфиксной формы промежуточного представления программы и понятие just-in-time (JIT, динамического) компилятора, выполняющего при первом вызове метода его компиляцию в платформно-зависимый (native) код целевого компьютера [9].

Турбо-среды фирмы Borland оказали огромное влияние на разработчиков ПО и создателей инструментов разработки ПО. Их характерной чертой стала поддержка непрерывного цикла разработки: набор и редактирование исходного текста – компиляция – анализ и исправление ошибок – завершение компиляции – исполнение и отладка – без выхода из интегрированной среды, причем все эти этапы управлялись простым набором функциональных клавиш и не требовали явного вызова каких-либо отдельных инструментов. Привлекательным качеством Турбо-сред стала также высокая скорость компиляции. Хотя в первых версиях Турбо-Паскаля компиляция осуществлялась до первой ошибки, и для поиска и диагностики всех ошибок приходилось, после исправления предыдущей, запускать компиляцию снова, но это выполнялось мгновенно с помощью функциональных клавиш.

Турбо-среды имели встроенный механизм сборки (build) для полной компиляции всех исходных текстов проекта в бинарный код, а также режим make (F9), аналогичный функциональности классической утилиты make системы UNIX, для повторной компиляции только измененных модулей исходного текста.

Самым важным нововведением в среде Турбо-Паскаль было расширение входного языка объектно-ориентированными концепциями (класс, объект) и конструкцией unit (модуль), воплощающей в себе идею независимой единицы компиляции (compilation unit). Поддержка ООП появилась в версии 5.5. Впоследствии эти идеи были развиты, уже на платформе Windows, в новых версиях интегрированных сред фирмы Borland – Borland Pascal и Delphi (язык программирования фирмы Borland, развивающий идеи Паскаля в сочетании с ООП).

В России в начале 1990-х гг. было разработано большое число инструментов и приложений на объектно-ориентированном Турбо-Паскале (5.5, 6.0), объемом до нескольких десятков тысяч строк исходного текста (компиляторов, экспертных систем, систем расчета непотопляемости судов, для ВМФ, и др.), используя, по современным понятиям, более чем скромную конфигурацию оборудования – IBM PC с 640 килобайтами памяти под управлением MS DOS. Для размещения в памяти попеременно больших исполняемых модулей использовалась оверлейная структура (overlay).

Ограничение в 640 килобайт (максимальный размер исполняемой программы в MS DOS) накладывало весьма серьезные ограничения на размер единицы компиляции, даже если фактически память компьютера имела больший объем, например, 2 МБ. Вследствие ограниченного объема памяти приходилось искусственно разбивать модули (units) на части.

2.3. История развития Microsoft Visual Studio

Visual Studio (1995). Иитегрированная среда Microsoft Visual Studio берет свое начало с 1995 года, когда была выпущена первая версия продукта под таким названием. До этого в начале 1990-х гг. Microsoft выпускала отдельные продукты для поддержки программирования на языках высокого уровня [11]:

- Microsoft Visual C++ – интерактивная среда программирования на языке Visual C++, расширении языка C++, разработанном и реализованном фирмой Microsoft. Язык Visual C++ в составе всех версий Visual Studio и ныне остается наиболее популярным и широко используемым языком программирования в мире;

- Visual Basic – объектно-ориентированное расширение языка BASIC, разработанное и реализованное фирмой Microsoft, которое сразу начало активно использоваться программистами всего мира, так как сочетало в себе простоту языка BASIC с новейшими объектно-ориентированными расширениями. Многие коллеги- программисты еще в начале 1990-х гг. рассказывали об удобстве Visual Basic и предпочитали именно на нем разрабатывать программы управления GUI;