Файл: Интегрированные среды разработки программ.pdf

Частный случай ИСР, их эволюционное развитие — среды визуальной разработки, которые включают в себя возможность визуального редактирования интерфейса программы.

Интегрированные среды разработки были созданы для того, чтобы максимизировать производительность программиста благодаря тесно связанным компонентам с простыми пользовательскими интерфейсами. Это позволит разработчику делать 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 качественно 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 повысить 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 являются графическими, они использовались еще до того, как появились системы управления окнами (которые реализованы в Microsoft Windows или X11 для *nix-систем). 

Интегрированные среды разработки также часто поддерживают пометки в комментариях в исходном тексте программ, отмечающие места, требующие дальнейшего внимания или предполагающие внесение изменений, такие как TODO. В дальнейшем эти пометки могут выделяться редакторами (напр. vim, emacs, встроенный редактор Visual Studio) или использоваться для организации совместной работы с построением тегов и задач (например, в IntelliJ). Использование комментариев с TODO так же является стандартом оформления кода на Object Pascal, Delphi. Microsoft в руководстве по Visual Studio рекомендует использовать тег TODO (наравне с HACK, UNDONE) для следующих пометок:

• добавление новых функций;
• известных проблем, которые нужно устранить;
• предполагаемых к реализации классов;
• мест размещения кода обработчиков ошибок;
• напоминаний о необходимости переработки участка кода.

Обычно интегрированная среда разработки - это совокупность программных средств, поддерживающая все этапы разработки программного обеспечения от написания исходного текста программы до ее компиляции и отладки, и обеспечивающая простое и быстрое взаимодействие с другими инструментальными средствами (программным отладчиком-симулятором, внутрисхемным эмулятором, эмулятором ПЗУ и программатором).

Строго говоря, интегрированные среды разработки не относятся к числу средств отладки. Отладка – лишь одно из свойств интегрированных сред, которые представляют собой основу любой визуальной среды разработки.

При традиционном подходе, начальный этап написания программы строится следующим образом:

Исходный текст набирается при помощи какого-либо текстового редактора.

По завершении набора, работа с текстовым редактором прекращается и запускается кросс компилятор.

Как правило, вновь написанная программа содержит синтаксические ошибки, и компилятор сообщает о них на консоль оператора.

Вновь запускается текстовый редактор, и оператор должен найти и устранить выявленные ошибки, при этом сообщения о характере ошибок выведенные компилятором уже не видны, так как экран занят текстовым редактором.

И этот цикл может повторяться не один раз. Если программа имеет большой объем, собирается из различных частей, и подвергается длительному редактированию или модернизации, то даже этот начальный этап может потребовать много сил и времени. После этого наступает этап отладки программы и к редактору с компилятором добавляется эмулятор или симулятор, за работой которого хотелось бы следить прямо по тексту программы в текстовом редакторе.

Интегрированные среды (оболочки) разработки (Integrated Development Environment, IDE) позволяют избежать большого объема однообразных действий и тем самым существенно повысить эффективность процесса разработки и отладки.

Работа в интегрированной среде дает программисту:

• Возможность использования встроенного многофайлового текстового редактора, специально ориентированного на работу с исходными текстами программ;
• Иметь автоматическую диагностику выявленных при компиляции ошибок, когда исходный текст программы, доступный редактированию, выводится одновременно с диагностикой в многооконном режиме;
• Возможность параллельной работы над несколькими проектами. Менеджер проектов позволяет использовать любой проект в качестве шаблона для вновь создаваемого проекта;
• Минимум перекомпиляции. Ей подвергаются только редактировавшиеся модули;
• Возможность загрузки отлаживаемой программы в имеющиеся средства отладки, и возможность работы с ними без выхода из оболочки;
• Возможность подключения к оболочке практически любых программных средств.

2.2. Обзор основных сред разработки

2.2.1. C++ Builder

Каждая программа должна иметь удобный интерфейс для организации диалога с пользователем. Основным элементом интерфейса в Windows являются окна. Одной из разновидностей окон является форма, которая может содержать кнопки, текстовые поля, переключатели и т.д. Поэтому программы, написанные для использования в Windows, обычно имеют оконный (графический) интерфейс. [12]

Для быстрого и удобного создания программ с графическим интерфейсом используют специальные среды визуального программирования. Почти каждый современный язык программирования имеет по крайней мере одну такую среду: Object Pascal - Borland Delphi, Basic - Visual Basic, C++ - Borland C ++ Builder, Microsoft Visual C.

Визуальное программирование еще называют Rapid Application Development (RAD), "быстрая разработка приложений". Технология RAD существенно ускоряет создание программ с графическим интерфейсом. Инструментальная система Builder, подобно другим системам визуального программирования (Visual C, Visual Basic, Delphi и т.д.), в первую очередь является посредником между интерфейсом прикладного программирования Windows (API - Application Program Interface) и программистом, позволяя даже начинающим разработчикам быстро создавать программные продукты, которые будут иметь графический интерфейс пользователя (GUI - Graphic User Interface). [7]

C++ Builder – это технология визуального программирования, в которой максимально автоматизировано ее трудоемкую часть – создание графических программ с диалоговыми окнами.

Оболочка C ++ Builder предоставляет возможность вместо полного самостоятельного написания программы использовать большой набор готовых визуальных объектов, так называемых компонентов, пиктограммы которых размещены на соответствующих вкладках палитры компонентов.

В С++ Builder используется более 100 компонент. Все компоненты собраны в библиотеке визуальных компонентов VCL - Visual Class Library. С++ Builder предназначен для написания программ на языке программирования C++ и сочетает VCL и среду программирования (IDE - Integrated Development Environment), написанную для Delphi с компилятором C++.

Цикл создания программных проектов в C++ Builder является аналогичным Delphi, но с существенными улучшениями. Большинство компонентов, разработанных в Delphi, можно использовать и в C++ Builder без модификации, но, к сожалению, обратное утверждение не справедливо. С++ Builder позволяет методом drag-and-drop довольно просто разрабатывать интерфейсные программы, что приводит к повышению эффективности и простоты программирования, поскольку программисту не надо каждый раз создавать те элементы собственных программ, которые могут быть реализованы с помощью уже существующих объектов.

Основным объектом визуального программирования является компонент. Компонентами в C ++ Builder являются объекты или классы объектов. Их непосредственно видно на экране (за исключением группы невидимых компонентов), их можно передвигать мышью, они могут реагировать на щелчки клавиш клавиатуры, мыши. [6]

В свою очередь, компонентам, в отличие от обычных объектов C++, присущее наличие свойств, событий и методов, которые позволяют осуществлять различные операции с этими компонентами. Свойства (Properties) позволяют легко устанавливать различные характеристики компонентов, такие как название, размеры, контекстные подсказки или источники данных.

Методы (функции-члены) выполняют определенные операции над компонентным объектом, в том числе и такие сложные, как воспроизведение или перемотка устройства мультимедиа.

События (Ivents) связывают внешние воздействия, на которые реагируют компоненты, такие как активизация, нажатие кнопок с кодами реакции на эти воздействия. Кроме того, события могут возникать при таких специфических состояниях компонента, как обновления данных в интерфейсных элементах доступа к базам данных.

В качестве примера объекта рассмотрим компонент Button, который по сути является кнопкой и имеет ряд свойств: имя, размеры (ширина и высота), расположение на форме, определение границ, надпись на кнопке, шрифт, стиль, размер и цвет надписи, видимость (кнопка может существовать, но быть невидимой) и др. [4]

Для кнопки можно создавать различные события, например: щелчок кнопкой мыши, нажатия клавиши клавиатуры и т.д. Методами для кнопки могут быть алгоритмы, которые выполняют такие действия: перемещение самой кнопки, изменение размеров, создание новой или уничтожение существующей кнопки и другие.

Программирование в С++ Builder состоит из двух этапов:

– конструирования визуального интерфейса с помощью компонентов;

– написания программного кода, выполнение команд которого обеспечит решения.

Окно среды C ++ Builder состоит из следующих элементов (рис. 2): [3]

– окно формы;

– окно кода программы;

– главное меню;

– кнопки инструментальных панелей;

– палитра компонентов;

– окно инспектора объектов.

Рисунок 2– Интерфейс среды разработки C++ Builder

Окно формы занимает большое место и является прямоугольным серым "контейнером" (рис. 2), на который при проектировании формы размещают компоненты (кнопки, надписи, панели, окна редакторов и т.д.). Форма сама является компонентом с названием Form. Без дополнительных указаний заголовок компонента (свойство Caption) совпадает с его названием (свойство Name), к которой добавляется порядковый номер, начиная с 1 (например Button1, Button2). но заголовок можно изменить с помощью свойства Caption. Размеры формы можно изменять или с помощью окна Object Inspector, или просто перетащив мышкой линии границы формы.

Для размещенных на форме компонентов можно вызвать контекстную справку, для чего следует выделить нужный компонент и нажать клавишу <F1>. Если щелкнуть на самой форме и нажать клавишу <F1>, откроется справка по классу формы TForm. [9]

После запуска C++ Builder редактор кода содержит минимальный набор инструкций, обеспечивает нормальное функционирование пустой формы в качестве Windows окна. При создании проекта программист вносит в него нужный программный код.

2.2.2. Delphi

Delphi – это язык и среда программирования, которая относится к классу RAD-средств (Rapid Application Development) CASE - технологии. С помощью Delphi можно быстро осуществлять разработку мощных приложений Windows. Приложения ОС Windows, для создания которых надо было много человеческих усилий, например, в С++ или Java, теперь могут быть созданы одним человеком, который использует Delphi.

Язык Delphi обладает обширным набором возможностей: от проектировщика форм и заканчивая поддержкой всех популярных форматов баз данных. Среда программирования обеспечивает использования таких компонентов ОС Windows общего назначения: метки, пиктограммы, диалоговые панели.

Работая в Windows, неоднократно используют в программах одни и те самые одинаковые «объекты» для разнообразных приложениях. Диалоговые окна (например, Save File и Choose File) являются примерами визуальных компонентов, которые многократно используются, встроенные непосредственно в среду Delphi, и позволяют использовать их к имеющийся задаче, чтобы они функционировали так, как требуется для создания приложения. [4]

Также имеются предварительно созданные не визуальные и визуальные объекты (кнопки, меню, флажки, выпадающие списки, объекты с данными и другие). С помощью таких объектов можно обеспечить, например, ввод данных несколькими нажатиями мышей, даже не прибегая к использованию программного кода. Это является наглядной реализацией применения CASE-технологии в современном программировании программных приложений. Часть работы, которая связана с программированием интерфейсов пользователя, получила название визуальное программирование.

Преимущества от проектирования приложений в среде ОС Windows с помощью языка Delphi:[5]

нет необходимости в повторном вводе данных;

присутствует согласованность проекта и его реализации;

значительно увеличивается производительность разработки приложения и его переносимость.

Программирование с помощью визуальных компонентов добавляет новое измерение в создании приложений, давая возможности изображать объекты на экране дисплея до непосредственного запуска самой программы. Если не использовать визуальные компоненты, то надо написать фрагменты кода, который создает и настраивает объект непосредственно на форме.