Файл: Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка разработки программ Легкость написания программы.pdf

Ада При создании компилятора языка Ада Министерство обороны США требовало не засорять язык. Каждый компилятор проходил проверку, пропуская через него серию из порядка 2000 специальных тестов.
C Язык C позволяет писать для Unix-систем эффективным код и является основным средством переноса программ между Unix-системами. Стандартизация языка ANSI(Американским национальным институтом) и ISO(Международной организацией по стандартам) закрепила роль языка, как средство написания эффективным и переносимых программ.
C++ Как и СИ, C++ проектировался в расчете на переносимость. В программах, написанных на C++ можно использовать библиотеки C. Почти все программы, рассчитанные на C, можно использовать и в C++.
Java Программы, написанные на Java запускаются в специальной виртуальной машине (песочнице) и работают на любом оборудовании, где установлена соответствующая виртуальная машина. Следовательно программы даже не нуждаются в какой-либо доработке и абсолютно мобильны.

Вывод: все языки являются мобильными, но у Java эта ключевая особенность реализована лучше всех.

2 Мощность языка

Определяется разнообразием задач, которые программируются на данном языке.

Ada Ада предназначалась для военных целей, к которым предъявлялись большие требования надежности. Однако ввиду надежности этот язык нашел применение в медицине, телекоммуникации, банковских системах и промышленной автоматике.
C Язык C можно считать универсальным. Так как в него включены средства программирования почти на уровне ассемблера. Большой набор операторов и операций позволяет писать весьма компактные программы.
C++ Ключевой отличительной особенностью языка C++ от C и Ада является класс. Класс – это определяемый пользователем тип. В C++ сохранены также все возможности C. Что позволяет достаточно эффективно реализовать программы.
Java, как и С++ является полноценным объектно-ориентированным языком. Он используется в веб-приложениях, а также на телефонах, ввиду сильного разнообразия железа.

Вывод: Все эти языки довольно популярны, из-за многих сфер их применения.

3 Уровень языка

Машинный язык – система команд (набор кодов операций) конкретной вычислительной машины, которая интерпретируется непосредственно процессором или микропрограммами этой вычислительной машины
Машинно-ориентированный язык – язык программирования, позволяющий при составлении программ учитывать особенности системы команд и представления информации в объектной вычислительной машине.
Высокоуровневый язык программирования – язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков — это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.

Все четыре языка относятся к языкам программирования высокого уровня, а C и C++ включают в себя свойства и низкоуровневых языков.

Современные критерии

2 Читабельность программы

2.1Простота написания программы

Языки C, C++, Ada, Java имеют понятную модульную структуру программы. Приведем пример простой программы на этих языках:

С++

Ada

Java

#include <stdio.h>

int main()

{

printf ("Hello, world\n");

return 0;

}

#include <iostream>

using namespace std;

void main()

{

cout << “Hello, world!”;

return 0;

}

with Ada . Text_IO;

procedure Hello is

use Ada . Text_IO;

begin

Put_Line ( " Hello World ! " ) ;

end Hello ;

class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Hello World!");

}

1.2Разнообразие типов и структур данных. Ортогональность структур данных.

Булевый тип.

Ada есть булевый тип, который может принимать два значения: true и false
C В языке Си в явном виде нет булевого типа, а значения true и false обозначают ненулевым и нулевым значением соответственно.
C++ Определен тип bool , который хранит две булевы константы: true и false. Если рассматривать bool в арифметическом выражении, то true = 1, а false = 0.
Java есть булевый тип, который может принимать два значения: true и false

Целые, вещественные, символьные типы

	Тип данных в C	Тип данных в C++	Тип данных в Ada	Тип данных в Java	Размер занимаемой памяти (байт)	Минимальный диапазон
Целый тип	int	Int	integer	short	2	от – 32768 до 32767
Модификатор целого типа	long int	long int	long_integer	int	4	от – 2147483648 до 2147483647
Модификатор целого типа	short int	short int	short_integer	short int	4	от -32767 до 32767
Вещественный тип	float	float	float	float	4	от 3.4E–38 до 3.4E38
Вещественный тип	double	double		double	8	от 1.7E–308 до 1.7E308
Модификатор вещественного типа	long double	long double			10	от 3.4E–4932 до 3.4E4932
Символьный тип.	char	char	character	char	1	от -128 до 127 (С, С++) от 0 до 255 (Ада)
Модификатор символьного типа.			wide_character		1	от 0 до 4294967295
Булевский тип		bool	bool	boolean	1	True(1) или false (0)

Массивы

Во всех 4х языка программирования есть возможность создавать массивы. Отметим ряд особенностей:

ADA В языке Ада есть возможность задания отрезка массива (array slice). Пример:

Имя_ массива ( диапазон_значений_индекса )

abc (5..10) := (5, 6, 7, 8, 9, 10);

Также есть возможность использования «анонимных» массивов (без использования предопределенного типа)

C и C++ В языке C и C++ также можно использовать одномерных, многомерных массивов. У всех массивов первый элемент имеет индекс ноль. Однако, в этих языках нет проверки границ массивов, т.е. мы можем записать в память не принадлежащую массиву.

Пример:
int A [10], i;

for (i=0; i<100; i++) A[i]=i;

Java Для создания массива нужно пользоваться квадратными скобками, расположив их справа от имени массива или от типа объектов, из которых составлен массив, например:

int nNumbers[];

int[] nAnotherNumbers;

Записи

Запись – это структура данных, состоящая из фиксированного числа компонентов, которые называются полями записи. В отличие от массива поля записи могут быть различных типов. В Java нет типа «запись», зато можно обойти это ограничение, использовав класс.

Ада

Си

С++

Java

Type имя_записи is

Record

Имя_поля_1:тип_поля_1;

Имя_поля_2:тип_поля_2;

…

Имя_поля_N:тип_поля_N;

End record;

union un_tag {

int a;

float b;

char *c;

} un;

union { // анонимное

// объединение

int i;

char a[5];

};

// непосредственный доступ к переменным i и a

i = 10;

a[1] = 'A';

public class MYRecord {

public int X;

public String Y;

public double Z;

}

Подпрограммы

Тип подпрограммы

Ада

С и C++

Java

Процедура

procedure имя_процедуры

[(формальные параметры)] is

Begin

End имя_процедуры;

Процедура заменяется функцией без возврата.

В Java вместо процедур и функций есть сущность «Метод». Можно объявить, определить и запустить.

class Main{

public void CallMe(){

System.out.println("Hi");

}

Функция

function имя_функции

[(формальные параметры)]

return тип_возвр_значения is

Begin

End имя_функции;

<тип> <имя > [(формальные

параметры)] {

return … ;

}

2.4 Циклы и операторы.

Тип

C и C++

Ада

Java

Условный оператор if

if (<логическое_выражение>) оператор1;

[else оператор2;]

if <логическое_выражение> then

Оператор1;

elsif <логическое_выражение> then.

Оператор2;

elsif <логическое_выражение> then

Оператор3;

else

Оператор4;

end if;

If (булево выражение)

{

тело

}

Оператор выбора (case,switch)

switch (выражение)

{

[case константное-выражение_1]:[операторы_1];

[case константное-выражение_2]:[операторы_2];

[default:[операторы]];

}

case (выражение) is

when (значение_выбора) => действия

when others => действия

end case;

switch (a) {

case 1: a = 1; break;

case 2:

a = 2;

break;

default: a = 3;

break;

}

Цикл с параметром (for).

for(выражение1;выражение2;выражение3) {тело_цикла;}

Выражение1 устанавливает начальное значение переменных. управляющих циклом. Выражение2 - это условие, при котором тело цикла будет выполняться. Выражение3- это изменение переменных.

for счетчик in [reverse- счетчик в обратном порядке] диапазон_значений_счетчика loop

--тело цикла

end loop;

for Count in 1..20 loop

Put (Count);

end loop;

for(инициализация,булево выражение, смена счетчика)

{

тело

}

3 Легкость написания программы

Языки Java, C, C++, Ада имеют понятную модульную структуру программы. Все четыре языка имеют зарезервированные слова, также есть возможность добавления комментариев к программному коду, есть наличие перегрузки процедур и функций. Их все можно отнести к весьма выразительным. Пример выразительности в C и C++: i ++; i --;

Абстрактный тип данных и инкапсуляция.

С++ и C В языке C++ введено понятие класса, который непосредственно поддерживает абстрактные типы данных. В языке C++ переменные объявляются как сущности, имеющие тип данного класса. Таким образом, классы похожи на встроенные типы. Программная единица на языке C++, которая объявляет экземпляр класса, имеет доступ к любым скрытым сущностям в этом классе, но только через экземпляр этого класса. Классы в языке C++ являются расширением типа «struct» языка C.
Ада обеспечивает средства инкапсуляции, которые можно использовать для моделирования абстрактных типов данных. Конструкции инкапсуляции в языке Ада называются пакетами(packages). Пакеты могут состоять из двух частей, каждая из которых также называется пакетом. В языке Ада, в отличие от языка C++, не существует спецификатора доступа public .
Java В языке Java понятие класса неотъемлемо, так как в нем вместо процедур и функций присутствуют только методы. (Метод — это функция или процедура, принадлежащая какому-то классу или объекту). Также он обладает инкапсуляцией

4 Надежность языка

4.1 Контроль типов данных

Ада и Java являются строго типизированными языками, в них четко рассмотрены вопросы эквивалентности типов. Также в Ada есть возможность нарушать правила контроля типов, с помощью функции unchecked_conversion.
С и С++ не являются сильно-типизированными , тем не менее контроль типов в C++ реализовано более полно чем в С.

4.2 Обработка исключительных ситуаций.

Исключениями или исключительными ситуациями (состояниями) называются ошибки, возникшие в программе во время её работы.

В языке Ада существует 5 исключений, которые стандартно предопределены.
Constraint_Error – ошибка ограничения.
Numeric_Error – ошибка числа.
Program_Error – ошибка программы.
Storage_Error – ошибка памяти.
Tasking_Error – ошибка задачи.
В языке C практически полностью отсутствует обработка исключительных ситуаций.
В C++ обработка исключительных ситуаций реализуется с помощью трех ключевых слов: try, catch и throw.
Все исключения в Java являются объектами. Поэтому они могут порождаться не только автоматически при возникновении исключительной ситуации, но и создаваться самим разработчиком.Исключения делятся на несколько классов, но все они имеют общего предка — класс Throwable. Его потомками являются подклассы Exception и Error. Исключения (Exceptions) являются результатом проблем в программе, которые в принципе решаемы и предсказуемы. Например, произошло деление на ноль в целых числах.

Ошибки (Errors) представляют собой более серьёзные проблемы, которые, согласно спецификации Java, не следует пытаться обрабатывать в собственной программе, поскольку они связаны с проблемами уровня JVM. Например, исключения такого рода возникают, если закончилась память, доступная виртуальной машине. Программа дополнительную память всё равно не сможет обеспечить для JVM.

В Java все исключения делятся на три типа: контролируемые исключения (checked) и неконтролируемые исключения (unchecked), к которым относятся ошибки (Errors) и исключения времени выполнения (RuntimeExceptions, потомок класса Exception).