Файл: История возникновения и развития языка программирования..pdf

В основном дальнейшее развитие языка будет идти по пути внесения дополнений в стандартную библиотеку. Одним из основных источников этих дополнений является известная библиотека boost.
Изменения в ядре языка не должны приводить к снижению уже достигнутой эффективности C++. С точки зрения Страуструпа, предпочтительнее внесение в ядро нескольких серьёзных больших изменений, чем множества мелких правок.
Базовыми направлениями развития C++ на ближайшее время является расширение возможностей и доработка средств обобщённого программирования, стандартизация механизмов параллельной обработки, а также доработка средств безопасного программирования, таких как различные проверки и безопасные преобразования типов, проверка условий и так далее.
В целом C++ спроектирован и развивается как мультипарадигменный язык, впитывающий в себя различные методы и технологии программирования, но реализующий их на платформе, обеспечивающей высокую техническую эффективность. Поэтому в будущем не исключено добавление в язык средств функционального программирования, автоматической сборки мусора и других отсутствующих в нём сейчас механизмов. Но в любом случае это будет делаться на имеющейся платформе высокоэффективного компилируемого языка.
Хотя формально одним из принципов C++ остаётся сохранение совместимости с языком C, фактически группы по стандартизации этих языков не взаимодействуют, а вносимые ими изменения не только не коррелируют, но и нередко принципиально противоречат друг другу идеологически. Так, элементы, которые новые стандарты C добавляют в ядро, в стандарте C++ являются элементами стандартной библиотеки и в ядре вообще отсутствуют, например, динамические массивы, массивы с фиксированными границами, средства параллельной обработки. Как считает Страуструп, объединение разработки этих двух языков принесло бы большую пользу, но оно вряд ли возможно по политическим соображениям. Так что практическая совместимость между C и C++ постепенно будет утрачиваться.

Влияние и альтернативы

Неоднократно предпринимались попытки предложить альтернативы C++, как для прикладного, так и для низкоуровневого программирования (не заявляемые как «универсально применимые» языки).

Одной из первых альтернатив в прикладном программировании стал язык Java, разработанный Sun, который часто ошибочно считают прямым потомком C++. На деле в Java от C++ нет ничего, кроме синтаксиса — семантика Java унаследована от языка Модула-2, и основы семантики C++ (такие как система типов, основанная на адресной арифметике, ручное управление памятью, умышленный отказ от фундаментального принципа ООП «всё — объект», и др.) в Java не прослеживаются. Семантика отдельных операторов также отличается: например, безусловный переход в Java отсутствует, а ключевое слово goto использовано для финализации (разновидности условного перехода). Кроме того, элементы семантики Си, унаследованные из Lisp (такие как функции высших порядков и функции с неограниченным числом аргументов), в Java отсутствуют. Нет в Java и макроопределений времени компиляции. Всё это заметно меняет идеологию программирования на языке (хотя и сохраняет её в рамках общей идеологии потомков Алгола). Для улучшения конъюнктуры создатели Java выбрали синтаксис C++ и поощрили их сравнение в печати. Учитывая всё это, а также генеалогию языков (Модула-2 является потомком Симулы, как и C++, но им не является Си), Java правильнее называть «троюродным племянником» C++, нежели «наследником». По тому же пути пошла компания Microsoft, предложив язык C#.

После того, как было получено общественное признание Java и C#, были произведены попытки совмещения безопасности и скорости разработки, характерных для Java и C#, с эффективностью C++ — так появился язык D и диалект Managed C++, не получившие широкого признания. Одновременно с развитием Алголовского направления, сторонники функционального программирования и рефлексивного метапрограммирования предприняли попытку совместить модель типизации Хиндли-Милнера и макро-подмножество Common Lisp с языком C#, создав язык Nemerle. Его также зачастую стали рассматривать как «конкурент C++», что способствовало росту популярности функционального программирования и рефлексивного метапрограммирования и побудило Microsoft дополнить базовый комплект своей среды разботки для C++ и C# (Visual Studio) компилятором языка F# — диалекта ML, адаптированного для совместимости с C#. Резонно полагать, что те же цели преследовали разработчики языков Scala и JavaScript — гибридных функционально-объектно-ориентированных языков, также унаследовавших синтаксис C++, но ориентированных на совместимость с Java.

Старейшим конкурентом C++ в задачах низкого уровня является Objective-C, совмещающий Си с объектной моделью Smalltalk. Из-за их соперничества долгое время полагалось, что эффективность и низкоуровневые возможности Си могут использоваться в сложно структурированных высокоуровневых задачах только посредством облачения их в ту или иную объектную модель. Однако, накопленные за многие годы достижения в сфере функционального программирования позволили предложить альтернативный путь развития языка Си — совмещение его не с объектно-ориентированным, а с аппликативным программированием, то есть улучшение абстракции, строгости и модульности низкоуровневых программ посредством обеспечения не инкапсуляции изменяемого состояния, а наоборот, предсказуемости поведения и ссылочной прозрачности. Примерами работ в этом русле служат языки BitC, Cyclone и Limbo. Хотя есть и успешные попытки применения ФП в задачах реального времени без интеграции со средствами Си, всё же на данный момент в низкоуровневой разработке применение в той или иной мере средств Си имеет лучшее соотношение трудоёмкости с результативностью. Много усилий было приложено разработчиками Python и Lua для обеспечения использования этих языков программистами на C++, так что из всех языков, достаточно тесно связанных с функциональным программированием, именно они чаще всего отмечаются в совместном использовании с C++ в одном проекте. Наиболее значимыми точками соприкосновения C++ с функциональным программированием можно считать привязки разработанных на C++ библиотек wxWidgets и Qt с характерной для C++ идеологией к языкам Lisp, Haskell и Python (в большинстве случаев привязки к функциональным языкам делают для библиотек, написанных на Си или на других функциональных языках).

Попыткой создать промышленную замену C/C++ стал разработанный в корпорации Google в 2009 году язык программирования Go. Авторы языка прямо указывают, что мотивом для его создания были недостатки процесса разработки, вызванные особенностями языков Си и C++. Дизайн создавался из чисто практических соображений, без априорных теоретических установок. Результатом стал компактный, несложный по структуре императивный язык, унаследовавший синтаксис Си и имеющий, подобно C++, статическую типизацию и строгий контроль типов. В остальном же Go почти противоположен C++: система модулей и пакетов без использования препроцессора и включения заголовочных файлов, автоматическое управление памятью, минимум функциональных черт (функции-значения, замыкания), очень экономно построенная ООП-подсистема без поддержки даже единичного наследования реализации, но с интерфейсами и утиной типизацией, простая и мощная система параллельного исполнения, основанная на сопрограммах и каналах. При всём этом язык позиционируется именно как замена C++, то есть, в первую очередь, средство групповой разработки высокоэффективных вычислительных систем большой сложности, в том числе распределённых, допускающее, при необходимости, низкоуровневое программирование.

Прямой потомок C++ на данный момент лишь один — язык D.

С++ возник в начале 1980-х годов. Бьёрн Страуструп, сотрудник фирмы Bell Laboratories, усовершенствовал язык С под свои нужды. То есть, изначально создание нового языка он не планировал. Но в конце 70-х годов программист начал работать над задачами теории очередей (в моделировании телефонных вызовов), он обнаружил, что попытки применения действующих тогда языков моделирования, таких, как Симула и BCPL, оказываются неэффективными, а применение высокоэффективных машинных языков слишком сложно. Так, язык Симула имеет полезные для разработки большого программного обеспечения возможности, но все работает чересчур медленно, а язык BCPL достаточно быстр, но сильно близок к низкоуровневым языкам, он не подходит для разработки больших программ.

По объяснению Страуструпа, для создания нового языка программирования самой лучшей основой послужил язык С, так как он универсален, прост, переносим, быстр и функционален в исполнении многих задач, стыкуется со средой программирования UNIX. Страуструп добавил к С возможность работы с типами данных (классами) и объектами. Благодаря быстродействию С практические задачи моделирования оказались доступными для решения по времени разработки и вычислений. В первую очередь в C были добавлены типы данных, их наследование, проверка типов и аргументы по умолчанию. Первые версии языка, изначально называвшегося Си с классами, стали доступны с 1980 года. Затем Страуструп создал компилятор cfront, который перерабатывал код С++ в код простого С, что позволило сразу применять его на практике.

Язык стал невероятно популярен. К 1983 году в него были добавлены различные константы, виртуальные функции, ссылки, перегрузка функций и операторов, контроль пользователя над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев //. В 1985 году вышло издание Языка программирования C++, это было первое описание языка, что из-за отсутствия официального стандарта было очень важно. В 1989 году состоялся выход второй версии C с новыми возможностями наследования, функциями и классами. В 1998 году был утвержден международный стандарт языка C++. Он является свободным, никто не обладает правом на владение им.

Стандарт C++ состоит из двух основных частей: описание стандартного сборника подпрограмм или объектов, используемых для разработки программ, и описание ядра языка. Кроме того, существует огромное количество нестандартных библиотек C++ . В программах на C++ можно использовать многие библиотеки C.

Нововведениями C++ в сравнении с C являются:

- поддержка объектно-ориентированного программирования;

- поддержка обобщённого программирования;

- новые типы данных;

- исключения - реакции программы на ошибки;

- пространства имён (хранилища для группировки уникальных идентификаторов);

- встраиваемые функции;

- перегрузка операторов (существования в одной области видимости нескольких различных вариантов применения оператора);

- перегрузка имён функций;

- ссылки и операторы управления свободно распределяемой памятью;

- дополнения к стандартной библиотеке.

Также часто сравниваются Java и C++ как языки, которые унаследовали синтаксис Си, несмотря на большие различия на всех уровнях. Java используется в конкретном секторе промышленности: безопасный язык с низким порогом вхождения для разработки прикладных приложений широкого рынка с высокими показателями адаптации к другой среде. С++ претендует на универсальное применение во всех задачах для всех категорий программистов, но не удовлетворяет в полной мере требованиям ни одной из заявленных сфер применимости. Базовая библиотека С++ в сравнении с Java имеет меньше ресурсов, но предоставляет свободу выбора сторонних библиотек.

Дальнейшее развитие языка будет идти путем дополнения в существующие стандартные библиотеки. Планом развития С++ на будущее является расширение обобщенного программирования.

Глава.2 История развития языка Java.

2.1.Общая информация.

Java — сильно типизированный объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (в последующем приобретённой компанией Oracle). Приложения Java обычно транслируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой компьютерной архитектуре, с помощью виртуальной Java-машины. Дата официального выпуска — 23 мая 1995 года.

Происхождение названия.

Изначально язык назывался Oak («Дуб»), разрабатывался Джеймсом Гослингом для программирования бытовых электронных устройств. Впоследствии он был переименован в Java и стал использоваться для написания клиентских приложений и серверного программного обеспечения. Назван в честь марки кофе Java, которая, в свою очередь, получила наименование одноимённого острова (Ява), поэтому на официальной эмблеме языка изображена чашка с горячим кофе. Существует и другая версия происхождения названия языка, связанная с аллюзией на кофе-машину как пример бытового устройства, для программирования которого изначально язык создавался. В соответствии с этимологией в русскоязычной литературе с конца двадцатого и до первых лет двадцать первого века название языка нередко переводилось как Ява, а не транскрибировалось, как это стало общепринятым позднее.

Создание.

В декабре 1990 года компания Sun создала рабочую группу для разработки новой технологии, куда вошел Патрик Нотон. Однако ему показалось, что возможностей C++ и С API не хватит для выполнения этой задачи.

Поэтому Патрик Нотон начал проект под названием Stealth Project, чтобы найти решение проблемы.

Позже к нему присоединились Джеймс Гослинг и Майк Шеридан, и проект получил название Green Project. Когда стало понятно, что у проекта – большие перспективы, они пригласили еще 10 человек и начали работать в офисе на Сэнд Хилл Роуд (Калифорния). Компания Sun поддержала начинание, предположив, что оно ознаменует «новую волну» в отрасли информационных технологий.

Команда вскоре задумалась о том, чтобы усовершенствовать язык С++. Однако он оказался избыточным и слишком ресурсоемким, чтобы на его базе создать язык, удовлетворяющий поставленным требованиям: