Файл: История возникновения и развития языка программирования Cи (С++) и Java.pdf

Введение

В наше время довольно велико значение информационных технологий. На сегодняшний момент тяжело представить нашу жизнь без компьютера и Интернета. Но для того, чтобы были созданы программы, необходимы языки программирования.

Программист в данное время, является одной из самых важных профессий, и ее важность будет возрастать. Так обуславливается личный интерес исследователей к данной тематике. Это и обуславливает актуальность темы работы. Прогресс компьютерных технологий определяет процесс появления различных новых знаковых систем для того, чтобы записывались алгоритмы, то есть языки программирования. Смыслом появления такого языка является оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращающий в алгоритм данный набор.

Языку программирования свойственные две связанные между собой цели: он дает программисту аппарат для того, чтобы задать действия, которые должны быть выполнены, и формируются концепции, используемые программистом, размышляя о том, что делать. Ответом на первую цель является язык, который настолько «близкий к машине», что все основные машинные аспекты могут легко и просто быть использованы для программиста очевидным образом.

Для ответа на вторую цель идеальным является язык, который настолько «близкий к решаемой задаче», чтобы её концепция решения может быть выражена коротко и прямо.

В настоящее время Cи считают господствующим языком, который используют для того, чтобы разработать коммерческие программные продукты. Этот язык приобрёл огромную популярность во всём мире и оказал значительное влияние на многие другие языки программирования. Именно он является предшественником таких языков, как C++, C#, Java; менее известных (например J#).

Компания Microsoft для разработки родного языка к своей платформе .Net выбрала именно Си-подобный синтаксис. Что ни говори, но язык Си серьезно изменил жизнь программистов прошлого века и стал де-факто в области низкоуровневого программирования, оставив ассемблеру только те места, где производительность имела критическое значение.

За последние годы данное господство поколебалось так как были аналогичные претензии от такого языка как Java, но при этом общественное мнение качнулось в другую сторону, и множество из программистов, которые бросили C++ ради Jаvа, за последнее время вернулись к своей прежней привязанности. При этом оба языка являются похожими, что, если вы изучаете один из них, то автоматически усваиваете 90% другого.

Цель работы: Изучить историю возникновения и развития языка программирования Си (C++) и Java.

Для того, чтобы достигнуть эту цель необходимо было решить такие задачи:

- Изучить источники информации по теме;

- Узнать историю языков Си (C++) и Java;

- Рассмотреть развитие языков Си (C++) и Java;

Объект исследования: Языки программирования Си (C++) и Java.

Предмет исследования: История, структура, польза, потенциал таких языков программирования, как Си (C++) и Java.

Выполненная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

1. История возникновения и развития языка программирования Си (С++)

1.1. Развитие и создание языка Си (С++)

История создания и развития языков программирования довольно захватывающая и интересная тема. Рассмотрим же основные этапы становления этой важнейшей сферы деятельности и вспомним некоторые языки программирования, которые в свое время сыграли решающую роль в развитии всей ИТ-индустрии.

Популярность языка программирования Си трудно переоценить, особенно вспоминая его былые заслуги. Наверное, каждый разработчик, как минимум, знает о его существовании, и, как максимум, пробовал на нем программировать. Си является предшественником таких языков, как C++, Objective-C, C#, Java. 

Компания Microsoft для разработки родного языка к своей платформе .Net выбрала именно Си-подобный синтаксис. Более того, на Си написано множество операционных систем.

Конечно, Си не идеален: создатели языка – Кен Томпсон и Деннис Ритчи – долгое время дорабатывали его. Стандартизация Си продолжается до сих пор. Он существует более 45 лет и активно используется.

С ним часто ассоциируют не один, а два языка программирования — C/C++. Однако ниже речь пойдет именно о «чистом» Си.

Язык Си восходит корнями к языку ALGOL (расшифровывается как ALGorithmic Language), который был создан в 1958 году совместно с комитетом Европейских и Американских учёных в сфере компьютерных наук на встрече в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Язык был ответом на некоторые недостатки языка FORTRAN и попыткой их исправить. Кроме того, разработка Си тесно связана с созданием операционной системы UNIX, над которой также работали Кен Томпсон и Деннис Ритчи.

Проект МАС (Multiple Access Computer, Machine-Aided Cognition, Man and Computer) начался как чисто исследовательский в MIT в 1963 году.
В рамках проекта МАС была разработана операционная система CTSS (Compatible Time-Sharing System). Во второй половине 60-х было создано несколько других систем с разделением времени, например, BBN, DTSS, JOSS, SDC и Multiplexed Information and Computing Service (MULTICS) в том числе.

Multics – совместная разработка MIT, Bell Telephone Laboratories (BTL) и General Electric (GE) по созданию ОС с разделением времени для компьютера GE-645. Последний компьютер под управлением Multics выключили 31 октября 2000 года.^[1]

Однако BTL отошел от этого проекта еще в начале 1969 года. 

Некоторые его сотрудники (Кен Томпсон, Деннис Ритчи, Стью Фельдман, Дуг МакИлрой, Боб Моррис, Джо Оссанна) захотели продолжить работу самостоятельно. Томпсон работал над игрой Space Travel на GE-635. Ее написали сначала для Multics, а потом переписали на Фортране под GECOS на GE-635. Игра моделировала тела Солнечной системы, а игроку надо было посадить корабль куда-нибудь на планету или спутник. 

Ни софт, ни железо этого компьютера не годились для такой игры. Томпсон искал альтернативу, и переписал игру под бесхозный PDP-7. Память была объемом 8К 18-битных слов, и еще был процессор векторного дисплея для вывода красивой для того времени графики. 

Томпсон и Ритчи полностью вели разработку на кросс-ассемблере на GE и переносили код на перфолентах. Томпсону это активно не нравилось, и он начал писать ОС для PDP-7, начиная с файловой системы. Так появилась UNIX.

PDP-7 UNIX также положил начало высокоуровневому языку B, который создавался под влиянием языка BCPL. Деннис Ритчи сказал, что В — это Си без типов. BCPL помещался в 8 Кб памяти и был тщательно переработан Томпсоном. В постепенно вырос в С.

К 1973 году язык Си стал достаточно силён, и большая часть ядра UNIX, первоначально написанная на ассемблере PDP-11/20, была переписана на Си. Это было одно из самых первых ядер операционных систем, написанное на языке, отличном от ассемблера.

Получается, что Си – это «сопутствующий продукт», полученный во время создания операционной системы UNIX.

В 1970 Bell Labs приобрела для проекта компьютер PDP-11. Так как B был готов к работе на PDP-11, Томпсон переписал часть UNIX на B. 

Но модель B и BCPL подразумевала издержки при работе с указателями: правила языка, определяя указатель как индекс в массиве слов, делали указатели индексами слов. Каждое обращение к указателю при исполнении генерировало масштабирование указателя в адрес байта, который ожидал процессор.

Поэтому становилось ясно, что для того, чтобы справиться с символами и байтовой адресацией, а также подготовиться к грядущей аппаратной поддержке вычислений с плавающей точкой, нужна типизация.

В 1971 году Ритчи начал создавать расширенную версию B. Сначала он назвал её NB (New B), но когда язык стал сильно отличаться от B, название сменили на C.

Решение состояло в решительном скачке в эволюционной цепочке между безтиповым BCPL и типизированным C. Он исключал материализацию указателя в хранилище, а вместо этого порождал его создание, когда имя массива упоминалось в выражении. Правило, которое сохранилось и в сегодняшнем C, состоит в том, что значения–массивы, когда они упоминаются в выражении, конвертируются в указатели на первый из объектов, составляющих этот массив.^[2]

Второе нововведение, которое наиболее ясно отличает C от его предшественников, — вот эта более полная структура типов и особенно её выразительность в синтаксисе деклараций. NB предлагал основные типы int и char совместно с массивами из них и указателями на них, но никаких других способов скомпоновать их. 

Требовалось обобщение: для объекта любого типа должно быть возможным описать новый объект, который объединяет несколько таких объектов в массив, получает его из функции или является указателем на него.

Для любого объекта такого составного типа, уже был способ указать на объект, который является его частью: индексировать массив, вызвать функцию, использовать с указателем оператор косвенного обращения. Аналогичное рассуждение приводило к синтаксису объявления имён, который отражает синтаксис выражения, где эти имена используются.

Так int i, *pi, **ppi; объявляет целое, указатель на целое и указатель на указатель на целое. Синтаксис этих объявлений отражает тот факт, что i, *pi, и **ppi все в результате дают тип int, когда используются в выражении. Похожим образом int f(), *f(), (*f)(); объявляют функцию, возвращающую целое, функцию возвращающую указатель на целое, указатель на функцию возвращающую целое; int *api[10], (*pai)[10]; объявляют массив указателей на целое, указатель на массив целых. ^[3]

Во всех этих случаях объявление переменной напоминает её использование в выражении, чей тип – это то, что находится в начале объявления.

Язык к 1973 стал достаточно стабилен для того, чтобы на нём можно было переписать UNIX. Переход на C обеспечил важное преимущество: переносимость. Написав компилятор C для каждой из машин в Bell Labs, команда разработчиков могла портировать на них UNIX.

По поводу возникновения языка Си Питер Мойлан в своей книге «The case against C» пишет: «Нужен был язык, способный обойти некоторые жесткие правила, встроенные в большинство языков высокого уровня и обеспечивающие их надежность. Нужен был такой язык, который позволил бы делать то, что до него можно было реализовать только на ассемблере или на уровне машинного кода».

C продолжил развиваться в 70-х. В 1973–1980-х годах язык немного подрос: структура типов получила беззнаковые, длинные типы, объединение и перечисление, структуры стали близкими к объектам–классам (не хватало только нотации для литералов).

1.2. Структура и эффективность Си (С++)

Первая книга по Cи. Книга «Язык программирования Си», написанная Брайаном Керниганом и Деннисом Ритчи и опубликованная в 1978 году, стала библией программистов на Си. При отсутствии официального стандарта эта книга – известная также как K&R, или «Белая Книга», как любят называть поклонники си – фактически стала стандартом. 

В 70-х программистов на Cи было немного и большинство из них были пользователями UNIX. Тем не менее, в 80-х Cи вышел за узкие рамки мира UNIX. Компиляторы Cи стали доступны на различных машинах, работающих под управлением разных операционных систем. В частности, Си стал распространяться на быстро развивающейся платформе IBM PC.

K&R ввёл следующие особенности языка: 

• структуры (тип данных struct);

• длинное целое (тип данных long int);

• целое без знака (тип данных unsigned int);

• оператор += и подобные ему (старые операторы =+ вводили анализатор лексики компилятора Си в заблуждение, например, при сравнении выражений i =+ 10 и i = +10).^[4]

K&R C часто считают самой главной частью языка, которую должен поддерживать компилятор Си. Многие годы даже после выхода ANSI Cи он считался минимальным уровнем, которого следовало придерживаться программистам, желающим добиться от своих программ максимальной переносимости, потому что не все компиляторы тогда поддерживали ANSI C, а хороший код на K&R C был верен и для ANSI C.

Вместе с ростом популярности появились проблемы. Программисты, писавшие новые компиляторы брали за основу язык, описанный в K&R. К сожалению, в K&R некоторые особенности языка были описаны расплывчато, поэтому компиляторы часто трактовали их на своё усмотрение. Кроме того, в книге не было чёткого разделения между тем, что является особенностью языка, а что особенностью операционной системы UNIX. 

После публикации K&R C в язык было добавлено несколько возможностей, поддерживаемых компиляторами AT&T, и некоторых других производителей:

• функции, не возвращающие значение (с типом void), и указатели, не имеющие типа (с типом void *);

• функции, возвращающие объединения и структуры;