Файл: Обзор языков высокого уровня.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выполнения данной работы обусловлена тем, что в современном информационном пространстве используется множество информационных технологий. На фоне большого количества уже существующих программных продуктов существует возможность разработки собственных прикладных программ. Современная разработка ведется при помощи языков высокого уровня, к которым относятся объектно-ориентированные языки программирования.

Объектно-ориентированный язык программирования - язык, построенный на принципах объектно-ориентированного программирования. В основе концепции объектно-ориентированного программирования лежит понятие объекта - некой сущности, которая объединяет в себе поля (данные) и методы (выполняемые объектом действия).

В современных объектно-ориентированных языках используются механизмы: наследование. Создание нового класса объектов путём добавления новых элементов (методов). Некоторые ОО языки позволяют выполнять множественное наследование, то есть объединять в одном классе возможности нескольких других классов; инкапсуляция. Сокрытие детали реализации, которое позволяет вносить изменения в части программы безболезненно для других её частей, что существенно упрощает сопровождение и модификацию программного обеспечения; полиморфизм. При полиморфизме некоторые части (методы) родительского класса заменяются новыми, реализующими специфические для данного потомка действия. Таким образом, интерфейс классов остаётся прежним, а реализация методов с одинаковым названием и набором параметров различается. В объектно-ориентированном программировании обычно применяется полиморфизм подтипов (называемый при этом просто «полиморфизмом»), нередко в форме позднего связывания.

К объектно-ориентированным языкам программирования относятся следующие: C#; C++; F#; Java; Delphi; Eiffel; Simula; D; Io; Objective-C; Swift; Object Pascal; VB.NET; Visual DataFlex; Perl; PowerBuilder; Python; Scala; ActionScript (3.0); Dylan; JavaScript; JScript .NET; Ruby; Smalltalk; Ada; Xbase++; X++; Vala; PHP; Cyclone.

На фоне использования множества объектно-ориентированных языков программирования актуализируется проблема определения специфических возможностей каждого из них и выявления сферы применения языка программирования для более эффективного его использования.

Объект исследования – языки программирования.

Предмет исследования – разработка программ.

Целью данной работы является изучение языков высокого уровня.

В соответствии с целью была определена необходимость постановки и решения следующих задач:

– изучить языки высокого уровня;

– дать характеристику предприятию и автоматизируемым бизнес-процессам;

– выполнить постановку задачи;

– выполнить проектирование базы данных информационной системы;

– описать порядок работы с информационной системой.

Методологической основой выполнения курсовой работы стали работы в области баз данных и информационных технологий в управлении М.А. Венделевой, Ю.В. Вертаковой, С. Архипенкова, Д. Голубева и О. Максименко. Вопросам изучения современных языков программирования было уделено внимание таких авторов, как Ж. Довек, С.А. Мартишин, В.Л. Симонов, М.В. Храмченко и пр.

1. Языки высокого уровня

1.1. Основные сведения о языке программирования С#

Язык программирования C# представляет собой объектно-ориентированный язык программирования, который был разработан в 1998-2001 годах группой инженеров при постоянном руководстве Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык программирования для выполнения разработки приложений под платформу от корпорации Microsoft .NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и стандарт ISO/IEC 23270^[1].

Объектно-ориентированный язык программирования C# можно отнести к семейству языков программирования которые имеют C-подобный синтаксис, из них его внутренний синтаксис является наиболее приближенным к языку программирования C++ и Java. Язык программирования C# включает полиморфизм, поддерживает механизм статической типизации, перегрузку используемых операторов, атрибуты, свойства, делегаты, итераторы, обобщённые типы и методы, анонимные функции, поддерживающие замыкания, LINQ, различные исключения, комментарии в формате XML^[2].

Переняв многое от своих предшественников - языков C++, Pascal, Модула, Smalltalk и, в особенности, Java - С#, опираясь на практику их практического использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ не поддерживает множественное наследование классов^[3].

C# был разработан в качестве языка программирования прикладного уровня для CLR и, который зависит от возможностей самой CLR. Это касается системы использования типов данных языка программирования C#, которая отражает BCL^[4]. Отсутствие или присутствие тех или иных особенностей языка программирования диктуется тем, что может ли языковая особенность языка программирования быть транслирована в конструкции CLR^[5].

На протяжении разработки языка C# было выпущено несколько его версий, рис. 1.

Рис. 1. Версии языка программирования C#

Таким образом, с развитием CLR от версии 1.1 к версии 2.0 достаточно сильно обогатился и сам язык программирования C#; подобного взаимодействия можно было ожидать и в дальнейших версиях языка программирования (однако, эта закономерность была нарушена с выходом языка C# 3.0, который представляет собой расширение языка, которое не опирается на расширения платформы технологии .NET)^[6]. CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, большинство возможностей, которых не имеют «классические» языки программирования.

Например, выполнение сборка мусора не была реализована в самом языке C#, а выполняется CLR для программ, которые написаны на языке C# точно так же, как это выполняется для программ на языке VB.NET, J# и др^[7].

Существует несколько реализаций объектно-ориентированного языка программирования C#:

– проект Mono включает в себя реализацию языка программирования C# с открытым исходным кодом;

– проект DotGNU также включает компилятор языка программирования C# с открытым кодом;

– реализация языка программирования C# в виде компилятора csc.exe была включена в состав платформы .NET Framework (включая .NET Micro Framework, .NET Compact Framework);

– в составе проекта Rotor компании Microsoft;

– проект dotNetAnywhere ориентирован на встраиваемые системы, реализация CLR, выполняется поддержку практически всех спецификаций языка программирования C# 2.0^[8].

Таким образом, объектно-ориентированный язык программирования С# имеет множество особенностей, однако он во многом схож с языком программирования Java.

1.2. Отличия языков программирования C# и Java

Языки программирования C# и Java используют в качестве синтаксической основы язык программирования C. В частности, от него были унаследованы без каких-либо серьезных изменений:

– использование синтаксиса описания и использования внутренних переменных и специальных функций (порядок «тип имя», использование специализированных модификаторов, обязательным условием является наличие скобок для функций, описания формальных параметров);

– использование обозначений начала и конца блоков разрабатываемого программного кода фигурными скобками;

– использование различных обозначений, ассоциативности и приоритета основных встроенных операций, к которым можно отнести побитовые, логические операции, присвоение, арифметические, операции декремента и инкремента, тернарная условная операция «?:»);

– синтаксис всех основных конструкций: циклов, встроенных оператора множественного выбора, условного оператора выбора.

Механизм работы с динамическими данными и сборка мусора в языке программирования.

В рассматриваемых языках программирования реализована одна схожая модель работы с динамическими данными: динамическое создания различных объектов при помощи специальной конструкции new, среда исполнения выполняет отслеживание наличия внутренних ссылок на них, а сборщик мусора используется для периодического очищения используемой памяти от обработанных объектов, различных ссылок на которые не существует^[9].

Для выполнения оптимизации процессов сборки мусора определенные спецификации языков программирования и сред исполнения не включают определенные ограничения на время жизни разрабатываемого объекта после выполнения удаления оставшейся ссылки на него – сборщик выполняет свою работу независимо от исполнения конкретной программы, в связи с чем реальное удаление объекта может быть выполнено в любой момент после выполнения удаления последней ссылки до полного завершения работы разрабатываемой программы^[10]. В реальности использование сборщиков мусора позволяет в большей степени оптимизировать их исполнение так, чтобы обеспечить удовлетворительных расход используемой памяти при низком замедлении выполнения разрабатываемых программ.

И в языке программирования Java, и в C# есть сильные и слабые ссылки на объекты. Оба языка поддерживают методы-финализаторы. Из-за неопределённости момента удаления объекта финализаторы не могут использоваться для освобождения системных ресурсов, занятых объектом, что вынуждает создавать дополнительные методы для «очистки» объекта и вызывать их явно.

Язык программирования Java позволяет выполнить регистрацию слушателей (listener), которые будут получать определенные информационные сообщения, когда ссылка будет подвергнута операции сборки мусора, что обеспечивает улучшение производительности WeakHashMaps^[11].

Язык программирования C# позволяет выполнить отмену использования различных специальных финализаторов для некоторых обрабатываемых объектов специальным методом GC.SuppressFinalizes(obj) (напр., выполнение конструирования запросов SQL на файловом потоке)^[12]. Это может понадобиться для выполнения процессов финализации и считается довольно дорогой операцией в процессе непосредственного выполнения сборки мусора. Язык программирования C# в стандартной библиотеке содержит интерфейс IDisposables и специальную конструкцию using, которая гарантирует выполнение своевременного вызова необходимых метода очистки.

1.3. Объектные средства языков программирования C# и Java

Объектные средства языков программирования C# и Java можно обозначить по следующим основным характеристикам: инкапсуляция; внутренние классы; методы. Рассмотрим более подробно каждую характеристику.

Инкапсуляция.

В языке программирования Java модификатор protected в описании, помимо выполнения доступа из классов-потомков, разрешается доступ из всех классов, которые входят в тот же пакет, что и класс-владелец^[13].

В C# для объектов, которые должны быть видны в пределах сборки введён специальный модификатор internal (аналог default в языке программирования Java), а protected позволяет сохранить свой изначальный смысл, который был взят из языка программирования C++ - доступ выполняется только из классов-потомков^[14]. Допускается выполнять некоторую комбинацию методов доступа к членам класса protected и internal в этом случае получается область доступа, которая соответствует типу доступа protected в языке программирования Java.

Внутренние классы.

Оба языка обеспечивают определение класса внутри пользовательского класса. В языке программирования Java внутренние классы могут быть использованы для эмуляции замыканий. Внутренние классы языка программирования Java имеют доступ к нестатическим членам родительского класса, то есть «знают о this»; кроме того, внутри методов может быть определены локальные классы, которые имеют доступ чтения ко всем локальным переменным, и безымянным локальным классам, которые фактически обеспечивают создание экземпляров объектов и интерфейсов, которые позволяют перекрывать методы своего класса, в месте их использования^[15].