Языки программирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Понятия и виды реализации языка программирования

1.1 Понятия зыка программирования

1.2 Способы реализации языков

2. Основные языки программирования

2.1 Basic

2.2 Pascal

2.3 Си и Си++

2.4 Java

3. Примеры задач на JavaScript

3.1 JavaScript

3.2 Примеры задач

3.2.1 Обработка динамических эффектов

3.2.2 Обработка динамических эффектов

Заключение

Список литературы



Введение

Тема данной курсовой работы "Языки программирования", в ней я рассмотрю само понятие языков программирования и их основные виды. И особенно рассмотреть JavaScript, позволяющий сделать Web-страницы более интерактивными и функциональными.

Бурное развитие информационных технологий повлекло за собой создание множества искусственных языков, ориентированных на решение проблемы общения человека с компьютером.

Любой обзор по языкам программирования первым делом неизбежно затрагивает вопросы классификации этих языков. Не стремясь к соблюдению слишком строгой и исчерпывающей классификации и опираясь на ряд традиционных подходов, попробуем проанализировать современное состояние языков программирования.



1. Понятия и виды реализации языка программирования

1.1 Понятия зыка программирования

Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ.

Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более восьми с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования. К наиболее распространённым утверждениям, признаваемым большинством разработчиков, относятся следующие:

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время, как естественные языки используются для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение «языков программирования» - это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию, тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Язык программирования может быть представлен в виде набора спецификаций, определяющих его синтаксис и семантику.

Для многих широко распространённых языков программирования созданы международные стандарты. Специальные организации проводят регулярное обновление и публикацию спецификаций и формальных определений соответствующего языка. В рамках таких комитетов продолжается разработка и модернизация языков программирования и решаются вопросы о расширении или поддержке уже существующих и новых языковых конструкций.

Современные цифровые компьютеры обычно являются двоичными и данные хранят в двоичном (бинарном) коде (хотя возможны реализации и в других системах счисления). Эти данные как правило отражают информацию из реального мира (имена, банковские счета, измерения и др.), представляющую высокоуровневые концепции.

Особая система, по которой данные организуются в программе - это система типов языка программирования, разработка и изучение систем типов известна под названием теория типов. Языки могут быть классифицированы как системы со статической типизацией и языки с динамической типизацией.

Статически-типизированные языки могут быть в дальнейшем подразделены на языки с обязательной декларацией, где каждая переменная и объявление функции имеет обязательное объявление типа, и языки с выводимыми типами. Иногда динамически-типизированные языки называются латентно-типизированными.

Системы типов в языках высокого уровня позволяют определять сложные, составные типы, так называемые структуры данных. Как правило, структурные типы данных образуются как декартово произведение базовых (атомарных) типов и ранее определённых составных типов.

Основные структуры данных (списки, очереди, хеш-таблицы, двоичные деревья и пары) часто представлены особыми синтаксическими конструкциями в языках высокого уровня. Такие данные структурируются автоматически.

Процедурное (императивное) программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложена фон Нейманом в 1940-х годах. Теоретической моделью процедурного программирования служит алгоритмическая система под названием Машина Тьюринга.

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в императивном программировании.

Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней.

Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту определять каждый шаг в процессе решения задачи. Особенность таких языков программирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом. Используя процедурный язык, программист определяет языковые конструкции для выполнения последовательности алгоритмических шагов.

1.2 Способы реализации языков

Языки программирования могут быть реализованы как компилируемые и интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера - это интерпретатор машинного кода.

Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную машинно-исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы («интерпретируя» его своими средствами).

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль, можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление (например, с разыменованием переменных и раскрытием макросов).

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор - например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что создаёт трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями, кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.

Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету» (Just-in-time compilation, JIT). Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# - Common Language Runtime.

Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов. Следует упомянуть также язык Форт (Forth), имеющий и интерпретатор, и компилятор.

Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII, то есть доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).

Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов, использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / ()., $ ':.

Заметным исключением является язык APL, в котором используется очень много специальных символов.

Использование символов за пределами ASCII (например, символов KOI8-R или символов Юникода) зависит от реализации: иногда они разрешаются только в комментариях и символьных/строковых константах, а иногда и в идентификаторах. В СССР существовали языки, где все ключевые слова писались русскими буквами, но большую популярность подобные языки не завоевали (исключение составляет Встроенный язык программирования 1С:Предприятие).

Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других - арабскими, а третьих - китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006, C#, Java) поддерживают Unicode.



2. Основные языки программирования

2.1 Basic

Бейсик (от BASIC, сокращение от англ. Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code - универсальный код символических инструкций для начинающих, англ. basic- основной, базовый) - семейство высокоуровневых языков программирования.

Был разработан в 1963 году профессорами Дартмутского колледжа Томасом Куртом (Thomas E. Kurtz) и Джоном Кемени (John G. Kemeny).

Язык предназначался для обучения программированию и получил широкое распространение в виде различных диалектов, прежде всего, как язык для домашних микрокомпьютеров.

До середины 1960-х компьютеры (ЭВМ) были слишком дорогими машинами, использовавшимися в основном для научно-технических задач, и выполнявшими задачи не в интерактивном режиме (т. н., пакетная обработка), когда общение с машиной осуществлялось через её оператора.

Языки программирования этой поры, как и компьютеры, на которых они использовались, были разработаны для работы с ними обученных технических специалистов и программистов. Поскольку машины были дорогими, то и машинное время было дорого - поэтому на первом месте стояла скорость выполнения программы (скорость счёта).

Бейсик был придуман в 1963 году преподавателями Дартмутского Колледжа Джоном Кемени и Томасом Куртцом, и под их руководством был реализован командой студентов колледжа. Со временем, когда стали появляться другие диалекты, этот «изначальный» диалект стали называть Dartmouth BASIC.

Бейсик был спроектирован так, чтобы студенты могли без затруднений писать программы, используя терминалы с разделением времени. Он предназначался для более «простых» пользователей, не столько заинтересованных в скорости исполнения программ, сколько просто в возможности использовать компьютер для решения своих задач не имея специальной подготовки.

При проектировании языка использовались следующие восемь принципов: новый язык должен:

- быть простым в использовании для начинающих;

- быть языком программирования общего назначения;

- предоставлять возможность расширения функциональности, доступную опытным программистам;

- быть интерактивным;

- предоставлять ясные сообщения об ошибках;

- быстро работать на небольших программах;

- не требовать понимания работы аппаратного обеспечения;

- защищать пользователя от операционной системы.

Язык был основан частично на Фортран II и частично на Алгол-60, с добавлениями, делающими его удобным для работы в режиме разделения времени и, позднее, обработки текста и матричной арифметики. Первоначально Бейсик был реализован на GE-265 с поддержкой множества терминалов. Вопреки распространённому убеждению, в момент своего появления это был компилируемый язык.

Несмотря на то что язык уже использовался на нескольких миникомпьютерах, его настоящее распространение началось с его появления на микрокомпьютере Altair 8800. Многие языки программирования были слишком большими чтобы поместиться в небольшую память, которую пользователи таких машин могли себе позволить.

Для машин с таким медленным носителем как бумажная лента (позднее - аудиокассета) и без подходящего текстового редактора такой небольшой язык как Бейсик был отличной находкой. В 1975 году Майкрософт (тогда это были лишь двое - Билл Гейтс и Пол Аллен, при участии Монте Давидова) выпустила Altair BASIC. Затем его версии появились на другой платформе под лицензией и скоро в использовании были уже миллионы копий и вариантов, один из вариантов, Applesoft BASIC, стал стандартным языком на Apple II. Для операционной системы CP/M был создан диалект BASIC-80, надолго определивший развитие языка.

В 1979 году Майкрософт обсуждала с несколькими поставщиками компьютеров (включая IBM) лицензирование интерпретатора Бейсик на их машинах. Одна из версий (ROM BASIC) была включена в ПЗУ IBM PC - компьютер мог автоматически загружаться в Бейсик.

Так как IBM не придавала тогда большого значения персональным компьютерам (основным полем её деятельности были мэйнфреймы), то, вопреки своим принципам, она разрешила Microsoft продавать интерпретатор отдельно. Это сделало последнюю пионером в выпуске ПО нового поколения - не привязанного к конкретной аппаратуре и поставляемого отдельно от компьютера.

Синтаксис языка напоминает Fortran, и многие элементы - явные заимствования из него.

Язык задумывался для обучения, поэтому его конструкции максимально просты. Как и в других языках программирования, ключевые слова взяты из английского языка.

Основных типов данных два: строки и числа. С появлением версии Visual Basic, а также различных его модификаций (таких как VBA), в языке появились многие другие типы данных и дополнения, типичные для современных языков программирования (например, такие как объектная модель). Объявление переменных не требует специальной секции (в отличие, например, от Паскаля).

Объявление переменной - это первое её использование.

Ранние версии бейсика (такие как GWBASIC, QBasic) существенно отличаются от современных диалектов и на сегодня практически не используются.



2.2 Pascal

Паскаль (англ. Pascal) - высокоуровневый язык программирования общего назначения. Один из наиболее известных языков программирования, широко применяется в промышленном программировании, обучении программированию в высшей школе, является базой для большого числа других языков. Был создан Никлаусом Виртом в 1968/9 годах (опубликован в 1970-м) после его участия в работе комитета разработки стандарта языка Алгол-68.

Паскаль был создан как язык для обучения процедурному программированию (хотя, по словам Вирта, язык нельзя считать только учебным, поскольку язык, непригодный для написания реальных программ, для обучения использоваться не должен). Название языку дано в честь выдающегося французского математика, физика, литератора и философа Блеза Паскаля.

Паскаль был создан Никлаусом Виртом в 1968/9 годах после его участия в работе комитета разработки стандарта языка Алгол-68. Он был опубликован в 1970 году Виртом как небольшой и эффективный язык, чтобы способствовать хорошему стилю программирования, использовать структурное программирование и структурированные данные.

Компилятор Паскаля был написан на самом Паскале, используя «метод раскрутки», когда создается ядро языка, с постепенным наращиванием новых возможностей.

Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного (процедурного) программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. По мнению Н. Вирта, язык должен способствовать дисциплинированию программирования, поэтому, наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис автор постарался сделать интуитивно понятным даже при первом знакомстве с языком. Тем не менее, первоначально язык имел ряд ограничений: невозможность передачи функциям массивов переменной длины, отсутствие нормальных средств работы с динамической памятью, ограниченная библиотека ввода-вывода, отсутствие средств для подключения функций написанных на других языках, отсутствие средств раздельной компиляции и т. п.

Подробный разбор недостатков языка Паскаль того времени был выполнен Брайаном Керниганом в статье «Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования» (интересно, что эта статья вышла в начале 1980-х, когда уже существовал язык Модула-2, потомок Паскаля, избавленный от большинства его пороков, а также более развитые диалекты Паскаля). Некоторые недостатки Паскаля были исправлены в ISO-стандарте 1982 года, в частности, в языке появились открытые массивы, давшие возможность использовать одни и те же процедуры для обработки одномерных массивов различных размеров.

Необходимо заметить, что многие недостатки языка не проявляются или даже становятся достоинствами при обучении программированию. Кроме того, по сравнению с основным языком программирования в академической среде 70-х (которым был Фортран, обладавший гораздо более существенными недостатками), Паскаль представлял собой значительный шаг вперёд. В начале 1980-х годов в СССР для обучения школьников основам информатики и вычислительной техники академик А.П. Ершов разработал алголо-паскалеподобный «алгоритмический язык».

Наиболее известной реализацией Паскаля, обеспечившая широкое распространение и развитие языка является Turbo Pascal фирмы Borland, выросшая затем в объектный Паскаль для DOS (начиная с версии 5.5) и Windows и далее в Delphi, в которой использовались значительные расширения языка.

Диалекты Паскаля, применяемые в Turbo Pascal для DOS и Delphi для Windows, из-за отсутствия других успешных коммерческих реализаций стали популярны.

Объектный Паскаль от Borland и в отсутствие отраслевой стандартизации стал сильно отличаться от классического Паскаля.

Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи программ, задающих алгоритм в форме, понятной для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими данными при различных обстоятельствах.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более восьми с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

2.3 Си и Си++

Си (англ. C) - стандартизированный процедурный язык программирования, разработанный в начале 1970-х годов сотрудниками Bell Labs Кеном Томпсоном и Денисом Ритчи как развитие языка Би. Си был создан для использования в операционной системе UNIX. С тех пор он был импортирован на многие другие операционные системы и стал одним из самых используемых языков программирования.

Си ценят за его эффективность, он является самым популярным языком для создания системного программного обеспечения. Его также часто используют для создания прикладных программ. Несмотря на то, что Си не разрабатывался для новичков, он активно используется для обучения программированию. В дальнейшем синтаксис языка Си стал основой для многих других языков.

Для языка Си характерны лаконичность, современный набор конструкций управления потоком выполнения, структур данных и обширный набор операций.

Язык программирования Си отличается минимализмом. Авторы языка хотели, чтобы программы на нём легко компилировались с помощью однопроходного компилятора, после компиляции каждой элементарной составляющей программы соответствовало весьма небольшое число машинных команд, а использование базовых элементов языка не задействовало библиотеку времени выполнения. Однопроходный компилятор компилирует программу, не возвращаясь назад, к уже откомпилированному тексту. Поэтому использованию функции должно предшествовать её объявление. Код на Си можно легко писать на низком уровне абстракции, почти как на ассемблере. Иногда Си называют «универсальным ассемблером» или «ассемблером высокого уровня», что отражает различие языков ассемблера для разных платформ и единство стандарта Си, код которого может быть скомпилирован без изменений практически на любой модели компьютера. Си часто называют языком среднего уровня или даже низкого уровня, учитывая то, как близко он работает к реальным устройствам.

Компиляторы Си разрабатываются сравнительно легко благодаря относительно низкому уровню языка и скромному набору элементов. Поэтому данный язык доступен на самых различных платформах (возможно, круг этих платформ шире, чем у любого другого существующего языка). К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык позволяет создавать переносимые программы и поддерживает программиста в этом. Программы, соответствующие стандарту языка, могут компилироваться на самых различных компьютерах.

Си (как и ОС UNIX, с которой он долгое время был связан) создавался программистами и для программистов, круг которых был бы ненамного шире круга разработчиков языка. Несмотря на это, область использования языка значительно шире задач системного программирования.

Си создавался с одной важной целью: сделать более простым написание больших программ с минимумом ошибок по правилам процедурного программирования, не добавляя лишних накладных расходов на итоговый код программы компилятором, как это всегда делают языки очень высокого уровня, такие как Бейсик. С этой стороны Си имеет следующие важные особенности:

- простую языковую базу, из которой вынесены в библиотеки многие существенные возможности, вроде математических функций или функций управления файлами;

- ориентацию на процедурное программирование, обеспечивающую удобство применения структурного стиля программирования;

- систему типов, предохраняющую от бессмысленных операций;

- использование препроцессора для, например, определения макросов и включения файлов с исходным кодом;

- непосредственный доступ к памяти компьютера через использование указателей;

- минимальное число ключевых слов;

- передачу параметров в функцию по значению, а не по ссылке (при этом передача по ссылке выполняется с помощью указателей);

- указатели на функции и статические переменные;

- области действия имён;

- записи - определяемые пользователем собирательные типы данных (структуры), которыми можно манипулировать как одним целым.

Вот некоторые особенности других языков программирования, которых не имеет Си:

- автоматическое управление памятью;

- поддержка объектно-ориентированного программирования (при этом первые версии C++ генерировали код программы на языке Си);

- вложенные функции (существуют компиляторы языка Си реализующие эту функцию, например компилятор GNU);

- полиморфизм функций и операторов;

- встроенная поддержка многозадачности и сети;

- функции высшего порядка.

Несмотря на то, что в Си нет столь многого, а это было важно в начале, язык был хорошо принят, потому что он позволял быстро создавать компиляторы для новых платформ, а также позволял программистам довольно точно представлять, как выполняются их программы.

Благодаря этому программы, написанные на Си, эффективнее написанных на многих других языках.

Как правило, лишь оптимизированный вручную код на ассемблере может работать ещё быстрее, потому что он даёт полный контроль над машиной, однако развитие современных компиляторов вместе с усложнением современных процессоров быстро сократило этот разрыв.

Одним из последствий высокой эффективности и переносимости Си стало то, что многие компиляторы, интерпретаторы и библиотеки других языков высокого уровня часто выполнены на языке Си.

Си++.

Компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает разные парадигмы программирования, но, в сравнении с его предшественником - языком Си, - наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования.

Название «Си++» происходит от Си, в котором унарный оператор ++ обозначает инкрементпеременной.

В 1990-х годах язык стал одним из наиболее широко применяемых языков программирования общего назначения.

При создании Си++ стремились сохранить совместимость с языком Си. Большинство программ на Си будут исправно работать и с компилятором Си++. Си++ имеет синтаксис, основанный на синтаксисе Си.

Язык возник в начале 1980-х годов, когда сотрудник фирмы Bell Laboratories Бьёрн Страуструп придумал ряд усовершенствований к языку Си под собственные нужды. До начала официальной стандартизации язык развивался в основном силами Страуструпа в ответ на запросы программистского сообщества. В 1998 году был ратифицирован международный стандарт языка Си++: ISO/IEC 14882:1998 «Standard for the C++ Programming Language», после принятия технических исправлений к стандарту в 2003 году - нынешняя версия этого стандарта - ISO/IEC 14882:2003. Ранние версии языка, известные под именем «C с классами», начали появляться с 1980 года.

Идея создания нового языка берёт начало от опыта программирования Страуструпа для диссертации. Он обнаружил, что язык моделирования Симула (Simula) имеет такие возможности, которые были бы очень полезны для разработки большого программного обеспечения, но работает слишком медленно. В то же время язык BCPL достаточно быстр, но слишком близок к языкам низкого уровня и не подходит для разработки большого программного обеспечения.

Страуструп начал работать в Bell Labs над задачами теории очередей (в приложении к моделированию телефонных вызовов). Попытки применения существующих в то время языков моделирования оказались неэффективными. Вспоминая опыт своей диссертации, Страуструп решил дополнить язык Си (преемник BCPL) возможностями, имеющимися в языке Симула. Язык Си, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры Bell, является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами. В результате, практические задачи моделирования оказались доступными для решения как с точки зрения времени разработки (благодаря использованию Симула-подобных классов) так и с точки зрения времени вычислений (благодаря быстродействию Си). В начале в Си были добавлены классы (с инкапсуляцией), производные классы, строгая проверка типов, inline-функции и аргументы по умолчанию. Разрабатывая Си с классами (позднее Си++), Страуструп также написал программу cfront - транслятор, перерабатывающий исходный код Си с классами в исходный код простого Си. Новый язык, неожиданно для автора, приобрёл большую популярность среди коллег и вскоре Страуструп уже не мог лично поддерживать его, отвечая на тысячи вопросов.

В 1983 году произошло переименование языка из Си с классами в Си++. Кроме того, в него были добавлены новые возможности, такие как виртуальные функции, перегрузка функций и операторов, ссылки, константы, пользовательский контроль над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев (//).

Его первый коммерческий выпуск состоялся в октябре 1985 года. В 1985 году вышло также первое издание «Языка программирования Си++», обеспечивающее первое описание этого языка, что было чрезвычайно важно из-за отсутствия официального стандарта. В 1989 году состоялся выход Си++ версии 2.0. Его новые возможности включали множественное наследование, абстрактные классы, статические функции-члены, функции-константы и защищённые члены.

В 1990 году вышло «Комментированное справочное руководство по C++», положенное впоследствии в основу стандарта. Последние обновления включали шаблоны, исключения, пространства имён, новые способы приведения типов и булевский тип.

Стандартная библиотека Си++ также развивалась вместе с ним. Первым добавлением к стандартной библиотеке Си++ стали потоки ввода/вывода, обеспечивающие средства для замены традиционных функций Си printf и scanf. Позднее самым значительным развитием стандартной библиотеки стало включение в неё Стандартной библиотеки шаблонов.

После многих лет работы совместный комитет ANSI-ISO стандартизировал Си++ в 1998 году (ISO/IEC 14882:1998 - Язык программирования Си++). В течение нескольких лет после официального выхода стандарта комитет обрабатывал сообщения об ошибках и в итоге выпустил исправленную версию стандарта Си++ в 2003 году. В настоящее время рабочая группа МОС (ISO) работает над новой версией стандарта под кодовым названием C++09 (ранее известный как C++0X), который должен выйти в 2009 году.

Никто не обладает правами на язык Си++, он является свободным. Однако сам документ стандарта языка (за исключением черновиков) не доступен бесплатно. Название «Си++» было придумано Риком Масситти (Rick Mascitti) и впервые было использовано в декабре 1983 года. Ранее, на этапе разработки, новый язык назывался «Си с классами».

Имя, получившееся в итоге, происходит от оператора Си «++» (увеличение значения переменной на единицу). Имя «C+» не было использовано потому, что является синтаксической ошибкой в Си и, кроме того, это имя было занято другим языком.

Язык также не назван «D», поскольку «является расширением Си и не пытается устранять проблемы путём удаления элементов Си».

Стандарт Си++ на 1998 год состоит из двух основных частей: ядра языка и стандартной библиотеки.

Стандартная библиотека Си++ вобрала в себя разрабатывавшуюся одновременно со стандартом библиотеку шаблонов STL. Сейчас название STL официально не употребляется, однако в кругах программистов на Си++ это название используется для обозначения части стандартной библиотеки, содержащей определения шаблонов контейнеров, итераторов, алгоритмов и функторов.

Стандарт Си++ содержит нормативную ссылку на стандарт Си от 1990 года и не определяет самостоятельно те функции стандартной библиотеки, которые заимствуются из стандартной библиотеки Си.

Кроме того, существует огромное количество библиотек Си++, не входящих в стандарт. В программах на Си++ можно использовать многие библиотеки Си.

Стандартизация определила язык программирования Си++, однако за этим названием могут скрываться также неполные, ограниченные варианты языка. В первое время язык развивался вне формальных рамок, спонтанно, по мере ставившихся перед ним задач. Развитию языка сопутствовало развитие кросс-компилятора cfront.

Новшества в языке отражались в изменении номера версии кросс-компилятора. Эти номера версий кросс-компилятора распространялись и на сам язык, но применительно к настоящему времени речь о версиях языка Си++ не ведут.

2.4 Java

Java - объектно-ориентированный язык программирования, разрабатываемый компанией Sun Microsystems. Приложения Java обычно компилируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой виртуальной Java-машине (JVM) независимо от компьютерной архитектуры. Дата официального выпуска - 23 мая 1995 года.

В отношении произношения в русском языке, как и в ряде других, образовались две различные нормы - заимствованная англоязычная/d??.v?/(«джава») и традиционно-национальная «ява», соответствующая традиционному произношению названия острова Ява. Компания Sun придерживается англоязычного произношения во всех странах мира. Иногда в обиходе используют также жаргонное слово «Жаба» (например, изображение жабы есть на календарях группы российский пользователей Java (Java Users Group).

Java - так называют не только сам язык, но и платформу для создания и исполнения приложений на основе данного языка.

Изначально язык назывался Oak («дуб») и 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, любимого некоторыми программистами, поэтому на официальной эмблеме языка изображена чашка с парящим кофе.

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) - программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор, но с тем отличием, что байтовый код, в отличие от текста, обрабатывается значительно быстрее.

Достоинство подобного способа выполнения программ - в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программ и алгоритмов, реализованных на языке Java. Данное утверждение было справедливо для первых версий виртуальной машины Java, однако в последнее время оно практически потеряло актуальность. Этому способствовал ряд усовершенствований:

- применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде;

- широкое использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках;

- аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине.

Эти идеи нашли также выражение в спецификация общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы Microsoft.



3. Примеры задач на JavaScript

3.1 JavaScript

JavaScript - язык подготовки сценариев, позволяющий сделать Web-страницы более интерактивными и функциональными. После его изучения вы сможете заниматься разработкой Web-приложений на качественно новом уровне. Для написания сценариев JavaScript обязательно требуется знание языка HTML. В этой главе вы получите первое представление о JavaScript еще до того, как начнете создавать свой первый сценарий.

Присмотритесь к сайтам, которые вы посещаете. На каждой странице содержится текст и некоторое количество картинок. Быть может, есть часы, показывающие время, или бегущий текст в строке состояния браузера. Возможно, на сайте имеется форма, которую нужно заполнить. Если пропустить какую-либо графу анкеты, то появится сообщение об ошибке. На некоторых страницах встречаются движущиеся по экрану изображения или текст, изменяющийся при щелчке мыши.

Таким образом, вы можете наблюдать JavaScript в действии, а создать подобные эффекты может любой человек, знающий этот язык. Причем без особого труда.

Рекомендация - следует понаблюдать за тем, что создают с помощью JavaScript другие разработчики. Это отличный способ найти свежее решение.

Прочитав эту книгу, вы не только освоите JavaScript (вместо того, чтобы просто копировать и вставлять в Web-страницу готовые сценарии), но и узнаете множество интересных идей, реализовать которые вы сможете сами - с помощью JavaScript.

Полезно изучить JavaScript хотя бы из-за его широкого распространения в сети. Огромное количество Web-страниц сделано с использованием сценариев (по самым разным причинам), и сайты без них кажутся блеклыми и скучными. Каким бы интересным не было содержание сайта, некоторые посетители сразу захотят уйти. Конечно, нет смысла оспаривать важность текстового содержания для любой Web-страницы, однако использование JavaScript не только улучшит подачу материала, но и сделает вашу страницу более запоминающейся.

Рекомендация - запомните: единственное, что отличает пользующиеся успехом сайты от неудачных - их внешний вид. Чем интереснее оформлен сайт, тем он популярнее.

Можно найти еще множество причин для изучения и использования JavaScript. Сценарий всего в несколько строк помогает посетителям сайта отыскать страницу, соответствующую их браузеру и установкам, либо автоматически подсчитать сумму колонок в форме заказа. Подобные "мелочи" не рассчитаны на внешний эффект, но они свидетельствуют о высоком уровне профессионализма разработчика и знании им этики деловых отношений.

В 1992 году компания Nombas (впоследствии приобретённая Openwave) начала разработку встраиваемого скриптового языка Cmm (Си-минус-минус), который, по замыслу разработчиков, должен был стать достаточно мощным, чтобы заменить макросы, сохраняя при этом схожесть с Си, чтобы разработчикам не составляло труда изучить его. Главным отличием от Си была работа с памятью. В новом языке всё управление памятью осуществлялось автоматически: не было необходимости создавать буферы, объявлять переменные, осуществлять преобразование типов. В остальном языки сильно походили друг на друга: в частности, Cmm поддерживал стандартные функции и операторы Си. Cmm был переименован в ScriptEase, поскольку исходное название звучало слишком негативно, а упоминание в нём Си «отпугивало» людей.

На основе этого языка был создан продукт CEnvi. В конце ноября 1995 года Nombas разработала версию CEnvi, внедряемую в веб-страницы. Страницы, которые можно было изменять с помощью скриптового языка, получили название Espresso Pages - они демонстрировали использование скриптового языка для создания игры, проверки пользовательского ввода в формы и создания анимации. Espresso Pages позиционировались как демоверсия, призванная помочь представить, что случится, если в браузер будет внедрён язык Cmm. Работали они только в 16-битовом Netscape Navigator под управлением Windows.

Перед Бренданом Айхом, нанятым в компанию Netscape 4 апреля 1995 года, была поставлена задача внедрить язык программирования Scheme или что-то похожее в браузер Netscape. Поскольку требования были размыты, Айха перевели в группу, ответственную за серверные продукты, где он проработал месяц, занимаясь улучшением протокола HTTP. В мае разработчик был переброшен обратно, в команду, занимающуюся клиентской частью (браузером), где он немедленно начал разрабатывать концепцию нового языка программирования. Менеджмент разработки браузера, включая Тома Пакина (Tom Paquin), Михаэля Тоя (англ.), Рика Шелла (Rick Schell), был убеждён, что Netscape должен поддерживать язык программирования, встраиваемый в HTML-код страницы.

Помимо Брендона Айха в разработке участвовали основатель Netscape Communications Марк Андрисин (англ.) и основатель Sun Microsystems Билл Джой (англ.): чтобы успеть закончить работы над языком к релизу браузера, компании заключили соглашение о сотрудничестве в разработке. Они ставили перед собой цель обеспечить «язык для склеивания» составляющих частей веб-ресурса: изображений, плагинов, Java-апплетов, который был бы удобен для веб-дизайнеров и программистов, не обладающих высокой квалификацией.

Первоначально язык назывался LiveScript и предназначался как для программирования на стороне клиента, так и для программирования на стороне сервера (там он должен был называться LiveWire). На синтаксис оказали влияние языки Си и Java, и, поскольку Java в то время было модным словом, 4 декабря 1995 года LiveScript переименовали в JavaScript, получив соответствующую лицензию у Sun. Анонс JavaScript со стороны представителей Netscape и Sun состоялся накануне выпуска второй бета-версии Netscape Navigator. В нём декларируется, что 28 лидирующих ИТ-компаний выразили намерение использовать в своих будущих продуктах JavaScript как объектный скриптовый язык с открытым стандартом.

В 1996 году компания Microsoft выпустила аналог языка JavaScript, названный JScript. Анонсирован этот язык был 18 июля 1996 года. Первым браузером, поддерживающим эту реализацию был Internet Explorer 3.0.

По инициативе компании Netscape была проведена стандартизация языка ассоциацией ECMA. Стандартизированная версия имеет название ECMAScript, описывается стандартом ECMA-262. Первой версии спецификации соответствовал JavaScript версии 1.1, а также языки JScript и ScriptEasy.

Область применения.

1. Веб-приложения.

JavaScript используется в клиентской части веб-приложений: клиент-серверных программ, в котором клиентом выступает браузер, а сервером - веб-сервер, имеющих распределённую между сервером и клиентом логику. Обмен информацией в веб-приложениях происходит по сети. Одним из преимуществ такого подхода является тот факт, что клиенты не зависят от конкретной операционной системы пользователя, поэтому веб-приложения являются межплатформенными сервисами.

2. AJAX.

JavaScript используется в AJAX, популярном подходе к построению интерактивных пользовательских интерфейсов веб-приложений, заключающемся в «фоновом» асинхронном обмене данными браузера с веб-сервером. В результате, при обновлении данных веб-страница не перезагружается полностью и интерфейс веб-приложения становится быстрее, чем это происходит при традиционном подходе (без применения AJAX).

3. Comet.

Comet - зонтичный термин, описывающий механизм работы веб-приложений, использующих постоянные HTTP-соединения, что позволяет веб-серверу отправлять данные браузеру без дополнительного запроса со стороны браузера. Для таких приложений используются технологии, непосредственно поддерживаемые браузеры. В частности, в них широко используется JavaScript.

4. Браузерные операционные системы.

JavaScript широко используется в браузерных операционных системах. Так, например, исходный код IndraDesktop WebOS на 75% состоит из JavaScript, код браузерной операционной системы IntOS - на 70%. Доля JavaScript в исходном коде eyeOS - 5%, однако и в рамках этой операционной системы JavaScript играет важную роль, участвуя в визуализации на клиенте и являясь необходимым механизмом для коммуницирования клиента и сервера.

5. Букмарклеты.

JavaScript используется для создания небольших программ, размещаемых в закладки браузера. При этом используются URL-адреса со спецификатором javascript.

6. Пользовательские скрипты в браузере.

Пользовательские скрипты в браузере - это программы, написанные на JavaScript, выполняемые в браузере пользователя при загрузке страницы. Они позволяют автоматически заполнять формы, переформатировать страницы, скрывать нежелательное содержимое и встраивать желательное для отображения содержимое, изменять поведение клиентской части веб-приложений, добавлять элементы управления на страницу и т. д.

Для управления пользовательскими скриптами в Mozilla Firefox используется расширение Greasemonkey;Opera предоставляет средства поддержки пользовательских скриптов и возможности для выполнения ряда скриптов Greasemonkey. Некоторые скрипты Greasemonkey могут выполняться в Google Chrome при использовании Greasemetal.

7. Серверные приложения.

Приложения, написанные на JavaScript, могут исполняться на серверах, использующих Java 6 и более поздних версий. Это обстоятельство используется для построения серверных приложений, позволяющих обрабатывать JavaScript на стороне сервера.

JavaScript на стороне сервера используется в проектах Google. Так например, Google Sites допускает подстройку с помощью JavaScript-сценариев, исполняемых движком Rhino.

8. Мобильные приложения.

Перевод мобильных устройств Palm на использование Palm webOS в качестве операционной системы с Mojo SDK в качестве комплекта средств разработки позволяет использовать JavaScript в качестве языка разработки мобильных приложени.

9. Виджеты.

Виджет - вспомогательная мини-программа, графический модуль, которой размещается в рабочем пространстве соответствующей родительской программы (англ.), служащая для украшения рабочего пространства, развлечения, решения отдельных рабочих задач или быстрого получения информации из интернета без помощи веб-браузера. JavaScript используется как для реализации виджетов, так и для реализации движков виджетов. В частности, при помощи JavaScript реализованы Apple Dashboard, Microsoft Gadgets, Yahoo!_Widgets, Google Gadgets, Klipfolio Dashboard.

10. Прикладное программное обеспечение.

Исходный код и скриншот JavaScript-программы, созданной с помощью Seed.

JavaScript используется для написания прикладного ПО. Одним из ярких примеров является Mozilla Firefox, 57% исходного кода которого написано на JavaScript (для сравнения, следующим языком программирования по объёму кодовой базы Firefox является C++, доля которого составляет 17%).

Google Chrome OS в качестве прикладного ПО использует веб-приложения.

В окружении рабочего стола GNOME имеется возможность создавать на JavaScript программы, оперирующие с библиотеками GNOME при помощи Gjs, Seed.

11. Манипуляция объектами приложений.

JavaScript также находит применение в качестве скриптового языка доступа к объектам приложений. Платформа Mozilla (XUL/Gecko) использует JavaScript. Среди сторонних продуктов, например, Java, начиная с версии 6, содержит встроенный интерпретатор JavaScript на базе Rhino. Сценарии JavaScript поддерживаются в таких приложениях Adobe, как Adobe Photoshop, Adobe Dreamweaver, Adobe Illustrator и Adobe InDesign.

12. Офисные приложения.

JavaScript используется в офисных приложениях для автоматизации рутинных действий, написания макросов, организации доступа со стороны веб-служб.

13. Microsoft Office.

В Excel Services 2010 добавились два новых интерфейса программирования приложений: REST API и JavaScript Object Model (JSOM).

Excel Services 2010 REST API позволяет осуществлять доступ к объектам рабочих книг, таким как таблицы, диаграммы и именованные серии данных, получать изображения, HTML, Atom, рабочие книги, устанавливать значения и обновлять вычисления перед запрашиванием элементов.

JSOM даёт возможность реагировать на действия пользователя в отношении Excel Web Access (EWA), программно взаимодействовать с составляющими EWA. Использование JSOM осуществляется при помощи помещения кода JavaScript на страницу, содержащую компоненты EWA.

14. OpenOffice.org.

JavaScript - один из языков программирования, используемых для написания макросов в приложениях, входящих в состав OpenOffice.org. В OpenOffice.org интегрирован интерпретатор JavaScript Rhino. По состоянию на декабрь 2009 года поддержка JavaScript носила ограниченный характер. Ограничения, присущие разработке макросов OpenOffice.org на JavaScript:

- среда выполнения JavaScript поддерживает загрузку лишь тех классов Java, которые развёрнуты сценарием JavaScript;

- среда выполнения JavaScript не предоставляет сообщения об ошибках, произошедших во время выполнения скрипта;

- ещё не реализована поддержка интерактивной разработки JavaScript-сценариев.

В OpenOffice.org имеется редактор и отладчик JavaScript-сценариев.

15. Обучение информатике.

Язык обладает пропедевтической ценностью, позволяя сочетать при обучении информатике ((англ.) Computer science) интенсивную практику программирования и широту используемых технологий.

Преподавание данного языка в школе позволяет создать базу для изучения веб-программирования, использовать на уроках творческие проекты.

Соответствующий курс позволяет обеспечить углубленный уровень изучения информатики и его имеет смысл включать в элективные курсы углубленного уровня подготовки.

JavaScript - подходящий язык для обучения программированию игр По сравнению с альтернативами, он функционально достаточен, прост в изучении и в применении, снижает сложность для обучения, мотивирует обучаемых делиться своими играми с другими.

Не включённые в книгу Николаса Закаса «Professional JavaScript for Web Developers» части о реализации на JavaScript классических алгоритмов, техник, структур данных, послужили началу проекта Computer science in JavaScript.



3.2 Примеры задач

3.2.1 Обработка динамических эффектов

Тест по теме «Форсаж».

Постановка вопроса:

Подобрать по 7 вопросов по каждому из Форсажей. Для каждого вопроса подобрать по 4 варианта ответов, выполненных элементами формы - переключателями. Предоставить пользователю возможность выбора одного из вариантов ответов на каждый вопрос. Создать кнопку для вызова результата тестирования. Дополнить форму кнопкой очистки элементов формы.

...