Объектно-ориентированные языки програмирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Факультет заочно-дистанционного обучения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: "ИНФОРМАТИКА"

на тему: " Объектно-ориентированные языки программирования."

Выполнил:	ст. гр. ИСз-011
	Старовойтов С. А.
Принял:	к.т.н., доцент
	Питолин А. В.

ВОРОНЕЖ 2002

ВВЕДЕНИЕ 2

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ 5

1.1. ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 5

1.2. СУЩНОСТЬ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА К ПРОГРАММИРОВАНИЮ 7

Объектно-ориентированные языки программирования. 10

2.1. SIMULA 67 10

2.2. SMALLTALK 11

2.3. ПРОДУКТЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЯЗЫКЕ СИ 14

2.3.1. C++ 16

2.3.2. OBJECTIVE-C 18

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы реализации программного обеспечения, разработка которого велась с применением одной из объектно-ориентированных методологий, рассматриваются в разделе 5. Реализация программного обеспечения связана с использованием одного из языков программирования. Показано, что наиболее удобными для реализации программных систем, разработанных в рамках объектно-ориентированного подхода, являются объектно-ориентированные языки программирования, хотя возможна реализация и на обычных (не объектно-ориентированных) языках (например, на языке C и на языке Fortran).

Объектно-ориентированные языки программирования пользуются в последнее время большой популярностью среди программистов, так как они позволяют использовать преимущества объектно-ориентированного подхода не только на этапах проектирования и конструирования программных систем, но и на этапах их реализации, тестирования и сопровождения.

Первый объектно-ориентированный язык программирования Simula 67 был разработан в конце 60-х годов в Норвегии. Авторы этого языка очень точно угадали перспективы развития программирования: их язык намного опередил свое время.

Однако современники (программисты 60-х годов) оказались не готовы воспринять ценности языка Simula 67, и он не выдержал конкуренции с другими языками программирования (прежде всего, с языком Fortran). Прохладному отношению к языку Simula 67 способствовало и то обстоятельство, что он был реализован как интерпретируемый (а не компилируемый) язык, что было совершенно неприемлемым в 60-е годы, так как интерпретация связана со снижением эффективности (скорости выполнения) программ.

Но достоинства языка Simula 67 были замечены некоторыми программистами, и в 70-е годы было разработано большое число экспериментальных объектно-ориентированных языков программирования: например, языки CLU, Alphard, Concurrent Pascal и др. Эти языки так и остались экспериментальными, но в результате их исследования были разработаны современные объектно-ориентированные языки программирования: C++, Smalltalk, Eiffel и др.

Наиболее распространенным объектно-ориентированным языком программирования безусловно является C++. Свободно распространяемые коммерческие системы программирования C++ существуют практически на любой платформе. Широко известна свободно распространяемая система программирования G++, которая дает возможность всем желающим разобрать достаточно хорошо и подробно прокомментированный исходный текст одного из образцовых компиляторов языка C++. Завершается работа по стандартизации языка C++: последний Draft стандарта C++ выпущен в июне 1995 г. (он доступен по Internet).

Разработка новых объектно-ориентированных языков программирования продолжается. С 1995 года стал широко распространяться новый объектно-ориентированный язык программирования Java, ориентированный на сети компьютеров и, прежде всего, на Internet. Синтаксис этого языка напоминает синтаксис языка C++, однако эти языки имеют мало общего. Java интерпретируемый язык: для него определены внутреннее представление (bytecode) и интерпретатор этого представления, которые уже сейчас реализованы на большинстве платформ. Интерпретатор упрощает отладку программ, написанных на языке Java, обеспечивает их переносимость на новые платформы и адаптируемость к новым окружениям. Он позволяет исключить влияние программ, написанных на языке Java, на другие программы и файлы, имеющиеся на новой платформе, и тем самым обеспечить безопасность при выполнении этих программ. Эти свойства языка Java позволяют использовать его как основной язык программирования для программ, распространяемых по сетям (в частности, по сети Internet).

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ 1.1. ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Технология программирования - это совокупность методов и средств разработки (написания) программ и порядок применения этих методов и средств.

На ранних этапах развития программирования, когда программы писались в виде последовательностей машинных команд, какая-либо технология программирования отсутствовала. Первые шаги в разработке технологии состояли в представлении программы в виде последовательности операторов. Написанию последовательности машинных команд предшествовало составление операторной схемы, отражающей последовательность операторов и переходы между ними. Операторный подход позволил разработать первые программы для автоматизации составления программ - так называемые составляющие программы.

С увеличением размеров программ стали выделять их обособленные части и оформлять их как подпрограммы. Часть таких подпрограмм объединялась в библиотеки, из которых подпрошраммы можно было включать в рабочие программы и затем вызывать из рабочих программ. Это положило начало процедурному программированию - большая программа представлялась совокупностью процедур-подпрограмм. Одна из подпрограмм являлась главной и с нее начиналось выполнение программы.

В 1958 году были разработаны первые языки программирования, Фортран и Алгол-58. Программа на Фортране состояла из главной программы и некоторого количества процедур - подпрограмм и функций. Программа на Алголе-58 и его последующей версии Алголе-60представляла собой единое целое, но имела блочную структуру, включающую главный блок и вложенные блоки подпрограмм и функций. Компиляторы для Фортрана обеспечивали раздельную трансляцию процедур и последующее их объединение в рабочую программу, первые компиляторы для Алгола предполагали, что транслируется сразу вся программа, раздельная трансляция процедур не обеспечивалась.

Процедурный подход потребовал структурирования будущей программы, разделения ее на отдельные процедуры. При разработке отдельной процедуры о других процедурах требовалось знать только их назначение и способ вызова. Появилась возможность перерабатывать отдельные процедуры, не затрагивая остальной части программы, сокращая при этом затраты труда и машинного времени на разработку и модернизацию программ.

Следующим шагом в углублении структурирования программ стало так называемое структурное программирование, при котором программа в целом и отдельные процедуры рассматривались как последовательности канонических структур: линейных участков, циклов и разветвлений. Появилась возможность читать и проверять программу как последовательный текст, что повысило производительность труда программистов при разработке и отладке программ. С целью повышения структурности программы были выдвинуты требования к большей независимости подпрограмм, подпрограммы должны связываться с вызывающими их программами только путем передачи им аргументов, использование в подпрограммах переменных, принадлежащих другим процедурам или главной программе, стало считаться нежелательным.

Процедурное и структурное программирование затронули прежде всего процесс описания алгоритма как последовательности шагов, ведущих от варьируемых исходных данных к искомому результату. Для решения специальных задач стали разрабатываться языки программирования, ориентированные на конкретный класс задач: на системы управления базами данных, имитационное моделирование и т.д. При разработке трансляторов все больше внимания стало уделяться обнаружению ошибок в исходных текстах программ, обеспечивая этим сокращение затрат времени на отладку программ.

Применение программ в самых разных областях человеческой деятельности привело к необходимости повышения надежности всего программного обеспечения. Одним из направлений совершенствования языков программирования стало повышения уровня типизации данных. Теория типов данных исходит из того, что каждое используемое в программе данное принадлежит одному и только одному типу данных. Тип данного определяет множество возможных значений данного и набор операций, допустимых над этим данным. Данное конкретного типа в ряде случаев может быть преобразовано в данное другого типа, но такое преобразование должно быть явно представлено в программе. В зависимости от степени выполнения перечисленных требований можно говорить об уровне типизации того или иного языка программирования. Стремление повысить уровень типизации языка программирования привело к появлению языка Паскаль, который считается строго типизированным языком, хотя и в нем разрешены некоторые неявные преобразования типов, например, целого в вещественное. Применение строго типизированного языка при написании программы позволяет еще при трансляции исходного текста выявить многие ошибки использования данных и этим повысить надежность программы. Вместе с тем строгая типизация сковывала свободу программиста, затрудняла применение некоторых приемов преобразования данных, часто используемых в системном программировании. Практически одновременно с Паскалем был разработан язык Си, в большей степени ориентированный на системное программирование и относящийся к слабо типизированным языкам.

Все универсальные языки программирования, несмотря на различия в синтаксисе и используемых ключевых словах, реализуют одни и те же канонические структуры: операторы присваивания, циклы и разветвления. Во всех современных языках присутствуют предопределенные (базовые) типы данных (целые и вещественные арифметические типы, символьный и, возможно, строковый тип), имеется возможность использования агрегатов данных, в том числе массивов и структур (записей). Для арифметических данных разрешены обычные арифметические операции, для агрегатов данных обычно предусмотрена только операция присваивания и возможность обращения к элементам агрегата. Вместе с тем при разработке программы для решения конкретной прикладной задачи желательна возможно большая концептуальная близость текста программы к описанию задачи. Например, если решение задачи требует выполнения операций над комплексными числами или квадратными матрицами, желательно, чтобы в программе явно присутствовали операторы сложения, вычитания, умножения и деления данных типа комплексного числа, сложения, вычитания, умножения и обращения данных типа квадратной матрицы. Решение этой проблемы возможно несколькими путями:

- Построением языка программирования, содержащего как можно больше типов данных, и выбором для каждого класса задач некоторого подмножества этого языка. Такой язык иногда называют языком-оболочкой. На роль языка-оболочки претендовал язык ПЛ/1, оказавшийся настолько сложным, что так и не удалось построить его формализованное описание. Отсутствие формализованного описания, однако, не помешало широкому применению ПЛ/1 как в Западной Европе, так и в СССР.

- Построением расширяемого языка, содержащего небольшое ядро и допускающего расширение, дополняющее язык типами данных и операторами, отражающими концептуальную сущность конкретного класса задач. Такой язык называют языком-ядром. Как язык-ядро были разработаны языки Симула и Алгол-68, не получившие широкого распространения, но оказавшие большое влияние на разработку других языков программирования.

Дальнейшим развитием второго пути явился объектно-ориентированный подход к программированию.

1.2. СУЩНОСТЬ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА К ПРОГРАММИРОВАНИЮ

Основные идеи объектно-ориентированного подхода опираются на следующие положения:

- Программа представляет собой модель некоторого реального процесса, части реального мира.

- Модель реального мира или его части может быть описана как совокупность взаимодействующих между собой объектов.

- Объект описывается набором параметров, значения которых определяют состояние объекта, и набором операций (действий), которые может выполнять объект.

- Взаимодействие между объектами осуществляется посылкой специальных сообщений от одного объекта к другому. Сообщение, полученное объектом, может потребовать выполнения определенных действий, например, изменения состояния объекта.

- Объекты, описанные одним и тем же набором параметров и способные выполнять один и тот же набор действий представляют собой класс однотипных объектов.

С точки зрения языка программирования класс объектов можно рассматривать как тип данного, а отдельный объект - как данное этого типа. Определение программистом собственных классов объектов для конкретного набора задач должно позволить описывать отдельные задачи в терминах самого класса задач (при соответствующем выборе имен типов и имен объектов, их параметров и выполняемых действий).

Таким образом, объектно-ориентированный подход предполагает, что при разработке программы должны быть определены классы используемых в программе объектов и построены их описания, затем созданы экземпляры необходимых объектов и определено взаимодействие между ними.

Классы объектов часто удобно строить так, чтобы они образовывали иерархическую структуру. Например, класс “Студент”, описывающий абстрактного студента, может служить основой для построения классов “Студент 1 курса”, “Студент 2 курса” и т.д., которые обладают всеми свойствами студента вообще и некоторыми дополнительными свойствами, характеризующими студента конкретного курса. При разработке интерфейса с пользователем программы могут использовать объекты общего класса “Окно” и объекты классов специальных окон, например, окон информационных сообщений, окон ввода данных и т.п. В таких иерархических структурах один класс может рассматриваться как базовый для других, производных от него классов. Объект производного класса обладает всеми свойствами базового класса и некоторыми собственными свойствами, он может реагировать на те же типы сообщений от других объектов, что и объект базового класса и на сообщения, имеющие смысл только для производного класса. Обычно говорят, что объект производного класса наследует все свойства своего базового класса.

Некоторые параметры объекта могут быть локализованы внутри объекта и недоступны для прямого воздействия извне объекта. Например, во время движения объекта-автомобиля объект-водитель может воздействовать только на ограниченный набор органов управления (рулевое колесо, педали газа, сцепления и тормоза, рычаг переключения передач) и ему недоступен целый ряд параметров, характеризующих состояние двигателя и автомобиля в целом.

Очевидно, для того, чтобы продуктивно применять объектный подход для разработки программ, необходимы языки программирования, поддерживающие этот подход, т.е. позволяющие строить описание классов объектов, образовывать данные объектных типов, выполнять операции над объектами. Одним из первых таких языков стал язык SmallTalk в котором все данные являются объектами некоторых классов, а общая система классов строится как иерархическая структура на основе предопределенных базовых классов.

Опыт программирования показывает, что любой методический подход в технологии программирования не должен применяться слепо с игнорированием других подходов. Это относится и к объектно-ориентированному подходу. Существует ряд типовых проблем, для которых его полезность наиболее очевидна, к таким проблемам относятся, в частности, задачи имитационного моделирования, программирование диалогов с пользователем. Существуют и задачи, в которых применение объектного подхода ни к чему, кроме излишних затрат труда, не приведет. В связи с этим наибольшее распространение получили объектно-ориентированные языки программирования, позволяющие сочетать объектный подход с другими методологиями. В некоторых языках и системах программирования применение объектного подхода ограничивается средствами интерфейса с пользователем (например, Visual FoxPro ранних версий).

Наиболее используемыми в настоящее время объектно-ориентированными языками являются Паскаль с объектами и Си++, причем наиболее развитые средства для работы с объектами содержатся в Си++.

Объектно-ориентированные языки программирования.
2.1. SIMULA 67

Все объектно-ориентированные языки происходят от языка Симула, разработанного в начале 60-х гг. в Norwegian Computing Centre. Синтаксис языка взят из Алгола-60. Основными новшествами были понятия объекта, класса и наследования. Симула не навязывает строгую инкапсуляцию данных и не заботится о деталях реализации. Модули можно перекомпилировать по отдельности, не меняя внешние интерфейсы. Проверка типов осуществляется во время компиляции. Сборка мусора осуществляется системой поддержки работающей программы.

Объекты могут действовать независимо друг от друга, предоставляя возможность выполнения квазипараллельных вычислений. Действие объекта можно приостановить и возобновить позже. Встроенные классы добавляют в язык средства работы со списками, графику и моделирование дискретных событий.

Среда

Переносимая система Simula (S-Port) содержит независимый пакет, состоящий из компилятора, генерирующего промежуточный язык S-code, систему поддержки работающей программы и символьного отладчика. Также есть система, зависимая от целевой машины, содержащая компилятор, транслирующий S-code в целевой код, и набор программ интерфейса. Планируется создать дополнительные средства и библиотеку предопределенных модулей.

Поставщики

Первая реализации на Univac 1107 появилась в начале 70-х гг. С этих пор язык был реализован на большинстве платформ, от больших ЭВМ до персоналок. В настоящее время Simula развивается и выступает на рынке под названием Simula a.s., установленным норвежской фирмой в 1984 г.

Переносимая система Simula (S-Port) - является основой многочисленных версий, включая PC Simula. В табл. С2.1 приводятся основные реализации и поставщики. Системы DEC, Univac и IBM установлены в более, чем 300 точках Европы и Северной Америки.

Таблица С2.1а. Реализации языка Simula

Платформа	Поставщик
CDC 3300	Academy of Sciences, Budapest
CDC Cyber	Control Data a.s., Oslo, Norway
Cromemco под Cromix	Omnibus a.s., Sweden
Data General Eclipse	Lund Software, Sweden
DEC 10/20	Stockholm Computing Centre QZ, Sweden
IBM 370	Simula a.s., Oslo, Norway
ND 10/100	Norsk Data, Oslo, Norway
Siemens 75xx под BS2000/3000	Simula a.s., Oslo, Norway

Таблица С2.1b. Реализации переносимых систем Simula

Платформа	Поставщик
Apollo	Simprog AB, Stockholm, Sweden
HP 900/300	Simprog AB, Stockholm, Sweden
IBM PC/XT (AT)	Simula a.s., Oslo, Norway
ICL 2900	University of Edinburgh, Scotland
Mach-S	Simulation Technology, Oslo, Norway
Masscomp	Simprog AB, Stockholm, Sweden
ND 500	Norsk Data, Oslo, Norway
Prime	Prime Scandinavia, Stockholm, Sweden
Sperry 1100	Unisys Corp., USA
Sun	Simprog AB, Stockholm, Sweden
Vax под Unix	Simprog AB, Stockholm, Sweden
Vax под Ultrix	Simprog AB, Stockholm, Sweden
Vax под VMS	Stockholm Computing Centre QZ, Sweden

Сформированная в 1972 г. организация Simula Standards Group осуществляет контроль за развитием языка: самая последняя версия была выпущена в 1986г. Изменения в язык вносит Simula Developement Group. Кроме того, есть ассоциация пользователей языка Simula.

2.2. SMALLTALK

Smalltalk до последнего времени был наиболее предпочтительным языком при экспериментировании в технологии объектно-ориентированного программирования. В последние годы появился дешевый компилятор C++ для персоналок, который нарушил баланс в сторону C++ среди первых пользователей объектно-ориентированных систем. Smalltalk был разработан на фирме Xerox PARC в результате исследовательского проекта, воплотив в себе ряд идей о том, как человек может использовать компьютер наилучшим образом. Сюда относились использование персональных рабочих станций, интерактивных сред, графических интерфейсов, мыши и объектно-ориентированного программирования. Каждая из этих идей сама по себе имела большое значение, как внутри фирмы, так и во всей компьютерной индустрии. В 80-х гг. соединение этих мощных идей в языке и системе Smalltalk-80 было несоразмерно с малым числом фактических пользователей.

Язык

Основной чертой языка Smalltalk является его универсальность. История языка характеризуется тремя признаками:

данные хранятся как объекты, которые освобождаются автоматически;

выполнение действий осуществляется через посылку сообщений объектам;

поведение объектов описано в классах.

В языке все является объектом. Все взаимодействия объектов осуществляются через посылки сообщений, даже сложение целых чисел: 1 +2. В этом языке 1 - это экземпляр класса целых чисел, + - имя метода, 2- аргумент. Объект 1 получает сообщение + 2 и возвращает результат 3.Состоятельность такого подхода гарантирует краткость языка и простой синтаксис. Но из-за этого увеличивается цена накладных расходов на

посылку сообщений: связывание производится целиком во время работы программы. Автоматическая сборка мусора тоже вызывает проблемы быстродействия. Smalltalk не поддерживает множественное наследование.

С другой стороны, Smalltalk-80 совсем не маленький язык. Существует большая библиотека классов: более 250 классов и более 2000 методов. Работа с такой библиотекой составляет важную задачу при изучении языка, несмотря на то, что для просмотра методов и классов существуют специальные средства.

Среда

Smalltalk-80 тесно связан с развитой средой программирования. Пользовательский интерфейс состоит из набора экранных образов: это прямоугольные области, содержащие текст или графику, которые можно перемещать по экрану, изменять в размере, заменять меткой или закрывать. Образы могут перекрываться полностью или частично. Взаимодействие с системой осуществляется с помощью трехкнопочной мыши или с клавиатуры. Визуальные объекты для пользователя - это курсоры, высвечивание, меню, полоски сдвига и рамки с подсказкой.

Основные компоненты системы активизируются внутри экранных образов. Сюда

входят текстовый редактор, редактор формы и битовый редактор для создания рисунков, инспектор для проверки переменных объекта, окно просмотра системы для изучения классов и сообщений, метки окна для описания прерванного процесса и отладчики.

Smalltalk был разработан для индивидуальной работы программиста на персональной рабочей станции. Таким образом, эта система первоначально была доступна только как однопользовательская. Сейчас в ней уже есть средства поддержки коллективов программистов.

Поставщики

В 1981-82 гг. четырем фирмам предлагалось реализовать Smalltalk на своей аппаратуре. После этого эксперимента Smalltalk поставлялся университетам и исследовательским институтам как продукт без сопровождения. Кроме того, был выпущен ряд книг по языку и его реализации. Однако, язык не был запатентован фирмой Xerox вплоть до 1986 г. Эта фирма до сих пор контролирует рынок Smalltalk-80 с помощью отделения SIS и фирмы ParcPlace Systems. Другие продавцы имеют лицензию на продукт и его различные реализации. Исключением является фирма Digitalk, выпустившая свою собственную версию для PC - Smalltalk/V. В таблице С2.2 приведены доступные в настоящее время продукты Smalltalk.

Таблица C2.2 Продавцы и продукты языка Smalltalk

Продукт	Платформа	Продавец
Smalltalk-80	DEC Station 3100 под Ultrix	ParcPlace systems
	PC 80386 под MS-DOS
	Sun-3, 4, 386i
	Apple Macintosh II, Plus и SE
	HP 9000 series 300
	Apollo Series 3000, 4000
	Apollo DN570, 580, 590
Smalltalk-80	Tektronix 4315	Tektronix
Color Smalltalk-80	Tektronix 4316, 17 и 19	Tektronix
Smalltalk-80	Xerox 8010/1108 и 6085/1186	Xerox SIS
Smalltalk/V	IBM PC/XT/AT под MS-DOS	Digitalk
Smalltalk/V 286	286 и 386 PC под MS-DOS	Digitalk
Smalltalk/V Mac	Apple Macintosh II, PLUS и SE	Digitalk

Будущее языка Smalltalk волнует как пользователей, так и поставщиков. В августе 1987 г. была организована ассоциация разработчиков и прикладных пользователей Smalltalk - OOPSTAD. Она публикует новости HOOPLA (Hooray for Object-Oriented Languages). Работу по стандартизации взял на себя IEEE Microprocessor Standards Committee (P1152). Основное внимание он уделяет языку и базовым классам типа Number и Collection. Основные поставщики и ряд консультантов сформировали Консорциум Smalltalk в целях развития применения языка и среды и управления их технической эволюцией. Он является открытым для отдельных пользователей и корпораций.

2.3. ПРОДУКТЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЯЗЫКЕ СИ

В настоящее время объектно-ориентированные языки стремятся приблизиться к традиционным языкам (в основном к языку Си). Для этого есть ряд причин:

уже можно воспользоваться накопленным опытом программирования;

интерфейсы существующих систем намного проще;

язык более приемлем в области управления;

поставка может быть осуществлена на стандартных платформах;

гарантия переносимости между платформами.

Наибольшим потенциалом для больших коммерческих организаций обладает язык C++ фирмы AT&T. Хотя он и не имеет пока большого количества средств сопровождения, некоторые коммерческие организации уже работают над созданием сред развития языка, а другие разрабатывают дополнительные инструменты и библиотеки классов. Кроме того, несколько компаний разработали языки и инструментальные средства, основанные на языке Си. В таблице C2.3 подводятся итоги доступных продуктов, основанных на Си.

Таблица С2.3 Продавцы и продукты языков, основанных на Си

Продукт	Платформа	Продавец
	Трансляторы C++
Advantage C++	IBM PC под MS-DOS, Xenix, Unix	Lifeboat
Designer C++	Macintosh II	Oasys
	IBM PC под MS-DOS, OS/2
	IBM RT
	PC 80386 под Unix, Xenix
	HP 9000/300 и 9000/800
	NEC Astra
	AT&T 3b2
	DEC Vax под VMS и Ultrix
	Sun-3, Sun-4
Glockenspiel C++	IBM PC под MS-DOS, OS/2	Glockenspiel
	386/ix и Xenix
	AT&T 3b2 под Sys V.2
	HP 9000/300
	Sun-3, Sun/386i
	IBM RT под Sys V.2
	Apollo
	DEC Vax под Ultrix и VMS
Guidelines C++	IBM PC под MS-DOS	Guidelines
	Компиляторы С++
Oregon C++	Sun-3	Oregon
	DEC Vax под Ultrix
	PC 386 под Xenix
Zortech C++	IBM PC под MS-DOS	Zortech
Другие продукты, основанные на языке Си
C-talk	IBM-PC под MS-DOS	CNS
	Macintosh
Complete C	IBM PC под MS-DOS, OS/2, Unix	Complete Computer Corporation
Objective C	Sun	Stepstone
	DEC Vax
	Apollo
	HP 9000 series 200/300

2.3.1. C++ Язык

Язык С++ в основном является языком Си со специальными синтаксическими расширениями для определения и управления объектами. В нем был учтен ряд недостатков языка Си: теперь ведется проверка типов аргументов функций, можно производить макроподстановку функций. Также в него включены некоторые средства проекта стандарта Ansi C. По завершении стандарта C++ будет пересмотрен для удаления несовместимостей двух языков. Важной новой особенностью C++ является поддержка абстракции данных и объектно-ориентированного программирования. Абстракция данных поддерживается с помощью введения типов, определенных пользователем. Например, предположим, что есть новый тип данных shape, используемый в графической

системе. Этот тип определяется с помощью оператора class:

class shape {

point centre;

colour col;

// ... комментарий

public:

point where() {return centre; }

void move(point to)

{ centre = to; draw(); }

virtual void draw();

virtual void rotate(int);

// ... комментарий

};

Это определение содержит информацию как общую, так и частную. Сначала представление фигуры shape определяется двумя элементами частных данных - центром и цветом. Затем идет интерфейс, содержащий общую информацию. Пользователь может получить координаты центра, перемещать центр фигуры в данную точку, рисовать фигуру и вращать ее. Функции draw() и rotate() нельзя определить для абстрактного типа shape. Они называются виртуальными функциями и определяются позже для каждой специфической фигуры: окружности, треугольника или квадрата. Каждая из них определяется оператором class. Это означает, что, например, новый тип данных circle является производным класса shape, который называется его базовым классом. Производный класс наследует свойства базового класса. В данном случае класс circle наследует члены класса col и centre класса shape. Кроме этого, у него есть член radius. Функции draw() и rotate() теперь реализованы для класса circle:

class circle: public shape { // окружность - это контур

int radius;

public:

void draw() { /* ... */ };

void rotate(int) {} // rotate - нулевая функция

};

Объектно-ориентированное программирование поддерживается в языке С++ в основном реализацией наследования методом задания взаимодействия типов данных [Stroustrup 1988].

С++ не поддерживает автоматическую сборку мусора: размещение и освобождение памяти осуществляется функциями конструктора и деструктора. При нормальном вызове функции происходит статическое связывание, определяемое во время компиляции. Динамическое связывание реализовано как вызов виртуальной функции, где вызываемая функция зависит от типа объекта и не может быть определена до выполнения программы. Некоторые версии С++ поддерживают множественное наследование.

Хотя С++ поддерживает объектно-ориентированное программирование, он не навязывает его. Можно игнорировать объектные расширения и просто писать обычные программы языка Си. Это преимущество с точки зрения совместимости двух языков и основная причина повышенного интереса к С++ в разработке ПО. С другой стороны, могут возникнуть недоумения по поводу того, в какой степени С++ можно считать объектно-ориентированным языком. Более того, трудно оценить, какая часть рынка языка отражает уникальный поворот сообщества Си в сторону ООС. Есть признаки, что при соответствующем курсе С++ отойдет от объектно-ориентированного сообщества: в 1988 ассоциацией пользователей UNIX (Usenix) была созвана отдельная конференция по С++, а также был создан новый журнал The C++ Report издателями журнала Journal of Object-Oriented Programming.

Среда

С++ - это язык программирования, а не среда разработки программ типа Smalltalk. Поэтому ему нужны средства поддержки работы программиста: сюда входят расширения существующих средств языки Си (редакторы, отладчики) и средства поддержки работы с объектами (окна просмотра классов). В свою очередь, эти средства должны соединяться со средой программирования. Быстрый рост рынка С++ предоставляет хорошие перспективы продавцам, имеющим продукты для С++. К ним относятся, например, существующие продавцы компиляторов и трансляторов С++. Один из интересных проектов в этой области - соглашение между ParcPlace Systems и Glockenspiel о разработке Cynergy - версии среды Smalltalk, поддерживающей программы на С++.

Поставщики

AT&T поставляет транслятор, обрабатывающий программу на С++ и генерирующий исходный код Ansi C, который затем компилируется нормальным образом. Транслятор пока еще остается продуктом AT&T без сопровождения. Лицензию можно купить прямо на фирме. Кроме этого, транслятор перенесен на разнообразные платформы фирмой Glockenspiel (Дублин). Несколько организаций имеют подлицензии: Oasys для рабочих станций (Sun, Apollo), Guidelines и Lifeboat для IBM PC.

Две другие фирмы, Zortech и Oregon Software, недавно выпустили компиляторы С++. Они больше основаны на справочном руководстве [Stroustrup 1986], а не на исходных текстах, и не имеют лицензии от AT&T.

2.3.2. OBJECTIVE-C Язык

Другим ведущим продавцом продуктов, основанных на Си, является Stepstone, бывший PPI. Objective-C - это гибридный язык, состоящий из подмножества Ansi C и основных положений Smalltalk-80. Тексты программ могут содержать чистые операторы языка Си или объектно-ориентированные конструкции. Объекты задаются новым типом данных, называемым id. Сообщения посылаются объектам с помощью модифицированной версии синтаксиса языка Smalltalk. Новые объекты создаются посылкой сообщения new специальному типу объекта, называемому объектом-производителем. Например, новый экземпляр класса Pen создается с помощью следующего текста:

extern id Pen;

id aPen;

aPen = [Pen new];

Objective-C не поддерживает множественное наследование и автоматическую

сборку мусора, однако, тестовая версия последней создана и протестирована фирмой Stepstone [Cox 1986].

Компилятор Objective-C генерирует исходный текст на языке Си. По умолчанию используется динамическое связывание методов, однако, для повышения надежности и эффективности можно выбрать статическое связывание.

Среда

Кроме компилятора, фирма Stepstone предоставляет (необязательно) интерактивную среду программирования Objective-C Interpreter. Она поддерживает целый ряд бычных действий программиста: написание программ, компиляцию, связывание, тестирование и отладку. Она включает команды для вычисления выражений, вывода данных, установки контрольных точек, поиска каталогов файла, редактирования командного файла, проверки объектов, вывода иерархии классов и наследуемых методов.

Также предоставляется две библиотеки классов для поддержки основного и графического пользовательского интерфейса.