Современные системы программирования

       Примеры  
современных систем программирования

       В этом разделе пособия ни в коем случае не ставится задача полного описания тех или иных систем программирования, доступных в настоящее время на рынке современных средств разработки программного обеспечения. Полное описание многих из них по объему будет значительно превышать весь материал данного пособия. Автор только дает краткий обзор наиболее известных и распространенных в настоящее время систем программирования с точки зрения их компонентов, ложащихся на общую структуру типовой системы программирования.

       Для краткого описания автором были выбраны только самые известные из всего широкого спектра систем программирования, распространенные именно на рынке Российской Федерации. Информация о данных системах программирования дается как на основании соответствующей литературы, так и на основании личного опыта работы автора.

       Системы  
программирования компании Borland/Inprise

       Системы программирования компании Borland достаточно широко известны разработчикам в  России. Известность и распространенность этих систем программирования определила, прежде всего, простота их использования, поскольку именно в системах программирования этой компании были впервые реализованы на практике идеи интегрированной среды программирования.

       Turbo Pascal

       Система программирования Turbo Pascal была создана  компанией Borland на основе расширения языка Pascal, получившего название Borland Pascal. Отсюда происходит и само название системы программирования.

       Сам язык Pascal был предложен Н. Виртом в конце 70-х годов как хорошо структурированный учебный язык. Расширения, привнесенные в язык компанией Borland, преследовали две основные цели: 
- упрощение обработки в языке структур, представляющих наиболее распространенные типы данных — строки и файлы (например, в язык был внесен новый тип данных string); 
- реализация в языке основных возможностей объектно-ориентированных языков программирования.

       Последнее нововведение потребовало серьезной  доработки синтаксиса языка. В него были внесены новые ключевые слова, синтаксические конструкции и типы данных. Однако предложенный вариант языка нельзя признать удачным, хотя бы потому, что в нем не полностью реализованы все механизмы объектно-ориентированного программирования. Например, отсутствуют такие мощные средства, как исключения и шаблоны. Есть и другие сложности в использовании языка.

       Компания Borland построила и реализовала  эффективный однопроходный компилятор с языка Borland Pascal. За счет этого в  данной системе программирования удалось  добиться относительно высокой скорости компиляции исходных программ. Для  ускорения работы компоновщика компанией Borland был предложен собственный уникальный формат объектных файлов — модулей исходной программы — TPU (Turbo Pascal Unit)3. По этой причине модули, созданные в системе программирования Turbo Pascal, не могли быть использованы в других системах программирования.

       Также из них невозможно было создавать  библиотеки, ориентированные на другие языки и системы программирования. Обратная задача — использование стандартных объектных файлов и библиотек в системе программирования Turbo Pascal — была решаема, но имела серьезные ограничения. В состав системы программирования Turbo Pascal, кроме компилятора с языка Borland Pascal, входил также компилятор с языка ассемблера (а с появлением возможности разработки результирующих программ для среды Microsoft Windows — компилятор ресурсов). Среда программирования позволяла компоновать как единые исполняемые файлы, так и оверлейные программы для ОС типа MS DOS.

       Первоначально система программирования Turbo Pascal строилась  на основе библиотеки RTL (run time library) языка Borland Pascal. Эта библиотека не предоставляла пользователю широкого набора функций — в основном она только реализовывала базовые математические функции и функции языка. Однако можно сказать об одной характерной черте данной библиотеки — она включала в свой состав объектный код менеджера памяти для управления распределением динамической памяти («кучей» — heap — в терминах языка Pascal), который автоматически подключался к каждой результирующей программе, созданной с помощью данной системы программирования. Этот модуль получился довольно удачным и нашел свое дальнейшее применение в других системах программирования данной компании-разработчика.

       Несмотря  на недостатки, система программирования Turbo Pascal получила широкое распространение  и завоевала свое место на рынке. Основной причиной явилось то, что система впервые была построена в виде интегрированной среды. Данный факт предопределил ее широкое распространение, и, прежде всего, в университетской среде, где требовались простые и понятные в использовании средства разработки.

       Первые  версии системы программирования были ориентированы только на работу в  ОС MS DOS персональных компьютеров на базе процессоров типа Intel 80x86. На исполнение в среде этой ОС были ориентированы  и результирующие программы, разрабатываемые с помощью данной среды программирования.

       Система программирования Turbo Pascal получила широкое  распространение и дальнейшее развитие. Компания Borland выпустила несколько  ее реализаций (наиболее распространенные из них — версии 5.5 и 7.0). Последние реализации данной системы программирования могли создавать результирующие программы, ориентированные на работу как в ОС типа MS DOS, так и в среде типа Microsoft Windows. В них были реализованы все основные преимущества, предоставляемые интегрированной средой программирования, такие, как лексический анализ программ «на лету» и встроенная контекстная подсказка.

       По  мере распространения системы программирования Turbo Pascal шла разработка библиотек  подпрограмм и функций для  нее. Были созданы такие библиотеки, как Turbo Professional (TP), Turbo Vision, Object Window Library (OWL) для среды MS DOS и ObjectWindows для среды Microsoft Windows. Широкому распространению данных библиотек по-прежнему мешал тот факт, что в системе программирования Turbo Pascal используется уникальный, нестандартный формат объектных файлов. Отсутствие стандарта языка Borland Pascal во многом сдерживало развитие этой системы программирования и не способствовало ее применению как профессионального средства разработки.

       Системе программирования Turbo Pascal здесь уделено  много внимания по той причине, что это одна из самых распространенных в настоящее время систем программирования учебного назначения. Кроме того, это первая появившаяся на рынке система программирования, которая полностью реализовала в себе идеи интегрированной среды программирования. Эти идеи, заложенные в системе программирования Turbo Pascal, нашли применение во многих современных системах программирования.

       Borland Delphi

       Система программирования Borland Delphi явилась  логическим продолжением и дальнейшим развитием идей, заложенных компанией-разработчиком еще в системе программирования Turbo Pascal. 
В качестве основных в новой системе программирования можно указать следующие принципиальные изменения: 
- новый язык программирования — Object Pascal, явившийся серьезной переработкой прежней версии языка Borland Pascal; 
- компонентная модель среды разработки, в первую очередь ориентированная на технологию разработки RAD (rapid application development). 
Язык программирования Object Pascal создавался в то время, когда на рынке средств разработки уже существовало значительное количество объектно-ориентированных языков, включая такие известные, как C++ и Java. Компания Borland попыталась учесть все недостатки существующих языков объектно-ориентированного программирования, а также свой опыт создания языка Borland Pascal. По мнению автора, во многом ей это удалось. Новый язык вышел довольно удачным, как с точки зрения синтаксиса, так и с точки зрения предоставляемых возможностей. Этот язык поддерживает практически все основные механизмы объектно-ориентированного программирования.

       Компонентная  модель среды разработки предусматривает  создание основной части программы  в виде набора взаимосвязанных компонентов — классов объектно-ориентированного языка. Во время разработки исходной программы (design time) компоненты предстают в виде графических образов и обозначений, связанных между собой. Каждый компонент обладает определенным набором свойств (properties), событий (events) и методов. Каждому из них соответствует свой фрагмент исходного кода программы, отвечающий за обработку метода или реакции на какое-то событие. Разработчик может располагать на экране и связывать между собой компоненты, а также редактировать связанный с ними исходный код программы. Причем поведение компонентов во время выполнения программы (run time) полностью определяется их взаимосвязью, исходным кодом программы и объектным кодом самой компоненты. 
Система программирования Borland Delphi предназначена для создания результирующих программ, выполняющихся в среде ОС Windows различных типов.

       Основу  системы программирования Borland Delphi и ее компонентной модели составляет библиотека VCL (visual component library). В этой библиотеке реализованы в виде компонентов все основные органы управления и интерфейса ОС. Также в ее состав входят классы, обеспечивающие разработку приложений для архитектуры «клиент-сервер» и трехуровневой архитектуры (в современных реализациях Borland Delphi). Разработчик имеет возможность не только использовать любые компоненты, входящие в состав библиотеки VCL, но также и разрабатывать свои собственные компоненты, основанные на любом из классов данной библиотеки. Эти новые компоненты становятся частью системы программирования и затем могут быть использованы другими разработчиками. 
Для поддержки разработки результирующих программ для архитектуры «клиент-сервер» в состав Borland Delphi входит средство BDE (Borland database engine). Оно обеспечивает результирующим программам возможность доступа к широкому диапазону серверов БД посредством классов библиотеки VCL. Посредством BDE результирующая программа может взаимодействовать с серверами БД типа Microsoft SQL Server, Interbase, Sybase, Oracle и т. п. Система программирования Borland Delphi поддерживает также создание результирующих программ, выполняющихся в архитектуре «клиент-сервер», на базе других технологий, например ADO (ActiveX Data Objects).

       Система программирования Borland Delphi выдержала  несколько реализаций. Последние  реализации данной системы программирования (прежде всего, версии 4 и 5) включают широкий  набор средств для поддержки разработки результирующих программ в трехуровневой архитектуре приложений. Система программирования Borland Delphi позволяет разрабатывать как серверную, так и клиентскую часть приложения в данной архитектуре. Возможно использование как технологий COM/DCOM (наиболее распространенных в среде ОС типа Microsoft Windows), так и технологии CORBA (но только при разработке клиентской части приложения). 
В качестве недостатков данной системы программирования можно указать использование нестандартного формата объектных файлов (сохранился еще от системы Turbo Pascal, но в последней версии Borland Delphi 5 можно использовать стандартный формат), а также нестандартного формата для хранения ресурсов пользовательского интерфейса. Кроме того, сам язык Object Pascal не является признанным стандартом. Этот факт несколько затрудняет использование Borland Delphi в масштабных проектах в качестве основного средства разработки. Тем не менее, система программирования Borland Delphi получила широкое распространение среди разработчиков в Российской Федерации.

       Borland C++ Builder

       Система программирования Borland C++ Builder объединила в себе идеи интегрированной среды  разработки, реализованные компанией  в системах программирования Turbo Pascal и Borland Delphi с возможностями языка программирования C++. История этой системы программирования начинается с интегрированной среды разработки Borland Turbo C. 
Среда Turbo C представляла собой реализацию идей, заложенных компанией-разработчиком в системе программирования Turbo Pascal для языка программирования C. Компания Borland стремилась перенести удачную реализацию идей интегрированной среды разработки на новую основу. Компилятор Turbo C не был однопроходным, и потому время компиляции исходной программы превышало время компиляции аналогичной программы в Turbo Pascal. Кроме того, в системе программирования использовался стандартный компоновщик исполняемых файлов MS DOS. 
Преимущество Turbo C заключалось в том, что эта система программирования строилась на базе стандартного языка программирования C. Данный язык получил широкое распространение среди разработчиков в качестве языка системного программирования, для него существовали компиляторы под многие типы целевых архитектур. В этом было главное отличие системы программирования Turbo C от схожей по организации системы программирования Turbo Pascal, которая строилась на основе поддержки нестандартного расширения языка Pascal. 
С развитием системы программирования на базе Turbo Pascal развивались и системы программирования на основе Turbo C. 
Современная реализация Borland C++ Builder ориентирована на разработку результирующих программ, выполняющихся под управлением ОС Microsoft Windows всех типов. Сама система программирования Borland C++ Builder, как и Borland Delphi, также функционирует под управлением ОС типа Microsoft Windows. Она полностью поддерживает стандарт языка C, что делает возможным создание с помощью данной системы программирования модулей и библиотек, используемых в других средствах разработки (чего очень сложно достигнуть с помощью Borland Delphi). 
По возможностям, внешнему виду и технологиям система программирования Borland C++ Builder схожа с системой программирования Borland Delphi. В ее основу положены те же основные идеи и технологии. Структура классов языка C++ в системе программирования Borland C++ Builder построена в той же библиотеке VCL (visual control library), в которой строится структура классов Object Pascal в системе программирования Borland Delphi. Правда, разработчик, создающий программы на C++, может не пользоваться классами VCL и взять за основу любую другую библиотеку, чего нельзя сказать о разработчике, использующем Object Pascal, — набор доступных библиотек для последнего языка сильно ограничен. 
Успешное распространение систем программирования Turbo Pascal и Borland Delphi способствовало и внедрению на рынок системы программирования Borland C++ Builder от той же компании-разработчика. Эта система программирования занимает прочную позицию на рынке средств разработки для языка C++, где существует довольно жесткая конкуренция.