Объектно-ориентированные языки программирования, основные понятия и принципы

План.

 

1. Объектно-ориентированные языки  программирования, основные понятия  и принципы.
2. Привод оптических дисков: назначение, разновидности. Принципы функционирования и характеристики.
3. Известен список вкладчиков банка с указанием фамилий, суммы и срока вклада (6 или 12 месяцев) и две годовые процентные ставки, не зависящие от суммы вклада: 10% для срока 6 месяцев и 12% для 12 месяцев. Определить величину вклада каждого клиента банка на момент планового получения им вклада.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Объектно-ориентированные языки программирования.

 

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 модуле й.

 

      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.

 

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.

 

  

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

 

   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