Глава II. Теоретическая часть Язык программирования Delphi
Delphi императивный, структурированный, объектно-ориентированный язык программирования со строгой статической типизацией переменных. Основная область использования — написание прикладного программного обеспечения.
Первоначально носил название Object Pascal и исторически восходит к одноименному диалекту языка, разработанному в фирме Apple в 1986 году группой Ларри Теслера. Однако в настоящее время термин Object Pascal чаще всего употребляется в значении языка среды программирования Delphi. Начиная с Delphi 7, в официальных документах Borland стала использовать название Delphi для обозначения языка Object Pascal.
Изначально среда разработки Delphi была предназначена исключительно для разработки приложений Windows, затем был реализован вариант для платформ Linux (какKylix), однако после выпуска в 2002 году Kylix 3 его разработка была прекращена, и вскоре было объявлено о поддержке Microsoft .NET, которая, в свою очередь, была прекращена с выходом Delphi 2007.
На сегодняшний день, наряду с поддержкой разработки 32 и 64-разрядных программ для Windows, реализована возможность создавать приложения для Apple Mac OS X (начиная с Embarcadero Delphi XE2), iOS (включая симулятор, начиная с XE4 посредством собственного компилятора), а также, в Delphi XE5, для Google Android (непосредственно исполняемые на ARM-процессоре).
Независимая, сторонняя реализация среды разработки проектом Lazarus (Free Pascal, компиляция в режиме совместимости с Delphi) позволяет использовать его для создания приложений на Delphi для таких платформ, как Linux, Mac OS X и Windows CE.
Также предпринимались попытки использования языка в проектах GNU (например, Notepad GNU) и написания компилятора для GCC.
При создании языка (и здесь качественное отличие от языка C) не ставилась задача обеспечить максимальную производительность исполняемого кода или лаконичность исходного кода для экономии оперативной памяти. Изначально, язык ставил во главу угла стройность и высокую читаемость, поскольку был предназначен для обучения дисциплине программирования. Эта изначальная стройность, в дальнейшем, как по мере роста аппаратных мощностей, так и в результате появления новых парадигм, упростила расширение языка новыми конструкциями.
Так, сложность объектного C++, по сравнению с C, выросла весьма существенно и затруднила его изучение в качестве первого языка программирования, чего нельзя сказать об Object Pascal относительно Pascal.
Ниже перечислены некоторые отличия синтаксических конструкций Delphi от семейства C-подобных языков (C/C++/Java/C#):
В Delphi формальное начало любой программы четко отличается от других участков кода и расположено в определенном, единственном в рамках проекта, исходном файле с расширением dpr (тогда как другие файлы исходных текстов программы имеют расширение pas)
program Project32;
{$APPTYPE CONSOLE}
{$R *.res}
uses
System.SysUtils;
begin
try
{ TODO -oUser -cConsole Main : Insert code here }
except
on E: Exception do
Writeln(E.ClassName, ': ', E.Message);
end;
end.
В С-подобных языках программирования в качестве входа обычно используется глобальная функция или статический метод с именем main и определенным списком параметров, причем такая функция может быть расположена в любом из файлов исходного текста проекта.
В Delphi идентификаторы типов, переменных, а равно и ключевые слова читаются независимо от регистра: например идентификатор SomeVar полностью эквивалентен somevar. Регистро-зависимые идентификаторы в начале компьютерной эпохи ускоряли процесс компиляции, и кроме того, позволяли использовать очень короткие имена, порой отличающиеся лишь регистром.
И хотя к настоящему времени обе эти практики − использование нескольких идентификаторов, различающихся лишь регистром, равно как и чрезмерная их лаконичность, осуждены и не рекомендованы к применению, практически все унаследованные от С языки − C++, Java, C# − являются регистро-зависимыми, что, с одной стороны, требует достаточно большой внимательности к объявлению и использованию идентификаторов, а с другой допускается написание кода в весьма трудночитаемом стиле.
В Delphi в исходных файла pas (которые, как правило, и содержат основное тело программы) на уровне языковых средств введено строгое разделение на интерфейсный раздел и раздел реализации. В интерфейсной части содержатся лишь объявления типов и методов, тогда как код реализации в интерфейсной части не допускается на уровне компиляции. Подобное разделение свойственно также языкам C/C++, где в рамках культуры и парадигмы программирования вводится разделение на заголовочные и собственно файлы реализации, но подобное разделение не обеспечивается на уровне языка или компилятора.
В C# и Java такое разделение устранено вовсе − реализация метода, как правило, следует сразу же после его объявления. Инкапсуляция обеспечивается лишь принадлежностью метода к той или иной области видимости. Для просмотра одной только интерфейсной части модуля исходного кода используются специальные средства.
В Delphi метод или функция четко определяются зарезервированными для этого ключевыми словами procedure или function, тогда как в C-подобных языках обозначается лишь скобками:
//Delphi
procedure DoSomething(aParam:integer);//не возвращает значения
function Calculate(aParam1, aParam2:integer):integer;//возвращает целочисленный результат
//C#
void DoSomething(int aParam);//не возвращает значения
{
//code
}
int Calculate(int aParam1,aParam2);//возвращает целочисленный результат
{
//code
}
Тем сложнее в C#/C++ выглядят такие конструкции, как объявление типа "указатель на метод":
//C++: объявление типа pCalc, указателя на функцию-член, принимающую 2 целочисленных параметра, и возвращающию целочисленный результат
typedef int (TSomeClass::*pCalc)(int,int);
В вышеуказанном примере объявление типа отличается от объявления переменной ключевым словом typedef, имя типа, pCalc указывается в середине выражения, в скобках
//C#: объявление типа pCalc, указателя на функцию-член, принимающую 2 целочисленных параметра, и возвращающию целочисленный результат
public delegate int pCalc(int aParam1,aParam2);
В вышеуказанном примере объявление типа отличается от объявления переменной специальным ключевым словом delegate, имя типа указывается в середине выражения
//Delphi
type pCalc=function(aParam1, aParam2:integer):integer of object;
В вышеуказанном примере объявление типа отличается от объявления переменной специальным ключевым словом type, применением знака равенства (в случае переменной используется двоеточие), имя типа идёт сразу после ключевого слова.
В Delphi начало и конец программного блока выделяются ключевыми словами begin и end, тогда как в C-подобных языках программирования для этих целей используются фигурные скобки: {}. Таким образом, в Delphi достигается лучшая читаемость кода, особенно для лиц с ослабленным зрением.
//C#
if (bVal){
//код, состоящий из нескольких инструкций
};
if (bVal2) /*код, состоящий из одной инструкции*/;
В вышеуказанном примере фигурные скобки обозначают составную инструкцию, то есть блок инструкций. Поскольку в команде ветвления для одной инструкции допускается выражение без фигурных скобок, то для условного выражения круглые скобки обязательны. В сложных условных выражениях количество вложенных скобочных конструкций может быть велико.
//Delphi
if bVal then begin
//код, состоящий из нескольких инструкций
end;
if bVal2 then (*код, состоящий из одной инструкции*);
В Delphi условное выражение всегда отделяется от следующей инструкции ключевым словом then, что избавляет от необходимости заключать условное в круглые скобки и чётче отделяет его от следующего за ним кода.
Подобно этому, в C-подобных языках, условное выражение цикла заключается в круглые скобки:
while (condition){//цикл с "предусловием"
//тело цикла
};
do{
//тело другого цикла
} while (condition2);//конец цикла с "постусловием", тело выполняется хотя бы однажды
В Delphi циклы с предусловием и постусловием разительно отличаются: конец цикла с постусловием нельзя принять за начало цикла с предусловием.
while condition do begin//условием продолжения цикла является истинность выражения, следующего за словом while, как C/C#
//тело цикла
end;
repeat//начало цикла с постусловием
//тело цикла
until not condition2;// истинность выражения, следующего за словом until - это условие ВЫХОДА из цикла, в отличие от C/C#
В Delphi операция присвоения значения переменной обозначается при помощи двоеточия со знаком равенства, :=, что является заимствованием из математической нотации. Знак равенства без двоеточия — это оператор проверки равенства, возвращающий булево значение. Напротив, в C-подобных языках оператором присваивания является одинарный знак равенства, а оператором проверки равенства — двойной, ==. В силу того, что в этих языках программирования присваивание является лишь выражением, возвращающим значение переменной слева, не так уж редки следующие неочевидные ошибки:
//C++
int iVal=12;
while (iVal=1){
//по замыслу программиста, данное тело цикла не должно выполнятся, если на входе iVal имеет значение, отличное от единицы
// однако в результате ошибочной замены знака == на одиночный =, iVal будет присвоено значение 1, а цикл окажется бесконечным
}
В Delphi подобная ошибка невозможна хотя бы уже потому, что присваивание есть отдельная операция, не возвращающая значения.
В Delphi объектное и объектно-ориентированное программирование хоть и поощряется, однако не является единственно возможным. Так, допустимо (в отличие от C#) объявление и использование глобальных или статических функций и переменных.
Язык C# принудительно объектен. Глобальные, без привязки к классу, функции запрещены. Value-типы, наподобие структур struct, унаследованы от общего типа C#, несмотря на то, что сами по себе они не могут быть унаследованы (то есть, наследование структур в C# запрещено). Вместе с тем, экземпляры классов C# являются неявно-ссылочными типами, как и в Delphi.
Поскольку системные вызовы в Windows (как, впрочем, и в POSIX-системах наподобие Linux, Mac OS) формально необъектны, взаимодействие C#-кода с ними затруднено даже без учёта разной парадигмы управления временем жизни переменных в памяти. Delphi не имеет подобных ограничений.
Несмотря на такую акцентированную на объектность парадигму, в C# отсутствует понятие виртуального конструктора, то есть создания экземпляра класса, точный тип которого на этапе компиляции неизвестен, а известен лишь базовый класс этого экземпляра. Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован посредством интерфейсов или reflection, однако подобные решения не являются стандартными для языка.
type TAnimal=class abstract
protected
fPersonalName:string;
destructor Destroy();
public
constructor Create(const personalName:string);virtual;abstract;
function getSpecieName():string;virtual;abstract;//возвращает биологический вид животного
property Name:string read fPersonalName;
end;
type TAnimalFactory= class of TAnimal;//метакласс, могущий содержать указатель на любой класс, унаследованный от TAnimal
function CreateAnAnimal(const fact:TAnimalFactory;const pName:string):TAnimal;
begin
result:=TAnimalFactory.Create(pName);//функция не знает, животное какого именно вида будет создано, хотя "кличка" известна. Конкретная реализация вида скрыта.
end;
Кроме того, в отличие от C# и C++, где вызов конструктора базового класса непременно осуществляется еще до входа в тело конструктора унаследованного класса, в Delphi этот вызов делается явно. Таким образом, его можно отложить или вовсе опустить в специальных целях. Очевидно, в отличие от C#, возможен контроль над исключениями в базовых конструкторах.
Для наиболее гибкой и эффективной реализации объектно-ориентированного подхода в Delphi, введены два механизма полиморфного вызова: классический виртуальный, а также динамический: если в случае классического виртуального вызова, адреса всех виртуальных функций будут содержаться в таблице виртуальных методов каждого класса, то в случае с динамическим вызовом указатель на метод существует лишь в таблице того класса, в котором он был задан или перекрыт.
Таким образом, для динамического вызова из класса D метода класса A, переопределенного в B, потребуется выполнить поиск в таблицах методов классов D, A и B.
Подобная оптимизация имеет своей целью уменьшение размера статической памяти, занимаемой под таблицы методов. Экономия может быть существенна для длинных иерархий классов, с очень большим количеством виртуальных методов. В C-подобных языках динамические полиморфные вызовы не применяются.
В отличие от C++, язык C# обладает унаследованной от Delphi концепцией свойств класса: псевдополей, которые, в ряде случаев, могут более интуитивно, по сравнению с методами, отражать, а также изменять состояние объекта.
public class Date{//данный пример взят с [http://msdn.microsoft.com/en-us/library/w86s7x04.aspx msdn]
private int month = 7; // Backing store
public int Month{
get{return month;}
set{
if ((value > 0) && (value < 13)){
month = value;
}
}//set
}//prop
}//class
Аналогичный исходный текст на языке Delphi может выглядеть следующим образом:
type
TDate=class
private
FMonth:integer;
protected
procedure setMonth(mnth:integer);//реализация в разделе implementation
public
property Month:integer read FMonth write setMonth;
end;
Прежде чем перейти к сравнению языковой реализации свойств, заметим, что сопоставление этих двух примеров наглядно показывает, что язык C# провоцирует, во-первых, злоупотребление фигурными скобками, и, во-вторых, нагромождение обязательных спецификаторов доступа к каждому члену класса; в Delphi однажды объявленный спецификатор применяется ко всем последующим членам. Также, если в Delphi возможна привязка свойства к значению поля, то в C# они всегда снабжаются методами доступа, с использованием скобок составной команды (кроме автоматических свойств). Методы эти, в отличие от Delphi, не могут быть объявлены виртуальными, равно как не могут быть вызваны непосредственно.
Метод доступа в C# всегда относится к одному, и только к одному свойству, тогда как для Delphi это утверждение, вообще говоря, неверно. Более того, один и тот же метод может быть использован для реализации доступа к существенно различным свойствам:
type
TRectangle = class
private
FCoordinates: array[0..3] of Longint;
function GetCoordinate(Index: Integer): Longint;
procedure SetCoordinate(Index: Integer; Value: Longint);
public
property Left: Longint index 0 read GetCoordinate write SetCoordinate;
property Top: Longint index 1 read GetCoordinate write SetCoordinate;
property Right: Longint index 2 read GetCoordinate write SetCoordinate;
property Bottom: Longint index 3 read GetCoordinate write SetCoordinate;
property Coordinates[Index: Integer]: Longint read GetCoordinate write SetCoordinate;;
end;
Как Delphi, так и C# допускают использование индексируемых свойств: в этом случае синтаксис доступа к такому свойству аналогичен доступу к элементу массива. Однако, если в Delphi число индексируемых свойств, равно как и число индексаторов, может быть произвольным, в C# индексатор применим лишь к специальному свойству по умолчанию. Кроме того, в Delphi свойство по умолчанию не только может быть индексируемым, также оно может быть перегружено по типу индексатора:
TMyObject=class
protected
function getStr(name:string):string;virtual;
function getStrByIx(ix:integer):string;virtual;
function getBy2Indicies(X,Y:integer):string;virtual;
public
property Value[name:string]:string read getStr;default;
property Value[ix:integer]:string read getStrByIx;default;
property Value[x,y:integer]:string read getBy2Indicies;default;//количество
end;
Object Pascal — результат развития языка Турбо Паскаль, который, в свою очередь, развился из языка Паскаль. Паскаль был полностью процедурным языком, Турбо Паскаль, начиная с версии 5.5, добавил в Паскаль объектно-ориентированные свойства, а в Object Pascal — динамическую идентификацию типа данных с возможностью доступа к метаданным классов (то есть к описанию классов и их членов) в компилируемом коде, также называемую интроспекцией — данная технология получила обозначение RTTI. Так как все классы наследуют функции базового класса TObject, то любой указатель на объект можно преобразовать к нему, после чего воспользоваться методом ClassType и функцией TypeInfo, которые и обеспечат интроспекцию.
Также отличительным свойством Object Pascal от С++ является то, что объекты по умолчанию располагаются в динамической памяти. Однако можно переопределить виртуальные методы NewInstance и FreeInstance класса TObject. Таким образом, абсолютно любой класс может осуществить «желание» «где хочу — там и буду лежать». Соответственно организуется и «многокучность».
Object Pascal (Delphi) является результатом функционального расширения Turbo Pascal.
Delphi оказал огромное влияние на создание концепции языка C# для платформы .NET. Многие его элементы и концептуальные решения вошли в состав С#. Одной из причин называют переход Андерса Хейлсберга, одного из ведущих разработчиков Дельфи, из компании Borland Ltd. в Microsoft Corp.
Версия 8 способна генерировать байт-код исключительно для платформы .NET. Это первая среда, ориентированная на разработку мультиязычных приложений (лишь для платформы .NET);
Последующие версии (обозначаемые годами выхода, а не порядковыми номерами, как это было ранее) могут создавать как приложения Win32, так и байт-код для платформы .NET.
Delphi for .NET — среда разработки Delphi, а также язык Delphi (Object Pascal), ориентированные на разработку приложений для .NET.
Первая версия полноценной среды разработки Delphi для .NET — Delphi 8. Она позволяла писать приложения только для .NET. Delphi 2006 поддерживает технологию MDA с помощью ECO (Enterprise Core Objects) версии 3.0.
В марте 2006 года компания Borland приняла решение о прекращении дальнейшего совершенствования интегрированных сред разработки JBuilder, Delphi и C++ Builder по причине убыточности этого направления. Планировалась продажа IDE-сектора компании. Группа сторонников свободного программного обеспечения организовала сбор средств для покупки у Borland прав на среду разработки и компилятор.
Однако в ноябре того же года было принято решение отказаться от продажи IDE-бизнеса. Тем не менее, разработкой IDE продуктов теперь будет заниматься новая компания — CodeGear, которая будет финансово полностью подконтрольна Borland.
В августе 2006 года Borland выпустил облегченную версию RAD Studio под именем Turbo: Turbo Delphi (для Win32 и .NET), Turbo C#, Turbo C++.
В марте 2008 года было объявлено о прекращении развития этой линейки продуктов.
В марте 2007 года CodeGear порадовала пользователей обновленной линейкой продуктов Delphi 2007 for Win32 и выходом совершенно нового продукта Delphi 2007 for PHP.
В июне 2007 года CodeGear представила свои планы на будущее, то есть опубликовала так называемый roadmap
Embarcadero RAD Studio 2010
25 августа 2008 года компания Embarcadero, новый хозяин CodeGear, опубликовала пресс-релиз на Delphi for Win32 2009[7]. Версия привнесла множество нововведений в язык, как то[8]:
По умолчанию полная поддержка Юникода во всех частях языка, VCL и RTL; замена обращений ко всем функциям Windows API на юникодные аналоги (то есть MessageBox вызывает MessageBoxW, а не MessageBoxA).
Обобщённые типы, они же generics.
Анонимные методы.
Новая директива компилятора $POINTERMATH [ON|OFF].
Функция Exit теперь может принимать параметры в соответствии с типом функции.
Вышедшая в 2011 году версия Delphi XE2 добавила компилятор Win64 и кросс-компиляцию для операционных систем фирмы Apple(MacOS X, iOS).
Вышедшая в 2013 году версия Delphi XE5 обеспечила кросс-компиляцию приложений для устройств на платформе ARM/Android.
Embarcadero Delphi (ранее наз. CodeGear Delphi и Borland Delphi) — наверное, самый известный компилятор, который является последователем Borland Pascal иTurbo Pascal. Используется Win16 (Delphi 1), Win32 (Delphi 2 и позже), Win64 (Delphi 16 (XE2) и позже), а также .NET 1.x, 2.0 (Delphi 8, Delphi 2005-Delphi 2007). Поддержка .NET впоследствии выделена в отдельный продукт, известный как Oxygene.
Free Pascal (FPC) — свободный компилятор Оbject Pascal, который поддерживает различные диалекты Паскаля, включая Turbo Pascal, Delphi и собственные диалекты. На текущий момент, FPC может генерировать код для x86, x86-64, PowerPC, SPARC и процессоров ARM, а также для различных операционных систем, в том числе для Microsoft Windows, Linux, FreeBSD, Mac OS. Существует несколько сред разработки программного обеспечения для FPC (один из самых известных представителей — Lazarus).
GNU Pascal (отдельно разработанная версия из GCC). Не ставит целью продолжение серии диалектов Delphi, как составляющей Паскаля, но тем не менее содержит режим совместимости Borland Pascal, и очень медленно приспосабливает компоненты языка Delphi. Не подходит для компиляции больших проектов, содержащих код Delphi, но стоит отметить, что его поддерживают большинство операционных систем и архитектур.
Oxygene (ранее известен как Chrome) — компилятор Object Pascal, который интегрирован в Microsoft Visual Studio. Также доступный в виде компилятора с вольной командной строкой CLI. Использует .NET и моно платформы. В настоящий момент продаётся под маркой Embarcadero Delphi Prism.
MIDletPascal — язык программирования с Delphi-подобным синтаксисом, и одноимённый компилятор, который преобразует исходный код в компактный и быстрыйбайт-код Java.
PocketStudio — основанная на Паскале, IDE для Palm OS.
Virtual Pascal — Бесплатный компилятор и текстовая IDE для Win32, OS/2 и Линукса. На тот момент очень быстрый и весьма совместимый (частично поддерживаются конструкции Delphi 5). Внешне очень похож на текстовую среду Borland Pascal 7, хотя отсутствует совместимая с ним графика, например. Однако разработка окончилась в 2004 году, а исходники открыты не были. С тех пор FPC ушёл намного вперед и в целом для программирования лучше он. Тем не менее, VP остаётся очень неплохим вариантом быстрой замены ещё более устаревших версий Borland Pascal для школы/института, учитывая родную работу в Win32 без проблем с русскими кодировками.