Лабораторная работа 1 Язык Go. Введение. Объявление констант и переменных. Логические значения и числовые типы данных
Разработчиками языка программирования Go были Роберт Грисемер (Robert Griesemer), Роб Пайк (Rob Pike) и Кен Томпсон (Ken Thompson) из Google. Это проект с открытым исходным кодом, так что исходные тексты его библиотек и инструментов, включая компилятор, находятся в открытом доступе. Язык Go создавался как высокоэффективное средство для легкого и простого написания надежных высокоинтеллектуальных программ. Он заимствует и приспосабливает для своих нужд хорошие идеи из многих других языков, избегая возможностей, которые могут привести к созданию сложного и ненадежного кода. Как и все современные языки, Go обладает эффективным механизмом сбора мусора, хорошо подходит для построения инструментария и систем для работы других программистов.
Go, работает на большом количестве Unix-подобных систем (Linux, FreeBSD, OpenBSD, Mac OS X), а также на Plan 9 и Microsoft Windows; при этом программы, написанные для одной из этих сред, легко можно перенести на другие.
На дизайн Go оказали влияние следующие языки программирования (рисунок 1):
Рисунок 1 Иерархия языков, оказавших влияние на дизайн Go
Go унаследовал от:
языка С
синтаксис выражений;
конструкции управления потоком;
базовые типы данных;
передачу параметров в функции по значению;
понятие указателей;
направленность на получение при компиляции эффективного машинного кода;
естественное взаимодействие с абстракциями современных операционных систем.
Modula-2 привнесла концепцию пакетов;
Oberon использует один файл для определения модуля и его реализации;
Oberon-2 явился источником синтаксиса пакетов, импорта и объявлений (прежде всего, объявлений методов), которые он, в свою очередь, унаследовал от языка Object Oberon;
CSP (формальный язык описания фундаментальных концепций параллелизма) основан на концепции взаимодействующих последовательных процессов. CSP программа представляет собой параллельное объединение процессов, не имеющих общего состояния; процессы взаимодействуют и синхронизируются с помощью каналов;
фактический язык программирования «Squeak» («язык для общения с мышью»), который являлся языком для обработки событий мыши и клавиатуры со статически созданными каналами;
функциональный язык Newsqueak
в котором С-образные инструкции и синтаксис выражений сочетались с записью типов в стиле Pascal;
сборка мусора;
направлен на управление клавиатурой, мышью и оконными событиями;
каналы динамически создаваемы и хранимы в переменных.
Go часто описывают как «C-подобный язык» или «язык Си XXI века – это компактный и эффективный язык программирования с низкоуровневыми возможностями (указатели). Go обладает особенностями, характерными для высокоуровневых языков (поддержка строк Юникода, высокоуровневые структуры данных, динамическая типизация, автоматическая сборка мусора и высокоуровневая поддержка взаимодействий, основанных на обмен сообщениями, а не на блокировках и разделяемых данных, обширная и всесторонняя стандартная библиотека).
Go – один из самых удивительных языков, появившихся в последние 20 лет, и первый, нацеленный на программистов и компьютеры XXI века. Go проектировался с прицелом на эффективное масштабирование, благодаря чему его можно использовать для создания очень больших приложений и компиляции даже очень больших программ за секунды на единственном компьютере. Молниеносная скорость компиляции обеспечивается отчасти простотой синтаксического анализа программ на этом языке, но главным образом благодаря особенностям управления зависимостями. Благодаря высокой скорости компиляции программ на языке Go появляется возможность использовать этот язык в областях, где обычно применяются языки сценариев. Кроме того, язык Go можно использовать для создания веб-приложений с применением Google App Engine.
Go – практичный язык, где во главу угла поставлены эффективность программ и удобство программиста.
Проведем сравнительный анализ языков Go, С (C++) и Java (таблица 1):
Таблица 1 Сравнение языков Go, C (C++) и Java
Признак |
Go |
С (C++) |
Java |
Сложность конструкций языка |
простой и понятный синтаксис |
сложные и замысловатые конструкции |
|
Типизация |
строгая статическая, поддержка синтаксиса объявления переменных одновременно с их инициализацией, наличие мощного и удобного механизма динамической типизации |
строгая статическая |
|
Управление памятью |
механизм сборки мусора; сложности, связанные с учетом ресурсов, берут на себя компилятор и среда выполнения |
«интеллектуальные» указатели (поддержка многопоточной модели выполнения включена в стандартную библиотеку) |
библиотека поддержки многопоточной модели выполнения, механизм сборки мусора |
необходимость в обеспечении своевременного приобретения и освобождения ресурсов |
|||
Параллелизм |
механизм взаимодействующих последовательных процессов, благодаря которому во многих многопоточных программах вообще нет необходимости блокировать доступ к ресурсам |
потоки выполнения |
|
go-подпрограммы |
легковесные процессы, выполнение которых автоматически будет распределяться по доступным процессорам и ядрам |
нет |
нет |
Парадигмы программирования |
исключительно про-цедурный язык, так-же обладает поддержкой объектно-ориентирован-ного стиля программирования |
процедурное программирование |
объектно-ориентированный стиль программирования |
генерики (generics) |
нет |
шаблоны |
обобщения |
Первоначально Go задумывался как язык системного программирования с высокой скоростью компиляции для разработки высокомасштабируемых программ, которые могли бы использовать преимущества распределенных систем и многоядерных компьютеров. В настоящее время область применения языка Go стала значительно шире первоначальной концепции, и сейчас он используется как высокопроизводительный язык программирования общего назначения.
Проект Go родился из разочарования в Google несколькими программными системами, страдающими от «взрыва сложности»: устранение проблемы путем усложнения одной части системы медленно, но верно добавляет сложность в другие части.
Проект Go включает в себя сам язык, его инструментарий, стандартные библиотеки и культуру радикальной простоты. В Go имеются сборка мусора, система пакетов, полноценные функции, лексическая область видимости, интерфейс системных вызовов и неизменяемые строки, текст в которых кодируется с использованием кодировки UTF-8.
Однако язык программирования Go имеет сравнительно немного возможностей (отсутствуют неявные числовые преобразования, конструкторы и деструкторы, перегрузка операторов, значения параметров по умолчанию, наследование, обобщенные типы, исключения, макросы, аннотации функций и локальная память потока).
Язык программирования Go гарантирует обратную совместимость: старые программы на Go можно компилировать и запускать с помощью новых версий компиляторов и стандартных библиотек.
Go имеет достаточную систему типов, но она гораздо более ограниченная, чем в других строго типизированных языках программирования, так что программисты на Go не прибегают к длинным конструкциям.
На практике Go дает программистам преимущества безопасности и производительности времени выполнения относительно строгой системы типов без излишней сложности.
Go поощряет понимание дизайна современных компьютерных систем, в частности важность локализации. Его встроенные типы данных и большинство библиотечных структур данных созданы для естественной работы без явной инициализации или неявных конструкторов, так что в коде скрывается относительно мало распределений и записей памяти.
Составные типы Go (структуры и массивы) хранят свои элементы непосредственно, требуя меньшего количества памяти и ее распределений, а также меньшего количества косвенных обращений с помощью указателей по сравнению с языками, использующими косвенные поля. А поскольку современные компьютеры являются параллельными вычислительными машинами, Go обладает возможностями параллельности. Стеки переменного размера легких потоков (или go-подпрограммы (goroutines)) Go изначально достаточно малы.
Стандартная библиотека Go предоставляет строительные блоки и API для ввода-вывода, работы с текстом и графикой, криптографические функции, функции для работы с сетью и для создания распределенных приложений. Библиотека поддерживает множество стандартных форматов файлов и протоколов.
Библиотеки и инструменты интенсивно используют соглашения по снижению потребностей в настройке, упрощая тем самым логику программ; таким образом, различные программы Go становятся более похожими одна на другую и более простыми в изучении. Проекты создаются с помощью всего лишь одного инструмента go и используют только имена файлов и идентификаторов и иногда специальные комментарии для определения всех библиотек, выполнимых файлов, тестов, примеров, документации и прочего в проектах; исходный текст Go содержит всю необходимую спецификацию построения проекта.
Стандартный компилятор языка Go называется gc, а в состав его инструментов входят программы: 5g, 6g и 8g – для компиляции, 5l, 6l и 8l – для компоновки и godoc – для просмотра документации.
Программы на языке Go записываются в виде простого текста Юникода с использованием кодировки UTF-8. Большинство современных текстовых редакторов обеспечивают эту поддержку автоматически, а некоторые наиболее популярные из них поддерживают даже подсветку синтаксиса для языка Go и автоматическое оформление отступов. Если ваш текстовый редактор не поддерживает Go, попробуйте ввести имя редактора в строке поиска на сайте Go, чтобы узнать, имеются ли для него расширения, обеспечивающие требуемую поддержку. Для удобства правки все ключевые слова и операторы языка Go записываются символами ASCII, однако идентификаторы в языке Go могут начинаться с любых алфавитных символов Юникода и содержать любые алфавитные символы Юникода или цифры. Благодаря этому программисты на Go свободно могут определять идентификаторы на своем родном языке.
Если Go был установлен из двоичного дистрибутива или собран из исходных текстов и установлен с привилегиями пользователя root или Administrator, необходимо создать хотя бы одну переменную окружения, GOROOT, содержащую путь к каталогу установки Go, а в переменную PATH включить путь %GOROOT%\bin.
Чтобы убедиться, что установка Go была выполнена правильно, можно выполнить следующую команду консоли Windows:
C:\>go version
Если в консоли появится сообщение «command not found» (команда не найдена) или «‘go’ is not recognized…» (команда go не опознана), это означает, что путь к каталогу установки Go не был включен в переменную PATH. Для Windows одно из решений заключается в том, чтобы создать пакетный файл, настраивающий окружение Go, и выполнять его при каждом запуске консоли для программирования на языке Go. Однако намного удобнее один раз настроить переменные окружения в панели управления. Для этого щелкните на кнопке Start (Пуск) (с логотипом Windows), выберите пункт меню Control Panel (Панель управления), затем пункт System and Security (Система и безопасность), потом System (Система), далее Advanced system settings (Дополнительные параметры системы) и в диалоге System Properties (Свойства системы) щелкните на кнопке Environment Variables (Переменные окружения), затем на кнопке New… (Создать) и добавьте переменную с именем GOROOT и соответствующим значением, таким как C:\Go. В том же диалоге отредактируйте значение переменной окружения PATH, добавив в конец текст ;C:\Go\bin. В обоих случаях замените компонент пути C:\Go на фактический путь к каталогу установки Go, если он отличается от C:\Go.
Сборка программ на языке Go выполняется в два этапа: компиляция и компоновка. Оба этапа выполняются инструментом go, который не только собирает локальные программы и пакеты, но также способен загружать, собирать и устанавливать сторонние программы и пакеты.
Чтобы обеспечить сборку локальных программ и пакетов с помощью инструмента go, необходимо выполнить три обязательных условия:
каталог bin с инструментами языка Go должен находиться в пути поиска PATH;
в дереве каталогов должен существовать каталог src для хранения исходных текстов локальных программ и пакетов;
путь к каталогу, вмещающему каталог src, должен быть включен в переменную окружения GOPATH.