Тема 2.2. Основные понятия языка программирования высокого уровня Free Pascal

План

1. Интегрированная интерактивная среда программирования Free Pascal

2. Введение в язык Паскаль

3. Типы данных

4. Представление основных структур программирования на языке Паскаль

5. Процедуры и функции Паскаля

6. Файловый тип данных

1. Интегрированная интерактивная среда программирования Free Pascal

Языки программирования

Программированиев широком смысле – это процесс, включающий все технические операции по созданию программы от анализа требований к ней до конечной реализации. В более узком смысле подпрограммированием понимается процесс кодирования и тестирования программы в рамках определенного проекта создания программного продукта.

По природе своей компьютер может выполнять только простейшие операции, которые можно вводить одну за другой в его память прямо в машинных кодах. Изнурительная монотонность такой работы привела когда-то первых программистов к единственному решению – созданию ассемблеров, т. е. средств, упрощающих подготовку машинных кодов программ пользователей за счет написания их в некоторых мнемонических обозначениях с последующим автоматическим переводом. Дальнейшее развитие этих идей привело к созданию языков программирования высокого уровня, в которых длинные и сложные последовательности машинных операций были заменены одним единственным обозначающим их словом – оператор.

Специальные программы обеспечивают опосредованное «понимание» вычислительной машиной других языков программирования путем перевода текстов, составленных на этих языках, в тексты на машинном языке.

Языки программирования­– искусственные языки (системы обозначений) со строго определенными синтаксисом и семантикой, предназначенными для точного описания программ или алгоритмов для электронных вычислительных машин (ЭВМ). Они не допускают свободного толкования конструкций, характерного для естественного языка (языка общения между людьми).

Классификация языков программирования производится по двум направлениям:

• поколениям используемого исходного кода;

• проблемной ориентации языка.

Одним из важнейших классификационных признаков процедурных языков является их уровень. Уровень языка программирования определяется семантической (смысловой) емкостью его конструкций и его ориентацией на программиста-человека. Язык программирования (частично) ликвидирует семантический разрыв между методами решения задач машиной и человеком. Языки программирования, не зависящие от особенностей конкретной машины и ориентированные на широкий круг пользователей, считаютсяязыками высокого уровня(по отношению к уровню машинных команд ЭВМ). Чем более язык ориентирован на программиста, тем выше его уровень.

По поколениям используемого исходного кода выделяют языки:

1. первого поколения(языки программирования низкого уровня) – языки программирования, в которых управление и структуры данных непосредственно отражают архитектуру ЭВМ, а программы представлены в форме последовательности машинных команд. Примером языка первого поколения являетсямашинный язык программирования (двоичный язык);

2. второго поколения– языки программирования предложения которых по своей структуре подобны командам и обрабатываемым данным языков низкого уровня, но записываются с помощью алфавитных символов. Примером языка второго поколения являетсяассемблер.

Язык Ассемблера– это язык, предназначенный для представления в удобочитаемой форме программ, записанных на машинном языке. Он позволяет программисту пользоваться мнемоническими кодами операций, по своему усмотрению присваивать символические имена регистрам ЭВМ и ячейкам памяти, а также задавать наиболее удобные в том или ином контексте схемы адресации. Кроме того, язык Ассемблера обеспечивает представление констант в различных системах счисления (например, в десятичной или шестнадцатиричной).

Язык Макроассемблераявляется расширением языка Ассемблера за счет включения макросредств и предоставляет средства определения и использования новых, более мощных команд как последовательностей базовых инструкций, что несколько повышает его уровень.

Языки Ассемблера и Макроассемблера применяются системными программистами-профессионалами с целью использования всех возможностей оборудования ЭВМ и получения эффективной, как по времени выполнения, так и по требуемому объему памяти, программы.

3. третьего поколения– языки программирования, характеризующиеся высоким уровнем обобщения понятий, соответствующих некоторой области применения, и обеспечивающие возможность структурного программирования Примерами языков третьего поколения являются:C,Pascal,Ada,Basicи др. языки высокого уровня.

4. четвертого поколения– языки, предназначенные для быстрой разработки небольших и средних проектов в определенной проблемной области, на которую ориентирован конкретный язык. Не являясь универсальным средством создания программных систем для всех прикладных областей, они дают высокую производительность и достаточную гибкость при создании прикладных систем в тех проблемных областях (в одной или в нескольких), на которые ориентирован язык. Их применение позволяет экономить и время, и средства организации. Языкичетвертого поколениянаправлены на ускорение разработок и снижение требований к уровню квалификации разработчика.

По проблемной ориентации языки программирования делятся на следующие:

декларативный язык программирования– язык программирования, программа на котором задает связи и отношения между объектами и величинами и не определяет последовательность выполнения действий;

язык моделирования– язык программирования, содержащий средства описания объектов и процессов и ориентированный на решение задач моделирования;

процедурный язык программирования– язык программирования, в котором программа состоит из одной или нескольких процедур и является точным отражением алгоритма решения задачи;

объектно-ориентированный язык программирования– язык программирования, в котором понятия процедуры и данных заменены понятием «объект», под которым подразумевается пакет с описанием данных и методов манипулирования этими данными;

функциональный язык программирования– программа, написанная на таком языке программирования, представляет собой набор уравнений, определяющих функции и значения;

проблемно-ориентированный язык программирования– язык программирования, предназначенный для использования в частной области обработки данных.

Приведем краткий перечень наиболее распространенных языков программирования высокого уровня, которые имеют преимущественное распространение в настоящее время, причем имеют по несколько версий.

Язык программирования Паскальбыл разработан в Швейцарии на рубеже 60-х и 70-х годов профессором Высшей технической школы в Цюрихе Никлаусом Виртом. Первоначально язык создавался с педагогическими целями как средство для написания простых, понятных и хорошо структурированных программ. Он включает в себя набор операторов, реализующих полный набор управляющих структур, имеет блочную организацию и легко позволяет создавать программы по технологии «сверху – вниз».

Бейсикпредставляет собой простой язык программирования, разработанный в 1964 году для использования новичками. Работа в среде Бейсика первоначально велась только в режиме интерактивной (диалоговой) интерпретации. В настоящее время имеются и компиляторы с этого языка. В этом языке широко используются разного рода умолчания, что считается плохим тоном в большинстве современных языков. Несмотря на это, Бейсик очень популярен, в особенности на ПЭВМ. Существует множество его диалектов. Бейсик является одним из наиболее динамичных языков. Не без оснований этот язык иногда сравнивают с питоном, заглатывающим и переваривающим все новое, что появляется в других языках программирования. Уровень Бейсика нельзя определить однозначно. Современные диалекты весьма развиты и мало чем напоминают своего предка.

Язык Фортранбыл разработан в 1956 году, затем появились новые его версии Фортран-II, Фортран-IV, Фортран-66, Фортран-77, Фортран-8x, Фортран-88. В свое время этот язык был поистине «рабочей лошадью» научных работников и широко используется в настоящее время, несмотря на ограниченность его возможностей. Он предоставляет пользователям большие возможности для обработки числовых данных, особенно комплексных чисел. Еще в версии Фортран-II впервые была реализована идея раздельной компиляции модулей, что дало возможность создавать библиотеки научных подпрограмм.

Язык программирования СИпервоначально разработан в 70-х годах. В настоящее время в СИ сочетаются достоинства современных высокоуровневых языков и возможность доступа к аппаратным средствам машины на уровне, который обычно ассоциируется с языком Ассемблера. СИ имеет синтаксис, обеспечивающий чрезвычайную краткость программ, а компиляторы, вследствие особенностей языка, способны генерировать быстрые и эффективные программы на машинном коде.

Язык программирования APLсоздан в 1969 году. К числу его основных преимуществ относятся богатый набор мощных операторов, позволяющих работать с многомерными массивами как с единым целым, а также предоставление пользователю возможности определять собственные операторы. Основное его назначение – обработка массивов.

FORTH– гибкий и достаточно простой язык, разработанный в 1971 году. Важная его особенность – открытость (расширяемость). Программист может добавлять новые операции, типы данных и операторы. Последнее достигается путем связывания любой строки программы с заданным программистом словом, которое затем может использоваться наравне со стандартными операторами. Однако расширение языка ведет к снижению эффективности.