3. Выбор средств разработки

Выбор СУБД

Существуют десятки СУБД, написанных для самых разных платформ, такие как Oracle, IBM DB2, SQL Server, Teradata, Sybase, Ingres, Informix, Empress, MySQL, mSQL, PostgreSQL, LEAP RDBMS, FirstBase, Ocelot, Progress, Typhoon, SQL/DS, Daffodil DB, Cloudscape, Compad Non-Stop SQL MX и SQL/MP, Linter RDBMS SQL, Interbase, Universe, GNU SQL Server.

Выбор конкретной СУБД часто является субъективным и зависит от многих параметров, среди которых не малое место занимает и ее стоимость. Язык описания данных (ЯОД) – Средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные. Язык манипулирования данными (ЯМД) – язык для выполнения операций над данными, позволяющий менять их строение.

Для различных СУБД реализация этих уровней языков может быть различной. В одних случаях ЯОД и ЯМД требует составления пользователем программы полностью “вручную”, в других (что отражает современную тенденцию) в СУБД присутствует средства визуальной (зримой, наглядной) разработки программ. Для этого в современных СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы – генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке.

Рассмотри в качестве примера 3 СУБД, среди которых есть и платные и свободно распространяемые: MS SQL Server, MySQL, Oracle. Дадим краткую характеристику каждой из трех систем.

MS SQL Server

Исходный код MS SQL Server (до версии 7.0) основывался на коде Sybase SQL Server, и это позволило Microsoft выйти на рынок баз данных для предприятий, где конкурировали Oracle, IBM, и, позже, сама Sybase. Microsoft, Sybase и Ashton-Tate первоначально объединились для создания и выпуска на рынок первой версии программы, получившей название SQL Server 1.0 для OS/2 (около 1989 года), которая фактически была эквивалентом Sybase SQL Server 3.0 для Unix, VMS и др. Microsoft SQL Server 4.2 был выпущен в 1992 году и входил в состав операционной системы Microsoft OS/2 версии 1.3. Официальный релиз Microsoft SQL Server версии 4.21 для ОС Windows NT состоялся одновременно с релизом самой Windows NT (версии 3.1). Microsoft SQL Server 6.0 был первой версией SQL Server, созданной исключительно для архитектуры NT и без участия в процессе разработки Sybase.

Сервер баз данных Microsoft SQL Server в качестве языка запросов использует версию языка SQL, получившую название Transact-SQL (сокращённо T-SQL). Язык T-SQL является реализацией SQL-92 (стандарт ISO для языка SQL) с множественными расширениями. T-SQL позволяет использовать дополнительный синтаксис для хранимых процедур и обеспечивает поддержку транзакций (взаимодействие базы данных с управляющим приложением).

При взаимодействии с сетью Microsoft SQL Server и Sybase ASE используют протокол уровня приложения под названием Tabular Data Stream (TDS, протокол передачи табличных данных). Протокол TDS также был реализован в проекте FreeTDS с целью обеспечить различным приложениям возможность взаимодействия с базами данных Microsoft SQL Server и Sybase.

Для обеспечения доступа к данным Microsoft SQL Server поддерживает Open Database Connectivity (ODBC) — интерфейс взаимодействия приложений с СУБД. Версия SQL Server 2005 обеспечивает возможность подключения пользователей через веб-сервисы, использующие протокол SOAP. Это позволяет клиентским программам, не предназначенным для Windows, кроссплатформенно соединяться с SQL Server. Компания Microsoft также выпустила сертифицированный драйвер JDBC, позволяющий приложениям под управлением Java (таким как BEA и IBM WebSphere) соединяться с Microsoft SQL Server 2000 и 2005.

Также SQL Server поддерживает зеркалирование и кластеризацию баз данных. Кластер сервера SQL — это совокупность одинаково конфигурированных серверов; такая схема помогает распределить рабочую нагрузку между несколькими серверами. Все сервера имеют одно виртуальное имя, и данные распределяются по IP-адресам машин кластера в течение рабочего цикла. Также в случае отказа или сбоя на одном из серверов кластера доступен автоматический перенос нагрузки на другой сервер.

SQL Server поддерживает избыточное дублирование данных по трем сценариям:

• Снимок: Производится «снимок» базы данных, который сервер отправляет получателям.

• История изменений: Все изменения базы данных непрерывно передаются пользователям.

• Синхронизация с другими серверами: Базы данных нескольких серверов синхронизируются между собой. Изменения всех баз данных происходят независимо друг от друга на каждом сервере, а при синхронизации происходит сверка данных. Данный тип дублирования предусматривает возможность разрешения противоречий между БД.

В SQL Server 2005 встроена поддержка .NET Framework. Благодаря этому хранимые процедуры БД могут быть написаны на любом языке платформы .NET, используя полный набор библиотек, доступных для .NET Framework, включая Common Type System (система обращения с типами данных в Microsoft .NET Framework). Однако, в отличие от других процессов, .NET Framework, будучи базисной системой для SQL Server 2005, выделяет дополнительную память и выстраивает средства управления SQL Server вместо того, чтобы использовать встроенные средства Windows. Это повышает производительность в сравнении с общими алгоритмами Windows, так как алгоритмы распределения ресурсов специально настроены для использования в структурах SQL Server.

MYSQL

MySQL возникла как попытка применить mSQL к собственным разработкам компании: таблицам, для которых использовались ISAM — подпрограммы низкого уровня. В результате был выработан новый SQL-интерфейс, но API-интерфейс остался в наследство от mSQL.

MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверов WAMP, LAMP и в портативные сборки серверов Денвер, XAMPP. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.

Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого количества типов таблиц: пользователи могут выбрать как таблицы типа MyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL-лицензированию, в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц.

26 февраля 2008 года Sun Microsystems приобрела MySQL AB за 1 миллиард долларов.

27 января 2010 года Oracle Corporation приобрела Sun Microsystems и включила MySQL в свою линейку СУБД.

Сообществом разработчиков MySQL созданы различные ответвления кода, такие как Drizzle, OurDelta, Percona Server, и MariaDB. Все эти ответвления уже существовали на момент поглощения компаний Sun и MySQL AB корпорацией Oracle.

Современные версии MYSQL обладают следующими возможностями:

• Сегментирование — возможность разбить одну большую таблицу на несколько частей, размещенных в разных файловых системах, основываясь на определенной пользователем функции. При определенных условиях это может дать серьезное увеличение производительности и, кроме того, облегчает масштабирование таблиц.

• Изменено поведение ряда операторов, для обеспечения большей совместимости со стандартом SQL2003.

• Построчная репликация (англ. row-based replication), при которой в бинарный лог будет записываться только информация о реально измененных строках таблицы вместо оригинального (и, возможно, медленного) текста запроса. Построчную репликацию можно использовать только для определенных типов sql-запросов, в терминах MySQL — смешанная репликация (англ. mixed replication).

• Встроенный планировщик периодически запускаемых работ. По синтаксису добавление задачи похоже на добавление триггера к таблице, по идеологии — на crontab.

• Дополнительный набор функций для обработки XML, реализация поддержки XPath.

• Новые средства диагностики проблем и утилиты для анализа производительности. Расширены возможности по управлению содержимым лог-файлов, логи теперь могут быть сохранены и в таблицах general_log и slow_log. Утилита mysqlslap позволяет провести нагрузочное тестирование БД с записью времени реакции на каждый запрос.

• Для упрощения операции обновления подготовлена утилита mysql_upgrade, которая выполнит проверку всех существующих таблиц на предмет совместимости с новой версией, и при необходимости выполнит надлежащие корректировки.

• MySQL Cluster отныне выпущен как отдельный продукт, базирующийся на MySQL 5.1 и хранилище NDBCLUSTER.

• Значительные изменения в работе MySQL Cluster, такие, как, например, возможность хранения табличных данных на диске.

• Возврат к использованию встроенной библиотеки libmysqld, отсутствовавшей в MySQL 5.0.

• API для плагинов, которое позволяет загружать сторонние модули, расширяющие функциональность (например, полнотекстовый поиск), без перезапуска сервера.

• Реализация парсера полнотекстового поиска в виде plug-in.[1]

Oracle

СУБД Oracle - ветеран рынка реляционных СУБД. Разработка этой системы была начата практически в то же время, что и IBM DB2 и по настоящее время эти системы остаются основными конкурентами.

Oracle занимает лидирующие позиции на рынке СУБД и, что особенно важно, лидирует на платформах Unix и Windows. В России также обозначилось лидерство Oracle, особенно в области крупномасштабных информационных систем. Фактически в нашей стране СУБД Oracle стала стандартом государственных информационных систем.

Причина широкой распространенности Oracle заключается, прежде всего, в высоких эксплуатационных характеристиках СУБД, большом количестве подготовленных отечественных специалистов по Oracle, наличию поддерживающей инфраструктуры - учебных центров, широкой сети партнеров Oracle, большому числу технических курсов по Oracle в высших учебных заведениях и т.д. Так, только в Москве имеется более десятка учебных центров, предоставляющих широкий спектр технических курсов практически по всем линиям программных продуктов Oracle. Партнерская сеть по всей стране насчитывает более 160 организаций, что гарантирует поддержку ПО Oracle практически в любой точке страны. На русском языке уже издано достаточно много качественных книг по СУБД Oracle.

Служба технической поддержки Oracle построена на профессиональной основе. Служба технической поддержки в России сертифицирована по стандарту ISO 9000.

Кроме того, ведущие компании - партнеры Oracle, такие как FORS, RDTex имеют собственные центры технической поддержки.

Важным является и то, что наряду с СУБД, компания Oracle поставляет центральный инфраструктурный продукт - Internet Application Server, сервер приложений, функционирующих в среде Internet/Intranet, а также CASE-средства, средства быстрой разработки приложений, средства построения хранилищ данных, оперативного анализа данных, выявления сложных зависимостей в данных (Data Mining), что позволяет поставлять не отдельные продукты, но комплексные технологические решения для заказчиков.

С технической точки зрения важно то, что Oracle функционирует практически на всех существующих компьютерных платформах, в том числе и на больших ЭВМ (OS/390) и на еще сохраняющих популярность системах Vax VMS, не говоря уже о Windows NT и различных разновидностях Unix, в том числе Solaris, HP-UX, AIX, Linux, SCO Unix и т.д.

Другой важной характеристикой является поддержка Oracle всех возможных вариантов архитектур, в том числе симметричных многопроцессорных систем, кластеров, систем с массовым параллелизмом и т.д. Очевидна значимость этих характеристик для современных масштабных организаций, где эксплуатируется множество компьютеров различных моделей и производителей. В таких условиях фактором успеха является максимально возможная типизация предлагаемых решений, ставящая своей целью существенное снижение стоимости владения программным обеспечением. Унификация систем управления базами данных - один из наиболее значимых шагов на пути достижения этой цели.

Ядром СУБД Oracle является сервер базы данных, который поставляется в одном из четырех вариантов в зависимости от масштаба информационной системы, в рамках которой предполагается его применение. Для систем масштаба крупной организации предлагается продукт Oracle Database Enterprise Edition (корпоративная редакция), для которого имеется целый набор опций, архитектурно и функционально расширяющих возможности сервера. Именно Oracle Database Enterprise Edition устанавливается на кластерах (с опцией Parallel Server, по версию 8i включительно или RAC - Real Application Cluster, начиная с версии 9i и старше), позволяя создавать системы высокой готовности. Продукт Oracle Database Standard Edition (стандартная редакция) ориентирован на организации среднего масштаба или подразделения в составе крупной организации. Для персонального использования предназначен продукт Oracle Database Personal Edition (персональная редакция).

Важнейшим преимуществом Oracle перед конкурентами (и, прежде всего, перед DB2) является идентичность кода различных версий сервера баз данных Oracle для всех платформ, гарантирующая идентичность и предсказуемость работы Oracle на всех типах компьютеров, какие бы не входили в ее состав. Все варианты сервера Oracle имеют в своей основе один и тот же исходный программный код и функционально идентичны, за исключением некоторых опций, которые, например, могут быть добавлены к Oracle Database Enterprise Edition и не могут - к Oracle Database Standard Edition.

Таким образом, для всех платформ существует единая СУБД в различных версиях, которая ведет себя одинаково и предоставляет одинаковую функциональность вне зависимости от платформы, на которой она установлена.

Жесткая технологическая схема разработки Oracle, опирающаяся на принципы идентичности исходного программного кода для различных версий и платформ, контрастирует со схемами других компаний. Так, СУБД DB/2 представляет собой семейство продуктов, но не единый продукт. Функционально версия DB2 для IBM S/390 столь существенно отличается от DB2 для платформ UNIX и NT, что позволяет говорить вообще о разных продуктах.

СУБД Oracle скрывает детали реализации механизмов управления данным на каждой из платформ, что дает основание говорить о практически полной унификации базового программного обеспечения. Дополнительно к этому, архитектура Oracle позволяет переносить прикладные системы, реализованные на одной платформе, на другие платформы без изменений, как в структурах баз данных, так и кодов приложений. При этом, основным критерием, определяющим возможность переноса тех или иных программных компонентов между платформами является полное исключение их них машинно-зависимого кода.[19]

Проанализировав все вышерассмотренные СУБД, в данной дипломной работе будем использовать СУБД MS SQL Server.

Выбор языка программирования и среды разработки

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей.

Для разработки программы, использующей обращение к СУБД, может быть использовано множество языков программирования. Рассмотрим некоторые из них, такие как Java, PHP, C/С++, Object Pascal.

Java

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор. Трансляция в байтовый код увеличивает скорость выполнения и уменьшает размер Java программ.

Достоинство подобного способа выполнения программ — в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программ и алгоритмов, реализованных на языке Java. Данное утверждение было справедливо для первых версий виртуальной машины Java, однако в последнее время оно практически потеряло актуальность. Этому способствовал ряд усовершенствований:

• применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде;

• широкое использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках;

• аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для семи разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в полтора-два раза больше, чем для C/C++, в некоторых случаях Java быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее. С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10-30 раз больше, чем программой на C/C++.

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы .NET компанией Microsoft.

СУБД Oracle включает JVM как свою составную часть, обеспечивающую возможность непосредственного программирования СУБД на языке Java, включая, например, хранимые процедуры.

Основные возможности языка Java:

• автоматическое управление памятью;

• расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;

• богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;

• набор стандартных коллекций, таких как массив, список, стек и т. п.;

• наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);

• наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;

• встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;

• унифицированный доступ к базам данных:

• на уровне отдельных SQL-запросов — на основе JDBC, SQLJ;

• на уровне концепции объектов, обладающих способностью к хранению в базе данных — на основе Java Data Objects и Java Persistence API;

• поддержка шаблонов (начиная с версии 1.5);

• параллельное выполнение программ.[20]

PHP

PHP — один из популярных скриптовых языков благодаря своей простоте, скорости выполнения, богатой функциональности, кроссплатформенности и распространению исходных кодов на основе лицензии PHP.

Популярность в области построения веб-сайтов определяется наличием большого набора встроенных средств для разработки веб-приложений, таких как:

• автоматическое извлечение POST и GET-параметров, а также переменных окружения веб-сервера в предопределённые массивы;

• взаимодействие с большим количеством различных систем управления базами данных (MySQL, MySQLi, SQLite, PostgreSQL, Oracle (OCI8), Oracle, Microsoft SQL Server, Sybase, ODBC, mSQL, IBM DB2, Cloudscape и Apache Derby, Informix, Ovrimos SQL, Lotus Notes, DB++, DBM, dBase, DBX, FrontBase, FilePro, Ingres II, SESAM, Firebird / InterBase, Paradox File Access, MaxDB, Интерфейс PDO);

• автоматизированная отправка HTTP заголовков;

• работа с HTTP авторизацией;

• работа с cookies и сессиями;

• работа с локальными и удалёнными файлами, сокетами;

• обработка файлов, загружаемых на сервер;

• работа с XForms.

PHP-скрипты, обычно, обрабатываются интерпретатором в порядке, обеспечивающем кроссплатформенность разработанного приложения:

• лексический анализ исходного кода и генерация лексем;

• синтаксический анализ полученных лексем;

• генерация байт-кода;

• выполнение байт-кода интерпретатором (без создания исполняемого файла).

Для увеличения быстродействия приложений, возможно, использование специального программного обеспечения, так называемых акселераторов. Принцип их работы заключается в кэшировании однажды сгенерированного байт-кода в памяти и/или на диске, таким образом, из процесса работы приложения исключаются этапы 1—3, что в общем случае ведёт к значительному ускорению работы. Наибольшая эффективность акселератора достигается на скриптах с большим количеством исходного кода, содержащих небольшое количество операций, ресурсоёмких при выполнении, даже, считанного количества раз (например, таких, как масштабирование изображений).

Важной особенностью является то, что разработчику нет необходимости заботиться о распределении и освобождении памяти. Ядро PHP реализует средства для автоматического управления памятью; вся выделенная память возвращается системе после завершения работы скрипта.[23]

С/С++/С#

C++ — компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживая разные парадигмы программирования, сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником — языком C, — наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. Название «C++» происходит от языка C, в котором унарный оператор ++ обозначает инкремент переменной.

Являясь одним из самых популярных языков программирования, C++ широко используется для разработки программного обеспечения. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (например, видеоигры). Существует несколько реализаций языка C++ — как бесплатных, так и коммерческих. Их производят Проект GNU, Microsoft, Intel и Embarcadero (Borland). C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#.

При создании C++ стремились сохранить совместимость с языком C. Множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико — отчасти благодаря тому, что синтаксис C++ был основан на синтаксисе C.

Нововведениями C++ в сравнении с C являются:

• поддержка объектно-ориентированного программирования;

• поддержка обобщённого программирования через шаблоны;

• дополнительные типы данных;

• исключения;

• пространства имён;

• встраиваемые функции;

• перегрузка операторов;

• перегрузка имён функций;

• ссылки и операторы управления свободно распределяемой памятью;

• дополнения к стандартной библиотеке.

Достоинства языка С++:

• Поддерживаются различные стили и технологии программирования, включая традиционное директивное программирование, ООП, обобщённое программирование, метапрограммирование (шаблоны, макросы).

• Предсказуемое выполнение программ является важным достоинством для построения систем реального времени. Весь код, неявно генерируемый компилятором для реализации языковых возможностей (например, при преобразовании переменной к другому типу), определён в стандарте. Также строго определены места программы, в которых этот код выполняется. Это даёт возможность замерять или рассчитывать время реакции программы на внешнее событие.

• Автоматический вызов деструкторов объектов при их уничтожении, причём в порядке, обратном вызову конструкторов. Это упрощает (достаточно объявить переменную) и делает более надёжным освобождение ресурсов (память, файлы, семафоры и т. п.), а также позволяет гарантированно выполнять переходы состояний программы, не обязательно связанные с освобождением ресурсов (например, запись в журнал).

• Пользовательские функции-операторы позволяют кратко и ёмко записывать выражения над пользовательскими типами в естественной алгебраической форме.

• Язык поддерживает понятия физической (const) и логической (mutable) константности. Это делает программу надёжнее, так как позволяет компилятору, например, диагностировать ошибочные попытки изменения значения переменной. Объявление константности даёт программисту, читающему текст программы дополнительное представление о правильном использовании классов и функций, а также может являться подсказкой для оптимизации. Перегрузка функций-членов по признаку константности позволяет определять изнутри объекта цели вызова метода (константный для чтения, не константный для изменения). Объявление mutable позволяет сохранять логическую константность при использовании кэшей и ленивых вычислений.

• Используя шаблоны, возможно создавать обобщённые контейнеры и алгоритмы для разных типов данных, а также специализировать и вычислять на этапе компиляции.

• Возможность имитации расширения языка для поддержки парадигм, которые не поддерживаются компиляторами напрямую. Например, библиотека Boost.Bind позволяет связывать аргументы функций.

• Возможность создания встроенных предметно-ориентированных языков программирования. Такой подход использует, например библиотека Boost.Spirit, позволяющая задавать EBNF-грамматику парсеров прямо в коде C++.

• Используя шаблоны и множественное наследование можно имитировать классы-примеси и комбинаторную параметризацию библиотек. Такой подход применён в библиотеке Loki, класс SmartPtr которой позволяет, управляя всего несколькими параметрами времени компиляции, сгенерировать около 300 видов «умных указателей» для управления ресурсами.

• Кроссплатформенность: стандарт языка накладывает минимальные требования на ЭВМ для запуска скомпилированных программ. Для определения реальных свойств системы выполнения в стандартной библиотеке присутствуют соответствующие возможности. Доступны компиляторы для большого количества платформ, на языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем.

• Эффективность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы. Ни одна из языковых возможностей, приводящая к дополнительным накладным расходам, не является обязательной для использования — при необходимости язык позволяет обеспечить максимальную эффективность программы.

• Имеется возможность работы на низком уровне с памятью, адресами.

• Высокая совместимость с языком C, позволяющая использовать весь существующий C-код (код на C может быть с минимальными переделками скомпилирован компилятором C++; библиотеки, написанные на C, обычно могут быть вызваны из C++ непосредственно без каких-либо дополнительных затрат, в том числе и на уровне функций обратного вызова, позволяя библиотекам, написанным на C, вызывать код, написанный на С++).[22]

C# — объектно ориентированный язык программирования. Разработан как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и  методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML. Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Java, Delphi, Модула и Smalltalk — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# не поддерживает множественное наследование классов (в отличие от C++). C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем. (Однако эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющим собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET.) CLR предоставляет C#, как и всем другим.NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.[2]

Object Pascal

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 называемом 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.

Object Pascal (Delphi) является результатом функционального расширения Turbo Pascal. Начиная с версии среды разработки Delphi 7, фирма Borland стала официально называть язык Object Pascal как Delphi.

Простота, скорость и эффективность Delphi объясняют ее популярность. Delphi имеет один из самых быстрых компиляторов, порождающий, тем не менее, весьма и весьма неплохой объектный код. Есть и другие достоинства: простота изучения Object Pascal; облегчающие жизнь нововведения - вроде свойств (properties); программы, написанные на Delphi, не требуется снабжать дополнительными библиотеками (в отличие от связки C++/MFC). В самом деле, VCL предоставляет удобный, легко расширяемый объектно-ориентированный интерфейс к Windows, что ни в коей мере не мешает программисту опускаться в самые глубины Windows API. Создателям оригинальных компонентов это приходится делать довольно часто, в отличие

от "просто программистов". Как было сказано выше, модель программирования в Delphi - компонентная, что позволяет пользоваться компонентами, написанными другими разработчиками, даже не имея их исходного кода и уж подавно не изучая его. В Интернете есть огромное количество компонентов, значительная часть которых распространяется бесплатно. Применение компонентной модели приводит к тому, что довольно многое в поведении объектов программировать не нужно вообще, и многое, на что в других средах ушли бы недели, можно сделать за часы или даже минуты. К достоинствам можно отнести очень быстрый браузер классов и мгновенный вывод подсказки автозавершения кода (code completion). Конечно, Object Pascal накладывает определенные ограничения, но для тех вещей, для которых ее писали, Delphi подходит практически оптимально.

Проанализировав все вышерассмотренные языки программирования, в данной дипломной работе будем использовать объектно-ориентированный язык программирования С#.[5]

Среда разработки - система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения.

Обычно среда разработки включает в себя:

• текстовый редактор;

• компилятор и/или интерпретатор;

• средства автоматизации сборки;

• отладчик.

Иногда содержит также средства для интеграции с системами управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя. Многие современные среды разработки также включают браузер классов, инспектор объектов и диаграмму иерархии классов — для использования при объектно-ориентированной разработке программного обеспечения.

Хотя, и существуют среды разработки, предназначенные для нескольких языков программирования — такие, как Eclipse, NetBeans, Embarcadero RAD Studio, Qt Creator или Microsoft Visual Studio, обычно среда разработки предназначается для одного определённого языка программирования - как, например, Visual Basic, Delphi, Dev-C++.

Рассмотрим такие среды разработки, как Eclipse, NetBeans, Delphi, Microsoft Visual Studio.

Eclipse

Первоначально Eclipse разрабатывалась фирмой IBM как преемник среды разработки IBM VisualAge, в качестве корпоративного стандарта IDE для разработки на разных языках под платформы IBM. По сведениям IBM, проектирование и разработка стоили 40 миллионов долларов. Исходный код был полностью открыт и сделан доступным после того, как Eclipse был передан для дальнейшего развития независимому от IBM сообществу.

В Eclipse 3.0 (2003 год) были выбраны спецификации сервисной платформы OSGi, как архитектура времени выполнения. С версии 3.0 Eclipse перестал быть монолитной IDE, поддерживающей расширения, а сам стал набором расширений. В основе лежат фреймворк OSGi и SWT/JFace, на основе которых разработан следующий слой — RCP (Rich Client Platform, платформа для разработки полноценных клиентских приложений). RCP служит основой не только для Eclipse, но и для других RCP-приложений, например Azureus и File Arranger. Следующий слой — сам Eclipse, представляющий собой набор расширений RCP — редакторы, панели, перспективы, модуль CVS и модуль Java Development Tools (JDT).

Eclipse — в первую очередь полноценная Java IDE, нацеленная на групповую разработку: среда интегрирована с системами управления версиями — CVS в основной поставке, для других систем (например, Subversion, MS SourceSafe) существуют плагины. В силу бесплатности и

высокого качества, Eclipse во многих организациях является корпоративным стандартом для разработки приложений.

Второе назначение Eclipse — служить платформой для разработки новых расширений, чем он и завоевал популярность: любой разработчик может расширить Eclipse своими модулями. Уже существуют C/C++ Development Tools (CDT), разрабатываемые инженерами QNX совместно с IBM, и средства для языков COBOL, FORTRAN, PHP и пр. от различных разработчиков. Множество расширений дополняет среду Eclipse менеджерами для работы с базами данных, серверами приложений и др.

Eclipse написана на Java, потому является платформонезависимым продуктом, за исключением библиотеки SWT, которая разрабатывается для всех распространённых платформ. Библиотека SWT используется вместо стандартной для Java библиотеки Swing. Она полностью опирается на низлежащую платформу (операционную систему), что обеспечивает быстроту и натуральный внешний вид пользовательского интерфейса, но иногда вызывает на разных платформах проблемы совместимости и устойчивости приложений.

NetBeans

NetBeans IDE — свободная интегрированная среда разработки приложений (IDE) на языках программирования Java, JavaFX, Python, PHP, JavaScript, C++, Ада и ряде других.

Для разработки программ в среде NetBeans и для успешной инсталляции и работы самой среды NetBeans должен быть предварительно установлен Sun JDK или J2EE SDK подходящей версии. Среда разработки NetBeans по умолчанию поддерживала разработку для платформ J2SE и J2EE. Начиная с версии 6.0 Netbeans поддерживает разработку для мобильных платформ J2ME, C++ (только g++), PHP и Ruby без установки дополнительных компонентов.

Проект NetBeans IDE поддерживается и спонсируется компанией Oracle, однако разработка NetBeans ведется независимо сообществом разработчиков-энтузиастов (NetBeans Community) и компанией NetBeans Org.

По качеству и возможностям последние версии NetBeans IDE не уступают лучшим коммерческим (платным) интегрированным средам разработки для языка Java, таким, как IntelliJ IDEA, поддерживая рефакторинг, профилирование, выделение синтаксических конструкций цветом, автодополнение набираемых конструкций на лету, множество предопределённых шаблонов кода и др.

В версии NetBeans IDE 6.1 декларируется поддержка UML, SOA, языка программирования Ruby (включая поддержку Ruby on Rails), а также средства для создания приложений на J2ME для мобильных телефонов. В версии 6.5 добавлена поддержка языка PHP. Также для тестирования выложен модуль поддержки Python.

NetBeans IDE поддерживает плагины, позволяя разработчикам расширять возможности среды. Одним из самых популярных плагинов является мощный дизайнер отчётов iReport (основанный на библиотеке JasperReports).

На идеях, технологиях и в значительной части на исходном коде NetBeans IDE базируются предлагаемые фирмой Sun коммерческие интегрированные среды разработки для Java — Sun Java Studio Creator, Sun Java Studio Enterprise и Sun Studio (для ведения разработки на C, C++ или Фортран). Сравнительно недавно Sun стала предлагать эти среды разработки бесплатно для зарегистрировавшихся в Sun Developer Network (SDN) разработчиков, сама же регистрация на сайте бесплатна и не требует никаких предварительных условий, кроме согласия с лицензией CDDL.

NetBeans IDE доступна в виде готовых дистрибутивов (прекомпилированных бинарных файлов) для платформ Microsoft Windows, Linux, FreeBSD, Mac OS X, OpenSolaris и Solaris (как для SPARC, так и для x86 — Intel и AMD). Для всех остальных платформ доступна возможность скомпилировать NetBeans самостоятельно из исходных текстов.

В релизе NetBeans IDE 6.7 была добавлена интеграция с Project Kenai, поддержка языка Groovy и веб-фреймворка Grails. В версии 6.8 — поддержка PHP-фреймворка Symfony, а в 6.9 — Zend Framework.[20]

Delphi

Delphi — среда программирования, в которой используется язык программирования Object Pascal. Начиная со среды разработки Delphi 7.0, в официальных документах Borland стала использовать название Delphi для обозначения языка Object Pascal.

Изначально среда разработки была предназначена исключительно для разработки приложений Microsoft Windows, затем был реализован также для платформ Linux (как Kylix), однако после выпуска в 2002 году Kylix 3 его разработка была прекращена, и, вскоре после этого, было объявлено о поддержке Microsoft .NET. При этом высказывались предположения, что эти два факта взаимосвязаны.

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 и написания компилятора для GCC.

Среди многих распространённых программных продуктов, сделанные на Delphi, можно найти:

Продукция Embarcadero:

• Embarcadero Delphi, Embarcadero C++ Builder, Borland JBuilder 1 и 2 версии. Администрирование/разработка баз данных:

• MySQL Tools (Administrator, Query Browser), Navicat, IBExpert, TOAD (software).

• Инженерное ПО: Altium Designer/Protel, Ajuster (связь с устройствами, визуализация и хранение данных Modbus RTU, Modbus TCP/IP, Ajbus).

• ПО для химической отрасли: Продукты ACD/Labs.

• Просмотрщики графики: FastStone Image Viewer, FuturixImager, Photofiltre.

• Видео и аудио проигрыватели: The KMPlayer (не путать с KMPlayer), X-Player, Snow Player, AIMP.

• Доставка информации в Интернете: QIP и R&Q, Skype, The Bat! и si.Mail, PopTray, FeedDemon, XanaNews, Xnews, MIC (Magcomline Internet Communicator).

• Создание музыки: FL Studio (ранее FruityLoops), Guitar Pro (до версии 6.0).

• Разработка программного обеспечения: Dev-C++, Dev-PHP, Maguma Open Studio и Open Perl IDE (IDE), DUnit, Jedi Code Format, Game Maker, Help & Manual, Inno Setup.

• Веб-разработка: Macromedia HomeSite (HTML-редактор), TopStyle, Pro (CSS-редактор), Macromedia Captivate, Quick Page 2008.

• Веб-браузеры (оболочки для MSIE): Avant Browser, Netcaptor.

• Утилиты: Spybot — Search & Destroy, Ad-Aware, jv16 PowerTools, FDK, Total Commander, Frigate, DarkCrypt TC/GUI, ImageSpyer, StegoTC, Copernic Desktop Search, MCubix, Download Master, ASProtect, XNResourceEditor, Victoria, Battery Eater Pro.

• Текстовые редакторы: SynEdit, BirEdit, Notepad GNU, Bred, KeyNote, cEdit Professional, UniRed, gleditor.

• Редакторы двоичных файлов (HEX-редакторы): Hexapad.

• Бухучёт и налогообложение: Lacerte Professional Tax Software, Капитал CSE, Парус, ТурбоБухгалтер, AVARDA, Комплекс VirGo 2.5М.

• Электронное декларирование и связь с госорганами: Альта ГТД PRO (подготовка и передача таможенных деклараций)

• Торговый и складской учёт: Полюс (Система учёта).

• Программы для чтения и каталогизации электронного текста: DarkLib, IxReader, Гарант F1.

• Электронные энциклопедии и справочники: De2

• Программы для создания анимаций: Pivot Stickfigure Animator.

• Программы для сжатия данных: ALZip, PowerArchiver, PeaZip.

• Компьютерные игры: Age of wonders, Космические рейнджеры, Космические рейнджеры 2, Venom. Codename: Outbreak, Space Empires 4, Space Empires V, Pythian project, Битва героев, GTA 2, Hedgewars, Правда о девятой роте.

• Бизнес-аналитика: BaseGroup Deductor

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.

Microsoft Visual Studio

Microsoft Visual Studio — линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств.

Visual Studio включает один или несколько компонентов из следующих:

• Visual Basic .NET, а до его появления — Visual Basic

• Visual C++

• Visual C#

• Visual F# (включён в Visual Studio 2010)

Многие варианты поставки также включают Microsoft SQL Server либо Microsoft SQL Server Express.

Наиболее значимые версии пакета:

• Visual Studio 97 — первая выпущенная версия Visual Studio, в ней впервые были собраны вместе различные средства разработки ПО. Она была выпущена в двух версиях Professional и Enterprise. Она включала в себя Visual Basic 5.0, Visual C++ 5.0, Visual J++ 1.1, Visual FoxPro 5.0, впервые появилась среда разработки ASP — Visual InterDev. Visual Studio 97 — была первой попыткой Microsoft создать единую среду для разработки на разных языках программирования: Visual C++, Visual J++, Visual InterDev, и MSDN использовали одну среду, называемую Developer Studio. Visual Basic и Visual FoxPro использовали отдельные среды для разработки.

• Visual Studio 6.0 — выпущена в июне 1998 — последняя версия Visual Studio, работающая на платформе Win9x. По-прежнему популярна среди программистов, использующих Visual Basic. Данная версия являлась основной средой разработки приложений под Windows от Microsoft, до появления платформы .NET.

• Visual Studio .NET (кодовое имя Rainier; внутренняя версия 7.0) — выпущена в феврале 2002 года (включает .NET Framework 1.0). Service Pack 1 для Visual Studio .NET (2002) выпущен в марте 2005.

• Visual Studio .NET 2003 (кодовое имя Everett; внутренняя версия 7.1) — выпущена в апреле 2003 года (включает .NET Framework 1.1). Service Pack 1 для Visual Studio .NET 2003 выпущен 13 сентября 2006.

• Visual Studio 2005 (кодовое имя Whidbey; внутренняя версия 8.0) — выпущена в конце октября 2005 года, последняя официально работающая на Windows 2000, (включает .NET Framework 2.0). В начале ноября 2005 также вышла серия продуктов в редакции Express: Visual C++ 2005 Express, Visual Basic 2005 Express, Visual C# 2005 Express и др. 19 апреля 2006 редакция Express стала бесплатной. Service Pack 1 для VS2005 и всех Express-редакций выпущен 14 декабря 2006 года. Дополнительный патч для SP1, решающий проблему совместимости с Windows Vista выпущен 6 марта 2007.

• Visual Studio 2008 (кодовое имя Orcas; внутренняя версия 9.0) — выпущена 19 ноября 2007, одновременно с .NET Framework 3.5. Нацелена на создание приложений для ОС Windows Vista (но поддерживает и XP), Office 2007 и веб-приложений. Включает в себя LINQ, новые версии языков C# и Visual Basic. В студию не вошёл Visual J#. С 28 октября 2008 года впервые доступна версия на русском языке.

• Visual Studio 2010 (кодовое имя Hawaii, для Ultimate — Rosario; внутренняя версия 10.0) — выпущена 12 апреля 2010 года вместе с .NET Framework 4.0. Visual Studio включает поддержку языков C# 4.0 и Visual Basic .NET 10.0, а также языка F#, отсутствовавшего в предыдущих версиях.

Проанализировав все вышерассмотренные среды программирования, в данной дипломной работе будем использовать среду программирования Microsoft Visual Studio.[7]