Языки моделирования

При создании программ и формировании структур баз данных нередко применяются формальные способы их представления – форматные нотации, с помощью которых можно визуально (в виде диаграмм) представить таблицы баз данных, поля, объекты программы и взаимосвязи между ними в системе, имеющей специализированный редактор и генератор исходных текстов программ на основе созданной модели. Такие системы называются CASE-системами. В них активно применяются нотации IDEF, а в последнее время все большую популярность завоевывает язык графического моделированияUML.

Поколения языков программирования

Языки программирования принято делить на пять поколений:

• Первое поколение.Начало 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Первый язык ассемблера, созданный по принципу «одна инструкция – одна строка».

• Второе поколение.Конец 50-х – начало 60-х годов. Был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной.

• Третье поколение.60-е годы. Появились универсальные языки высокого уровня, с их помощью удается решать задачи из любых областей. Такие качества новых языков, как относительная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность использования мощных синтаксических конструкций, позволили резко повысить производительность труда программистов. Подавляющее большинство языков этого поколения успешно применяется и сегодня.

• Четвертое поколение.Начало 70-х годов по настоящее время. Языки этого поколения предназначены для реализации крупных проектов, повышают их надежность и скорость создания,ориентированы на специализированные области применения, и используют не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. В эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поколений потребовались бы тысячи строк исходного кода.

• Пятое поколение.Середина 90-х годов по настоящее время. К этому поколению относятся системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, которая закладывается в эти языки, –возможность автоматического формирования результирующего текста на универсальных языках программирования. Инструкции же вводятся в компьютер в максимально наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека, не знакомого с программированием.

Системы программирования и их компоненты

Системы программирования для компилируемых языков. В самом общем случае для создания программы на выбранном компилируемом языке программирования нужно иметь компоненты, способные реализовывать следующие этапы:

1. Набор текста программы. Лучше использовать специализированные текстовые редакторы, которые ориентированы на конкретный язык программирования и позволяют в процессе ввода текста выделять ключевые слова и идентификаторы разными цветами и шрифтами, а также автоматически проверять правильность синтаксиса программы непосредственно во время ее ввода.

2. Перевод исходного текстав машинный код с помощью программы-компилятора. Исходный текст большой программы состоит, как правило, из несколькихмодулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл собъектным кодом. Процесс компиляции обычно демонстрируется на экране: показывается, сколько строк исходного текста откомпилировано, или выдаются сообщения о найденных ошибках.

3. Объединение отдельно откомпилированных модулейпрограммы в одно целое. Кроме того, к ним надо добавить машинный код подпрограмм, реализующих различные стандартные функции (например вычисляющих математические функцииsinилиLn). Такие функции содержатся вбиблиотеках, которые поставляются вместе с компилятором. Сгенерированный код модулей и подключенные к нему стандартные функции надо не просто объединить в одно целое, а выполнить такое объединение с учетом требований операционной системы, то есть получить на выходе программу, отвечающую определенному формату. Это выполняет специальная программа –редактор связей илисборщик.На выходе получается работоспособное приложение –исполнимый код для конкретной платформы.Исполнимый код– это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение .ЕХЕ или .СОМ.

Итак, для создания программы нужны:

• текстовый редактор;

• компилятор;

• редактор связей;

• библиотеки функций.

В современных системах программирования имеется еще один компонент – отладчик, который позволяет анализировать работу программы во время ее выполнения. С его помощью можно последовательно выполнять отдельные операторы исходного текстапо шагам, наблюдая при этом, как меняются значения различных переменных. Без отладчика разработать крупное приложение очень сложно.

Среды быстрого проектирования (визуальный подход). Серьезным препятствием для разработки графических приложений была сложность создания различных элементов управления и контроль за их работой. Достаточно взглянуть на окно любойWindows-программы. В нем имеется множество стандартных элементов управления (кнопки, пункты меню, списки, переключатели и т.д.). Очень трудоемко вручную описывать процесс создания этих элементов в соответствии с требованиямиWindows, на глазок определять координаты, отслеживать их состояние с помощью специальных команд.

Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования (RapidApplicationDevelopment,RAD-среды). Все необходимые элементы оформления и управления создаются и обслуживаются не путем ручного программирования, а с помощью готовых визуальныхкомпонентов, которые с помощью мыши «перетаскиваются» в проектируемое окно. Их свойства и поведение затем настраиваются с помощью простых редакторов, визуально показывающих характеристики соответствующих элементов. При этом вспомогательный исходный текст программы, ответственный за создание и работу этих элементов, генерируетсяRAD-средой автоматически, что позволяет сосредоточиться только на логике решаемой задачи. В результате программирование во многом заменяется на проектирование – подобный подход называется ещевизуальным программированием.

Компоненты достаточно легко создавать самостоятельно, поэтому в мире сегодня распространяются тысячи бесплатных и платных компонентов для наиболее известных RAD-сред, из них формируются библиотеки компонентов –объектные репозитории. Компоненты выступают в роли «строительных кирпичиков», позволяющих собирать готовое приложение с богатыми возможностями, написав всего десяток строк исходного кода, и такойкомпонентный подход к созданию программ считается очень перспективным, потому что без лишних усилий и на законных основаниях допускаетповторное использование чужого труда.

Из универсальных языков программирования сегодня наиболее популярны следующие:

• Бейсик (Basic);

• Паскаль (Pascal);

• Си++ (C++);

• Ява (Java).

Для каждого из этих языков программирования имеется немало систем программирования, выпускаемых различными фирмами и ориентированных на различные модели ПК и операционные системы. Наиболее популярны следующие визуальные среды быстрого проектирования программ для Windows:

• Basic: Microsoft Visual Basic;

• Pascal: Borland Delphi;

• C++: Borland C++Bulider;

• Java: Symantec Café.