Объектно-ориентированное программирование

Среда программирования. Трансляция, компоновка и отладка программ

Трансляции исходного текста программы, т.е. преобразовании строк исходного языка в коды машинных команд. Эта операция выполняется с помощью транслятора с языка ассемблера (т.е. с помощью программы ассемблера). Известные разработчики программного обеспечения - корпорации IBM, Borland, Microsoft и др. предлагают свои варианты трансляторов, несколько различающиеся своими возможностями и системой обозначений. Однако входной язык любого транслятора, включающий в себя мнемонику машинных команд и других операторов и правила написания предложений ассемблера, для всех ассемблеров одинаков, поэтому при подготовке и отладке примеров данной книги можно с равным успехом воспользоваться любой из указанных программ.

Компоновка объектного файла выполняется с помощью программы компоновщика (редактора связей). Эта программа получила такое название потому, что ее основное назначение - подсоединение к файлу с основной программой файлов с подпрограммами и настройка связей между ними. Однако компоновать необходимо даже простейшие программы, не содержащие подпрограмм. Дело в том, что у компоновщика имеется и вторая функция - изменение формата объектного файла и преобразование его в выполнимый файл, который может быть загружен в оперативную память и выполнен.

Отладку и изучение работы готовой программы удобнее всего осуществлять с помощью интерактивного отладчика, который позволяет выполнять отлаживаемую программу по шагам или с точками останова, выводить на экран содержимое регистров и областей памяти, модифицировать (в известных пределах) загруженную в память программу, принудительно изменять содержимое регистров и выполнять другие действия, позволяющие в наглядной и удобной форме контролировать выполнение программы.

Виды и характеристики языков программирования

Разделение языков на универсальные и специализированные.

Все популярные языки можно поделить на универсальные и специализированные. Универсальные языки используются для решения разных задач. Специализированные языки предназначены для решения задач одного, максимум нескольких, видов задач.(например, работы с базами данных, web-программирования или написание скриптов для администрирования операционных систем).

Виды специализированных языков:

1.Языки для работы с базами данных:

а)Языки, входящие в состав промышленных клиент-серверных систем управления базами данных.(СУБД) (PL-SQL в СУБД Oracle, Transact-SQL в Microsoft SQL Server)

б)Языки являющиеся частью других видов СУБД (Visual FoxPro, Microsoft Access, Paradox и т.п.)

2. Языки предназначенные для web-программирования.

а) Языки, исполняющиеся на сервере, поддерживающего Web-сайт.(РНР, Perl, VBScript)

б) Языки, исполняющиеся на браузере (программе просмотра) клиента JavaScript, JScript, VBScript

3.Языки для математических расчетов

4.Языки для автоматизации работы определенных программных продуктов. (VBA в Microsoft Office)

5.Специализированные языки других видов.

К универсальным языкам можно отнести языки Visual C++, Visual C++.Net, Visual C#.Net, Visual J#.Net, Java, Delphi, Borland C#, Borland C++ Builder.

Хотя чаще всего специализированные языки происходят от универсальных языков например PHP, Perl и JаvаScript произошли от языка С++, VBScript и VBA произошли от языка Visual Bаsic'а, отличия между специализированными и универсальными языками очень значительны.

Специализированные языки, чаще всего используются для написания не очень больших программ, поэтому они оптимизированы на быстрое написание программ и уменьшение размера исходного кода, и в меньшей степени на уменьшение ошибок, использование объектно-ориентированное программирования и разделения кода на модули. А универсальные языки, как правило, используются для создания больших и очень больших проектов, поэтому в них все сделано, чтобы уменьшить количество ошибок и облегчить проектирования программ, облегчение разработки крупных программ.

Общая характеристика основных языков программирования.

Даже при наличии десятков тысяч программ для PC пользователям может потребоваться что-то такое, чего не делают (или делают, но не так) имеющиеся программы. В этих случаях следует использовать системы программирования, т.е. системы для разработки новых программ. Эти системы обычно включают компилятор, осуществляющий преобразование программ на языке программирования в программу в машинных кодах, или интерпретатор, осуществляющий непосредственное выполнение программы на языке программирования, редактор текстов программ, библиотеки полезных подпрограмм, отладчики, а иногда и различные вспомогательные программы.

Для популярных языков программирования (Си, Си++, Паскаль, Бейсик, Фортран и др.) имеется множество систем программирования, позволяющих создавать программы, работающие в среде DOS, Windows и др. В последнее время стали появляться системы программирования на языке Java, они позволяют создавать программы, вызываемые при просмотре Web-страниц в глобальной электронной сети Internet.

Особым классом систем программирования являются системы для создания приложений типа клиент-сервер. Эти системы позволяют быстро создавать информационные системы для подразделений и даже крупных предприятий. В них содержатся средства для создания пользовательского интерфейса, описания процедур обработки данных, заготовки для выполнения типовых действий по обработке данных и т.д. Эти системы, как правило, позволяют работать с самыми различными СУБД — Oracle, Microsoft SQL Server и др.

Объектно-ориентированное программирование

Переходя к языкам программирования четвертого поколения, вкратце рассмотрим объектно-ориентированное программирование.

Идея объектно-ориентированного программирования впервые была выдвинута в языке Small talk. В объектно-ориентированное программирование введено понятие объекта и реализованы механизмы вычислений, позволяющие:

-    описывать структуру объекта;

-    описывать действия с объектами;

-    использовать специальные правила наследования объектов;

-    установить различную степень защиты компонентов объектов и определить различные права доступа к ним.

Становлению объектно-ориентированного программирования в значительной степени способствовало развитие функций машинной графики.

Основные характеристики объектно-ориентированных языков программирования – инкапсуляция, полиморфизм и наследование.

Под инкапсуляцией подразумевается возможность описать как единое целое данные и манипулирующий ими программный код. Можно представить себе объект как суперданные – которые содержат и собственно данные, и присущую им функциональность.

Говоря о полиморфизме, имеют в виду то, что разные объекты могут описывать различные реализации одного и того же метода.

Наследование означает создание новых объектов из уже существующих. Начиная с определения самых общих абстрактных объектов, можно создавать более конкретные объекты нижнего уровня, которые не только унаследуют все функции своих предшественников, но могут добавлять и свои собственные.

Объектно-ориентированное расширение языка Паскаль, реализованное фирмой Borland, нашло очень много приверженцев и является не только средством для изучения объектно-ориентированного программирования, но и хорошим инструментом для создания прикладных программ. Между Object Pascal и Cи++ есть много общего, но программирование на Object Pascal менее сложное, чем на Cи++ за счет меньшего использования указателей, но программы создаваемые на Cи++ получаются более быстрыми, что при современном быстродействии компьютеров теряет свою актуальность.

Виды программных ошибок.

Классификация ошибок

Для классификации ошибок мы должны определить термин «ошибка». Ошибка – это расхождение между вычисленным, наблюдаемым и истинным, заданным или теоретически правильным значением.

Такое определение понятия «ошибка» не является универсальным, так как оно больше подходит для понятия «программная ошибка». В технологии программирования существуют не только программные ошибки, но и ошибки, связанные с созданием программного продукта, например, ошибки в документации программы. Отличие программы и программного продукта достаточно четко определены в. Но нас пока будут интересовать программные ошибки.

Итак, по времени появления ошибки можно разделить на три вида:

• структурные ошибки набора;

• ошибки компиляции;

• ошибки периода выполнения.

Структурные ошибки возникают непосредственно при наборе программы. Данный тип ошибок определяется либо при наборе программы (самой IDE (Integrated Development Environment) – интегрированной средой разработки) или при ее компиляции, если среда не разделяет первые два типа ошибок.

К данному типу ошибок относятся такие как: несоответствие числа открывающих скобок числу закрывающих, отсутствие парного оператора (например, try без catch), неправильное употребление синтаксических знаков и т. п.

Во многих средах разработки программного обеспечения данный тип ошибок объединяется со следующим типом, так как раннее определение ошибок вызывает некоторое неудобство при наборе программ (скажем, я задумал что-то написать, а потом вспомнил, что в начале пропустил оператор, тогда среда разработки может выдать мне ошибку при

попытке перейти в другую строку).

Еще раз нужно отметить, что данный тип ошибок достаточно уникален и выделяется в отдельный тип только некоторыми средами разработки программного обеспечения.

Ошибки компиляции возникают из-за ошибок в тексте кода. Они включают ошибки в синтаксисе, неверное использование конструкций языка (оператор else в операторе for и т. п.), использование несуществующих объектов или свойств, методов у объектов.

Среда разработки (компилятор) обнаружит эти ошибки при общей компиляции приложения и сообщит о последствиях этих ошибок. Необходимо подчеркнуть слово «последствия» – это очень важно. Дело в том, что часто, говоря об ошибках, мы не разделяем проявление ошибки и саму ошибку, хотя это и не одно и то же. Например, ошибка «неопределенный класс» не означает, что класс не определен. Он может быть неподключенным, так как не подключен пакет классов.

Ошибки периода выполнения возникают, когда программа выполняется и компилятор (или операционная система, виртуальная машина) обнаруживает, что оператор делает попытку выполнить недопустимое или невозможное действие. Например, деление на ноль.

Если переменная sum содержит ноль, то деление – недопустимая операция, хотя сам оператор синтаксически правилен. Прежде, чем программа обнаружит эту ошибку, ее необходимо запустить на выполнение.

Хотя данный тип ошибок называется «ошибками периода выполнения», это не означает, что ошибки находятся только после запуска программы. Вы можете выполнять программу в уме и обнаружить ошибки данного типа, однако, понятно, что это крайне неэффективно.

Если проанализировать все типы ошибок согласно первой классификации, то можно прийти к заключению, что при тестировании приходится иметь дело с ошибками периода выполнения, так как первые два типа ошибок определяются на этапе кодирования.

В теоретической информатике программные ошибки классифицируют по степени нарушения логики на:

• синтаксические;

• семантические;

• прагматические.

Синтаксические ошибки заключаются в нарушении правописания или пунктуации в записи выражений, операторов и т. п., т. е. в нарушении грамматических правил языка. В качестве примеров синтаксических ошибок можно назвать:

• пропуск необходимого знака пунктуации;

• несогласованность скобок;

• пропуск нужных скобок;

• неверное написание зарезервированных слов;

• отсутствие описания массива.

Все ошибки данного типа обнаруживаются компилятором.

Семантические ошибки заключаются в нарушении порядка операторов, параметров функций и употреблении выражений. Семантические ошибки также обнаруживаются компилятором.

Надо отметить, что некоторые исследователи относят семантические ошибки к следующей группе ошибок.

Прагматические ошибки (или логические) заключаются в неправильной логике алгоритма, нарушении смысла вычислений и т. п. Они являются самыми сложными и крайне трудно обнаруживаются. Компилятор может выявить только следствие прагматической ошибки (см. выше пример с делением на ноль, компилятор обнаружит деление на ноль, но когда и почему переменная sum стала равна нулю – должен найти программист).