Когда появился pascal

История и особенности языка Pascal

Существует множество языков программирования. Широко используемых на порядок меньше. Было время, когда Pascal был популярен не только как язык обучения программированию, но также использовался для решения практических задач.

Паскаль был создан в конце 60-х годов Н. Виртом как язык для обучения студентов программированию. Однако поскольку в Паскале были реализованы прогрессивные идеи того времени, он получил распространение среди практикующих программистов. На нем начали писать не только прикладные, но даже системные программы.

Разработка языка программирования подразумевает не только его описание, но также создание транслятора с него в машинный код. После 70-го года язык Pascal активно развивался, в нем появлялись новые возможности. Естественно, под него создавались разные трансляторы и среды разработки.

Трансляторы с Pascal имелись для большинства типов ЭВМ. Наличие специальных методик создания трансляторов упростило их разработку и способствовало широкому распространению языка. Трансляторы могли оптимизировать код, и это позволяло создавать эффективные программы, что послужило одной из причин использования Паскаля в качестве языка системного программирования.

В 80-х годах компьютерная наука начала входить в массы, в школах появился предмет "Информатика". Поскольку в это время Pascal был распространен и исходно был учебным языком, его начали использовать в школах и вузах. В итоге было написано большое количество учебных пособий по этому языку.

Чтобы Pascal оставался простым языком Вирт ввел в него некоторые ограничения. Так, Паскаль учит понимать, как хранятся данные в памяти компьютера, но имеет ряд ограничений при работе с ними.

Так как в свое время Паскаль достаточно активно использовался для решения практических задач, на его основе сформировался язык Object Pascal, который сейчас используется в средах разработки Delphi и Lazarus.

История языка Паскаль

Приведем несколько заметок из истории языка программирования Паскаль (Pascal). Прочтя данную статью, вы узнаете, какими этапами проходила история языка Паскаль.

Само названия языка — «Паскаль» — возникло в честь одного из великих французских математиков и физиков Блеза Паскаля (1623-1662). Немного из истории жизни французского мыслителя. Блез Паскаль родился в семье известного математика Этьена Паскаля.

Отличительная черта всех его родных — необыкновенная одаренность. У него было две сестры: у старшей сестры Жильберты были в большей степени развиты математические способности и литературный талант, а у младшей сестры Жаклины — артистический дар. Свое детство Блез Паскаль провел в Париже, школу никогда не посещал.

Единственный учитель, которого Паскаль признавал, был его отец Этьен. В четырехлетнем возрасте Блез уже умел читать и писать, начал интересоваться эвклидовой геометрией, а в 15 лет уже на равных мог обсуждать с известными на тот момент парижскими учеными сложнейшие математические задачи. Из юноши Паскаля вырастал гениальный математик.

Одним из известных изобретений Блеза Паскаля стал арифмометр (паскалево колесо), который производил все арифметические действия. Он представлял собой латунный ящик с интересным механизмом (рис. ниже).

История языка Паскаль

Этот арифмометр прославил Блеза Паскаля во всех западных странах. Толпы народов со старого света направлялись в Люксембургский дворец (Париж), чтобы лицезреть это уникальное приспособление того времени.

История языка Паскаль продолжается, и в 50-е годы XX века появились первые языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, КОБОЛ и АЛГОЛ. ФОРТРАН и КОБОЛ они существуют и по сей день, а вот АЛГОЛ как раз и стал родоначальником История языка Паскальязыка программирования Паскаль.

Первая версия АЛГОЛа появилась в 1958 году, разработчиком которого был создатель ФОРТРАНа Джон Бэкус. Последующими версиями языка АЛГОЛ стали АЛГОЛ-60 и АЛГОЛ-68. Однако из-за громоздкости языков АЛГОЛ-60 и АЛГОЛ-68 создавались большие трудности.

Поэтому в 1965 году Международная федерация по обработке информации предложила проект нескольким специалистам ЭВМ. Необходимо было создать новый язык программирования — преемник АЛГОЛа-60.

В этом проекте и принял участие будущий создатель языка программирования Паскаль — Николас Вирт, швейцарский ученый, на тот момент доцент факультета информатики Стэнфордского университета.

Николас Вирт начал разрабатывать проект АЛГОЛ-W. Целью проекта было обучение студентов различным методам: «структурное программирование», «программирование сверху вниз» и др. В 1970 году произошли два великих события:

  1. появление операционной системы UNIX
  2. появление нового языка программирования.

Николас Вирт назвал новый язык программирования в честь французского математика XVII века Блеза Паскаля, поскольку Паскаль создал вычислительное устройство (паскалево колесо). Первая версия нового языка программирования вышла на компьютере CDC 6000.

Успех языка Паскаль:

Выдающийся успех языка Паскаль обусловлен рядом причин:

  1. Язык в естественной форме отразил самые важные современные концепции технологии разработки программ.
  2. Именно благодаря своей компактности, целостности и ортогональности понятий, язык программирования Паскаль оказался весьма легок для изучения и освоения.
  3. Несмотря на кажущуюся простоту языка, он оказался пригодным для достаточно широкого спектра приложений, для разработки очень больших и сложных программ, даже операционных систем.
  4. Паскаль весьма технологичен для реализации почти для всех (в том числе нетрадиционных) машинных текстур. Существует интересное сравнение: разработка Паскаль-транслятора почти не превышает по трудоемкости хорошую дипломную работу выпускника вуза.

Итак, Вы увидели, как протекала история языка Паскаль. Заинтересовала статья?! По своей простоте и отсутствию громоздкости, основы языка программирования Паскаль могут постигать как учащиеся высших учебных заведений, так и обычные школьники. Программирование на языке Паскаль — увлекательное занятие. Программируйте и наслаждайтесь!

Паскаль (язык программирования)

Паскаль (англ.  Pascal ) — язык программирования общего назначения. Один из наиболее известных языков программирования [4] , используется для обучения программированию в старших классах, является базой для ряда других языков.

Содержание

История

Язык назван в честь выдающегося французского математика, физика, литератора и философа Блеза Паскаля, который создал первую в мире механическую машину, складывающую два числа.

Язык Паскаль был создан Никлаусом Виртом в 1968—1969 годах после его участия в работе комитета разработки стандарта языка Алгол-68. Он был опубликован в 1970 году Виртом как небольшой и эффективный язык, чтобы способствовать хорошему стилю программирования, использовать структурное программирование и структурированные данные.

Последующая работа Вирта была направлена на создание на основе Паскаля языка системного программирования, с сохранением возможности вести на его базе систематический, целостный курс обучения профессиональному программированию [5] . Результат этой работы — язык Модула-2.

Реализации

UCSD Pascal

В 1978 году в Университете Сан-Диего (Калифорния, США) была разработана система UCSD p-System, включавшая порт виртовского компилятора с языка Паскаль в переносимый p-код, редактор исходных кодов, файловую систему и пр. [6] , а также реализовывавшая значительное число расширений языка Паскаль, такие как модули, строки символов переменной длины, директивы трансляции, обработка ошибок ввода-вывода, обращение к файлам по именам и пр. Впоследствии основные реализации языка Паскаль основывались на этом диалекте.

Object Pascal

В 1986 году фирма Apple Computer разработала объектное расширение языка Паскаль, получив в результате Object Pascal. Он был разработан группой Ларри Теслера, который консультировался с Никлаусом Виртом.

Turbo Pascal и Object Pascal

В 1989 году объектное расширение языка было добавлено фирмой Borland в Turbo Pascal версии 5.5 (начиная со следующей версии среда была переименована в Borland Pascal). Объектные средства были позаимствованы из Object Pascal от Apple, языковые различия между объектным Turbo Pascal 5.5 и Object Pascal от Apple крайне незначительны.

Почти в то же самое время, что и Borland, Microsoft выпустил свою версию объектно-ориентированного языка Паскаль. [7] [8] Эта версия Паскаля не получила широкого распространения.

Дальнейшее развитие реализации Паскаля от Borland породило Object Pascal от Borland, впоследствии, в ходе развития среды программирования Delphi, получивший одноимённое название.

Современные версии Object Pascal

Важным шагом в развитии языка является появление свободных реализаций языка Паскаль Free Pascal и GNU Pascal, которые не только вобрали в себя черты множества других диалектов языка, но и обеспечили чрезвычайно широкую переносимость написанных на нём программ (например GNU Pascal поддерживает более 20 различных платформ, под более чем 10 различными операционными системами, Free Pascal обеспечивает специальные режимы совместимости с различными распространёнными диалектами языка, такими как Turbo Pascal (полная совместимость), Delphi и другими.

В настоящее время, начиная с Delphi 2003, создана реализация языка для платформы Net, хотя разработчики продолжают использовать Delphi более ранних версий.

О коммерческих разработках на Free Pascal, GNU Pascal и TMT Pascal на данный момент известно мало.

Кроме того, в Южном федеральном университете разрабатывается язык и система программирования PascalABC.NET, ориентированная на обучение современному программированию. Язык системы — это Object Pascal для платформы Microsoft .NET, который содержит все основные элементы современных языков программирования: модули, классы, перегрузку операций, интерфейсы, исключения, обобщённые классы, сборку мусора, а также некоторые средства параллельного программирования.

Особенности языка

Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного (процедурного) программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. По мнению Н. Вирта, язык должен способствовать дисциплинированию программирования, поэтому, наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис автор постарался сделать интуитивно понятным даже при первом знакомстве с языком.

Тем не менее, первоначально язык имел ряд ограничений: невозможность передачи функциям массивов переменной длины, отсутствие нормальных средств работы с динамической памятью, ограниченная библиотека ввода-вывода, отсутствие средств для подключения функций написанных на других языках, отсутствие средств раздельной компиляции и т. п. Подробный разбор недостатков языка Паскаль того времени был выполнен Брайаном Керниганом в статье «Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования» [9] (эта статья вышла в начале 1980-х, когда уже существовал язык Модула-2, потомок Паскаля, избавленный от большинства его пороков, а также более развитые диалекты Паскаля). Некоторые недостатки Паскаля были исправлены в ISO-стандарте 1982 года, в частности, в языке появились открытые массивы, давшие возможность использовать одни и те же процедуры для обработки одномерных массивов различных размеров.

Необходимо заметить, что многие недостатки языка не проявляются или даже становятся достоинствами при обучении программированию. Кроме того, по сравнению с основным языком программирования в академической среде 1970-х (которым был Фортран, обладавший гораздо более существенными недостатками), Паскаль представлял собой значительный шаг вперёд. В начале 1980-х годов в СССР для обучения школьников основам информатики и вычислительной техники академик А. П. Ершов разработал алголо-паскалеподобный «учебный алгоритмический язык».

Наиболее известной реализацией Паскаля, обеспечившей широкое распространение и развитие языка, является Turbo Pascal фирмы Borland, выросшая затем в объектный Паскаль для DOS (начиная с версии 5.5) и Windows и далее в Delphi, в которой были внедрены значительные расширения языка.

Диалекты Паскаля, применяемые в Turbo Pascal для DOS и Delphi для Windows, стали популярны из-за отсутствия других успешных коммерческих реализаций.

Стандарты

После начала использования Паскаля в 1970 году и появления реализаций, расходящихся не только в дополнениях, но и в синтаксисе, был поднят вопрос о стандартизации языка. Стандарт языка был разработан Никлаусом Виртом в 1974 году совместно с Кетлин Йенсен (Kathleen Jensen). [10] В дальнейшем, были приняты международный стандарт от ISO и американский от ANSI. На данный момент, выделяют три принципиально разных стандарта: Unextended Pascal (исходный), Extended Pascal (расширенный), Object-Oriented Extensions to Pascal (объектно-ориентированное расширение Паскаля).

Стандарты языка Pascal: исходный, международные ISO и американские ANSI
Название Вариант Кем/где разработан Год создания
Pascal Standard исходный Н. Вирт, Кетлин Йенсен 1974
Pascal Standard исходный ISO 7185:1983
ANSI/IEEE 770X3.97:1983
1982
Unextended Pascal исходный ISO 7185:1990 1989
Extended Pascal расширенный ANSI/IEEE 770X3.160:1989 1989
ISO/IEC 10206 1991
Object-Oriented
Extensions to Pascal
объектно-ориентированное расширение ANSI/X3-TR-13:1994 1993

Одним из главных дополнительных свойств объектно-ориентированного расширения Extended Pascal стала модульность и средства, облегчающие раздельную компиляцию.

Стандартизация языка была запаздывающей по отношению к реальному появлению в языке тех или иных возможностей. Коммерческие реализации расширяли стандартный Паскаль; так было сделано в UCSD Pascal, модификации Object Pascal фирмой Apple, Turbo Pascal от Borland (незначительно модифицированная версия Apple) и его ответвлений. Ни одна из распространённых коммерческих реализаций Паскаля не соответствует в точности ни одному из официальных стандартов языка.

Синтаксис и языковые конструкции

Паскаль, в его первоначальном виде, представляет собою чисто процедурный язык и включает в себя множество алголоподобных структур и конструкций с зарезервированными словами наподобие if , then , else , while , for , и т. д. Тем не менее, Паскаль также содержит большое количество возможностей для структурирования информации и абстракций, которые отсутствуют в изначальном Алголе-60, такие как определение типов, записи, указатели, перечисления, и множества. Эти конструкции были частично унаследованы или инспирированы от языков Симула-67, Алгол-68, созданного Никлаусом Виртом AlgolW и предложены Хоаром.

В современных диалектах (Free Pascal) доступны такие операции, как перегрузка операторов и функций.

Hello, world!

Программы на Паскале начинаются с ключевого слова program и следующего за ним имени программы с точкой с запятой (в некоторых диалектах является необязательным), за именем может в скобках следовать список внешних файловых дескрипторов в качестве параметров; за ним следует тело программы, состоящее из секций описания переменных, типов и констант, объявлений процедур и функций и следующего за ними блока операторов, являющегося точкой входа в программу. В языке Паскаль блок ограничивается ключевыми словами begin и end . Операторы разделяются точками с запятой, после тела помещается точка, служащая признаком конца программы. Регистр символов в Паскале не имеет значения.

Таким образом, простейшая программа на Паскале будет выглядеть следующим образом:

Программа не выполняет никаких действий и содержит пустой блок операторов.

Пример программы, выводящей строку «Hello, world!»:

Типы данных

Простые типы данных Паскаля: числа с плавающей запятой ( real ), целые ( integer ), символьный ( char ), логический ( boolean ) и перечисления (конструктор нового типа, введённый в Паскале).

Тип Диапазон Формат Размер в байтах
Byte 0..255 Беззнаковый 1
ShortInt −128..127 Знаковый 1
SmallInt −32768..32767 Знаковый 2
Word 0..65535 Беззнаковый 2
Integer -32768..32767 Знаковый 2
Cardinal =LongWord Беззнаковый 4
LongWord 0..4294967295 Беззнаковый 4
LongInt −2147483648..2147483647 Знаковый 4
Int64 −9223372036854775808..9223372036854775807 Знаковый 8
QWord 0..18446744073709551615 Беззнаковый 8

Числа с плавающей запятой:

Тип Диапазон количество значащих цифр Размер в байтах
Real/Double зависит от платформы  . 8
Real48  . 11-12 6
Single 1.5E-45..3.4E38 7-8 4
Extended 1.9E-4932..1.1E4932 19-20 10
Comp −2E64+1..2E63-1 19-20 8
Currency −922337203685477.5808..922337203685477.5807 19-20 8

В Pascal над целыми типами (byte, shortint, word, integer, longint и их диапазоны) допустимы побитовые операции. Логические операции над битами:

Над битами двух целых операндов можно выполнять ранее рассмотренные логические операции: not, and, or, xor. Отличие между побитовыми и логическими операциями состоит в том, что побитовые (поразрядные) операции выполняются над отдельными битами операндов, а не над их значением в десятичном (обычно) представлении.

Выделяется понятие порядковых типов данных (ordinal), к ним относятся целые типы (знаковые и беззнаковые), логический ( boolean ), символьный ( char ), перечислимые типы и типы-диапазоны.

Порядковые типы задаются целым числом (кодом), которое можно получить с помощью функции ord. Все операции, выполняемые над порядковыми типами, выполняются с их кодами.

Диапазоны содержат подмножество значений других порядковых типов:

Для порядковых типов определены операции inc , dec , succ , pred , ord , операции сравнения ( = > < => <= <> ), их можно использовать в операторах case , for (как счётчик цикла), как границы массивов, для задания элементов множеств и типов-диапазонов.

В Паскале, в отличие от Си-подобных языков, с типами boolean и char арифметические целочисленные операции не определены.

В отличие от многих распространённых языков, Паскаль поддерживает специальный тип данных множество:

Множество&#160;— фундаментальное понятие в современной математике, которое может быть использовано во многих алгоритмах.

В паскале тип множество может содержать только однотипные элементы порядкового типа. Эта особенность широко используется и обычно быстрее эквивалентной конструкции в языке, не поддерживающем множества. К примеру, для большинства компиляторов Паскаля:

обработается быстрее, чем

Для задания значения множества используется список элементов множества, отделенных запятыми и заключённый в квадратные скобки (как уже было показано выше):

В Паскале Йенсен и Вирта строки представлялись как упакованные массивы символов; следовательно, они имели фиксированную длину и обычно дополнялись до этой длины пробелами.

В современном Паскале [11] для работы со строками используется встроенный тип string , поддерживающий операции конкатенации ( + ) и сравнения ( > < = <> >= <= ). Строки сравниваются в лексикографическом порядке. Например, строки считаются равными, если они имеют одинаковую длину и коды всех символов с одинаковыми индексами совпадают.

Тип string [n] или просто string в диалектах языка 1970-1990-х годов определялся в виде массива символов array [0..n] of char (n по умолчанию принимало значение 80 в UCSD Pascal и 255 в Turbo/Borland Pascal), код нулевого символа при таком представлении служит для задания длины строки, соответственно строка могла иметь максимальный размер 255 символов. По умолчанию в Delphi и FreePascal в качестве String используется тип AnsiString, память под который выделяется и освобождается компилятором динамически, а максимальный размер строки в текущих реализациях составляет 2 гигабайта. Кроме того, в Delphi и Free Pascal в качестве string может использоваться тип WideString, где применяется 16-битное представление символов в кодировке UCS-2, при этом средства преобразования из однобайтовых строк в многобайтовые и обратно в стандартной библиотеке языка отсутствуют.

Новые типы могут быть определены из существующих:

Более того, из примитивных типов могут быть сконструированы составные:

Файловые типы в Паскале делятся на типизированные, текстовые и файлы без типов.

Как показано в вышеприведённом примере, типизированные файлы в Паскале&#160;— это последовательности однотипных элементов. Для каждого файла существует переменная-указатель на буфер, которая обозначается f^ . Процедуры get (для чтения) и put (для записи) перемещают указатель к следующему элементу. Чтение реализовано так, что read(f, x) представляет собою то же, что и get(f); x:=f^ . Соответственно, запись реализована так, что write(f, x) представляет собою то же, что и f^&#160;:= x; put(f) . Текстовые файлы text определены как расширение типа file of char и помимо стандартных операций над типизированными файлами (чтение, запись символа), позволяют осуществлять символьный ввод-вывод в файл всех типов данных аналогично консольному вводу-выводу.

Файлы без типов объявляются как переменные типа file . С ними можно проводить операции побайтового нетипизированного ввода-вывода по несколько блоков байт указанной длины через буфер, для этого служат специальные процедуры blockread и blockwrite (расширение UCSD).

Стандартные математические функции и процедуры Паскаля
Математические функции
Наименование функции Тип аргумента Тип значения Результат вычисления
Abs(x) целый вещественный целый вещественный Абсолютное значение "х"
Sin(x) вещественный вещественный синус "х" рад.
Cos(x) вещественный вещественный косинус "х" рад.
Arctan(x) вещественный вещественный арктангенс "х" ( -Pi/2 <y< Pi/2 )
Sqrt(x) вещественный вещественный квадратный корень из "х"
Sqr(x) целый вещественный целый вещественный значение "х" в квадрате ( x 2 )
Exp(x) вещественный вещественный значение "е" в степени "х" ( e x , где e= 2. 718282. . . )
Ln(x) вещественный вещественный натуральный логарифм "х" ( х > 0 )
Frac(x) вещественный вещественный дробная часть "х"
Int вещественный вещественный целая часть "х"
Random вещественный случайное число ( 0 <=y< 1 )
Random(x) Word Word случайное число ( 0 <=y< x )
Succ(c) порядковый порядковый следующий за "с" символ
Pred(c) порядковый порядковый предшествующий "с" символ
Математические процедуры
Наименование функции Тип аргумента Тип значения Результат вычисления
Inc(x) целый целый Увеличивает "х" на 1 ( x:=x+1; )
Dec(x) целый целый Уменьшает "х" на 1 ( x:=x-1; )
Inc(x , n) целый целый "х" на n ( x:=x+n; )
Dec(x , n) целый целый "х" на n ( x:=x-n; )
Процедуры преобразования типов переменных
Наименование функции Тип аргумента Тип значения Результат вычисления
Str(x , s) x-целый или вещественный s-строковый Последовательность символов "s" из цифр числа "x"
Val(s , v, cod) s-строковый v-целый или вещественный cod-целый Двоичная форма числа последовательности "s" cod=0 (код ошибки)
Функции преобразования типов переменных
Наименование функции Тип аргумента Тип значения Результат вычисления
Trunc(x) вещественный LongInt целая часть "х"
Round(x) вещественный LongInt округление "х" до целого
Odd(x) целый логический возвращает True если "х" — нечетное число
Chr(x) Byte Char Символ ASCII кода "х
Ord(x) Char Byte ASCII код символа "с"
Указатели

Паскаль поддерживает использование указателей (типизированные ^тип и нетипизированные pointer ):

Здесь переменная pointer_to_b &#160;— указатель на тип данных b , являющийся записью. Тип типизированного указателя может быть задан перед объявлением типа, на который он ссылается. Это исключение к правилу, которое гласит, что любая вещь должная быть объявлена перед тем, как используется. Введение этого исключения позволило организовывать рекуррентные определения структур данных, в том числе такие, как линейные списки, стеки и очереди, включая указатель на запись в описании этой записи (см. также: нулевой указатель&#160;— nil ).

Для типизированного указателя определена операция разыменования (её синтаксис: указатель^ ).

Чтобы создать новую запись и присвоить значение 10 и символ A полям a и b в ней, необходимы следующие операторы:

Для целей обращения к полям записей и объектов можно также использовать оператор with , как показано в примере:

Процедурный тип

В оригинальном языке Паскаль Йенсен и Вирта процедурный тип использовался только при описании формального параметра. Уже в TP существовал полноправный процедурный тип. В объявлении типа ставится заголовок процедуры либо функции (без имени), обобщённо описывающий интерфейс подпрограммы. Значение этого типа содержит указатель на подпрограмму с заголовком, соответствующую описанному в объявлении типа. С помощью идентификатора переменной может происходить вызов соответствующей процедуры или функции.

Операторы управления

Паскаль&#160;— язык структурного программирования, что означает, что программа состоит из выполняющихся последовательно отдельных стандартных операторов, в идеале&#160;— без использования команды GOTO .

В операторах while , for , if , case в качестве выполняемого оператора может использоваться блок. Такая конструкция, представляющая собой обычный оператор или блок, называется сложным оператором.

В Turbo Pascal для управления процессом компиляции существуют директивы, которые помещаются в комментарии и позволяют переключать режимы работы компилятора&#160;— например, включать и отключать проверку операций ввода-вывода, переполнения:

Существуют директивы, аналогичные директивам препроцессора C/C++ ( $ifdef , $define , $include ), они обрабатываются компилятором в процессе компиляции.

Процедуры и функции

В Паскале подпрограммы делятся на процедуры и функции:

Синтаксически процедуры и функции состоят из заголовка (содержащего ключевое слово procedure или function , имени, за которым может следовать описание передаваемых параметров в скобках, тип возвращаемого значения через символ двоеточия для функций и точки с запятой для процедур), после заголовка следует тело, после которого ставится символ ; .

Тело процедуры, как и программы, в свою очередь может содержать описания процедур и функций. Таким образом, процедуры и функции могут быть вложены друг в друга как угодно глубоко, при этом тело программы&#160;— самое верхнее в цепочке.

Причём содержимое секций описания переменных, типов, констант, внешнего тела (процедуры, функции, программы), расположенных перед описанием процедуры/функции, доступны внутри неё. Также, в большинстве диалектов из процедуры можно обращаться к параметрам внешней процедуры.

Вслед за заголовком процедур/функций вместо тела может помещаться ключевое слово forward , это делается в том случае, если описание процедуры/функции располагается в программе после её вызова, и связано с поддерживаемой в Паскале возможностью компиляции программы за один проход.

Процедуры отличаются от функций тем, что функции возвращают какое-либо значение, а процедуры&#160;— нет.

Модули

До появления связных модулей в их современном виде некоторые реализации Паскаля поддерживали модульность за счёт механизма включения заголовочных файлов, похожего на механизм #include в языке Си: с помощью специальной директивы, оформляемой в виде псевдокомментария, например, <$INCLUDE "файл">, содержимое указанного файла прямо включалось в текст программы в исходном, текстовом виде. Таким образом можно было разделить программный код на множество фрагментов, для удобства редактирования, но перед компиляцией они автоматически объединялись в один файл программы, который в итоге и обрабатывался компилятором. Такая реализация модульности примитивна и имеет множество очевидных недостатков, поэтому она была быстро заменена.

Современные реализации языка Паскаль (начиная с UCSD Pascal) поддерживают модули. Программные модули могут быть двух видов: модуль главной программы, который, как обычно, начинается с ключевого слова program и тело которого содержит код, запускаемый после загрузки программы в память, и вспомогательных модулей, содержащих типы, константы, переменные, процедуры и функции, предназначенные для использования в других модулях, в том числе в главном модуле.

Структура

Общая структура подключаемого модуля на Паскале выглядит следующим образом:

Возможен также ещё один вариант:

В отличие от главной программы, файл модуля начинается с ключевого слова UNIT , за которым следует имя модуля и точка с запятой. Современные реализации, как правило, требуют, чтобы имя модуля совпадало с именем файла исходного кода, в котором этот модуль содержится. Модуль содержит три секции: интерфейсную секцию, секцию реализации и тело модуля.

Интерфейсная секция идёт первой, начинается с ключевого слова INTERFACE и заканчивается в том месте модуля, где начинается секция реализации или тело. В интерфейсной секции объявляются те объекты (типы, константы, переменные, процедуры и функции&#160;— для них помещаются заголовки), которые должны быть доступны извне модуля. При этом допускается частичное объявление типов: они могут объявляться без указания структуры, одним только именем. При использовании такого типа во внешней программе допускается объявление переменных и параметров этого типа, присваивание значений, но невозможно получить доступ к деталям его реализации. Процедуры и функции в интерфейсной секции объявляются в виде форвардов&#160;— заголовков с параметрами, но без тела. Состав интерфейсной секции модуля таков, что его достаточно для генерации кода, использующего данный модуль. Переменные, объявленные в интерфейсной секции, являются глобальными, то есть существуют в единственном экземпляре и доступны во всех частях программы, использующих данный модуль.

Секция реализации следует за интерфейсной и начинается с ключевого слова IMPLEMENTATION . В нём располагаются описания процедур и функций, объявленных в интерфейсной секции, а также описания типов, констант, переменных, процедур и функций, которые необходимы для реализации интерфейсных процедур и функций. Описание процедуры или функции, объявленной в интерфейсной секции, должно иметь в точности такой же заголовок, как в объявлении. В теле могут использоваться другие процедуры и функции данного модуля, объявленные как в интерфейсной части, так и в секции реализации. Переменные, объявленные в секции реализации, являются, по сути, глобальными (то есть существует только один экземпляр каждой такой переменной на всю программу), но доступны они только из процедур и функций, описанных в секции реализации данного модуля, а также из его тела. Если в интерфейсной секции есть сокращённые объявления типов, то эти типы должны быть полностью описаны в секции реализации.

Тело модуля начинается находящимся на верхнем уровне вложенности ключевым словом BEGIN . Тело содержит программный код, который выполняется один раз при загрузке модуля. Тело может применяться для инициализации, присваивания начальных значений переменным модуля, выделения ресурсов для его работы и так далее. Тело модуля может отсутствовать. В ряде реализаций Паскаля, например, в Delphi, вместо тела модуля могут применяться две секции (также необязательные)&#160;— INITIALIZATION и FINALIZATION . Они располагаются в конце модуля, после соответствующего ключевого слова. Первая&#160;— секция инициализации,&#160;— содержит код, который должен быть выполнен при загрузке модуля, вторая&#160;— секция финализации,&#160;— код, который будет выполнен при выгрузке модуля. Секция финализации может выполнять действия, обратные инициализации&#160;— удалять объекты из памяти, закрывать файлы, освобождать выделенные ресурсы.

Модуль заканчивается ключевым словом END с точкой.

Использование

Чтобы использовать модуль, главная программа или другой модуль должны импортировать данный модуль, то есть содержать объявление о его использовании. Это объявление делается с помощью инструкции подключения модулей, представляющей собой ключевое слово USES , за которым через запятую следуют имена модулей, которые требуется подключить. Инструкция подключения должна следовать непосредственно за заголовком программы, либо после ключевого слова INTERFACE , если подключение производится в модуле.

Модули, подключённые в интерфейсной секции, могут использоваться во всём модуле&#160;— и в секции реализации, и в теле. Но секция реализации может иметь собственную инструкцию подключения (она следует за ключевым словом IMPLEMENTATION ), содержащую имена подключаемых модулей, которые отсутствуют в интерфейсной секции, но нужны для секции реализации. Одним из поводов использования отдельного списка подключения для раздела реализации является ситуация, когда два или более модуля используют друг друга. Чтобы не возникали циклические ссылки в объявлениях использования таких модулей, по крайней мере один из них должен подключать другой в секции реализации.

Любые объявленные в интерфейсных секциях модулей объекты можно использовать в программе там, где эти модули подключены. Имена импортированных из подключённых модулей объектов остаются теми же самыми, и их можно использовать непосредственно. Если два или более подключённых модуля имеют объекты, называемые одинаково, и компилятор не может их различить, то при попытке использования такого объекта будет выдана ошибка компиляции&#160;— неоднозначное задание имени. В этом случае программист должен применять квалификацию имени&#160;— указать имя в формате «<имя_модуля>.<имя_объекта>».

Проблемы могут возникнуть, если появляется необходимость использования в программе двух разных одноимённых модулей. Если модули доступны только в откомпилированном виде (то есть поменять их имена невозможно), оказывается невозможным их одновременный импорт. Стандартного решения такой коллизии на уровне языка не существует, но конкретные компиляторы могут предлагать те или иные способы её обхода, в частности, средства назначения псевдонимов импортируемым модулям и прямого указания, какой модуль из какого файла брать.

Компиляция и компоновка

Модули спроектированы в расчёте на обеспечение раздельной компиляции&#160;— компилятор не должен компилировать импортированные модули для того, чтобы откомпилировать модуль, который их использует. Однако, чтобы правильно компилировать модуль, компилятор должен иметь доступ к секции интерфейса всех используемых им модулей. Существует два разных, иногда совмещаемых подхода к организации такого доступа.

  • Модули компилируются в бинарные файлы специального формата (у каждого компилятора своего), в которых сохранена подробная информация об объектах, объявленных в интерфейсной секции, также может содержаться созданный при компиляции модуля объектный код. При компиляции любого модуля компилятор требует, чтобы все импортируемые модули были уже откомпилированы и доступны. В таком случае, при наличии правильно откомпилированных модулей, их исходные тексты на этапе компиляции не нужны.
  • Модули компилируются в обычные бинарные файлы и подключаются компоновщиком только на этапе сборки конечного исполняемого файла программы. Для обработки обращений к подключаемым модулям компилятор обрабатывает непосредственно текст этих модулей на исходном языке, но использует при этом только интерфейсную секцию модуля. Если библиотечный модуль поставляется в откомпилированном виде (без полных исходных текстов), то вместе с бинарным файлом идёт урезанный файл исходного кода модуля, содержащий только интерфейсную секцию. Компилятору этого достаточно, чтобы правильно обрабатывать обращения из использующих модулей, а на этапе сборки программы компоновщик просто включает в программу бинарный файл.
Загрузка и выгрузка модулей

Для нормальной работы модуля может потребоваться выполнить некоторые действия до начала его использования: инициализировать переменные, открыть нужные файлы, выделить память или другие ресурсы. Всё это может быть сделано в теле модуля, либо в секции инициализации. Действия, обратные инициализации, делаются в секции финализации.

Порядок инициализации и финализации модулей не определён никакими стандартами, но для статически откомпилированных программ (где модуль либо компилируется в один исполняемый файл с главной программой, либо находится в отдельной динамической библиотеке, но загружается на этапе первоначальной загрузки), компилятор всегда гарантирует, что инициализация будет выполнена до момента первого использования модуля. Финализация выполняется при завершении работы программы, после завершения главного модуля, так, что используемые модули финализируются позже, чем использующие их.

В случае динамической загрузки модулей, управляемой самим программистом, инициализаторы выполняются при загрузке, то есть в момент, когда команда загрузки модуля вернула управление, инициализатор его уже выполнен. Финализатор выполняется после выгрузки, обычно&#160;— при выполнении команды выгрузки модуля. Если эта команда не вызывается, динамически загруженные модули финализируются так же, как все остальные&#160;— при завершении программы.

Объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированное программирование (ООП)&#160;— это технология создания сложного программного обеспечения, которое основано на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию с наследованием свойств.

Основное достоинство ООП&#160;— это сокращение количества межмодульных вызовов и уменьшение объёмов информации передаваемой между модулями. Это достигается за счет более полной локализации данных и интегрирования их с подпрограммами обработки.

Основные недостатки в ООП&#160;— это некоторое снижение быстродействия из-за более сложной организации программной системы, а также, как правило, заметное увеличение объёма бинарного кода (особенно при использовании стандартных библиотек классов в небольших программах) из-за того, что большинство современных компиляторов и компоновщиков не способны выявить и удалить весь код, приходящийся на неиспользуемые классы, виртуальные методы и другие элементы ООП.

В Object Pascal классы задаются с помощью типа object , аналогичного record , который кроме полей данных может содержать заголовки процедур и функций (они называются методами). Имена описываемых методов следуют за именем класса через точку.

Конструктор и деструктор задаются как обычные процедуры, но вместо идентификатора procedure задаются ключевые слова constructor и destructor . Соответственно, в отличие от С++-подобных языков они имеют имя, отличное от имени класса, деструкторов может быть несколько и они могут иметь параметры (на практике эта возможность используется редко, обычно класс имеет единственный деструктор Destroy, переопределяющий виртуальный деструктор класса-родителя).

Поддерживаются единичное наследование, полиморфизм классов, механизм виртуальных методов (слово virtual после заголовка метода класса). Существуют и динамические методы (в TP описываются путём добавления целого числа после слова virtual и используются преимущественно для обработки сообщений; в Delphi и FreePascal для этих целей используется слово message , а для создания обычных динамических методов&#160;— слово dynamic ), отличающиеся меньшим использованием памяти и меньшей скоростью вызова за счёт отсутствия дублирования динамических методов предков в VMT потомка (однако FreePascal не делает различий между виртуальными и динамическими методами).

В Delphi, FPC реализована перегрузка операций, абстрактные методы, директивы private , protected , public , published (по умолчанию члены класса являются public ):

В диалекте Delphi классы могут также конструироваться с помощью слова class (причём взаимное наследование с object -классами не допускается) и введены интерфейсы ( interface )&#160;— все методы абстрактные и не могут содержать полей данных.

Все классы (созданные с помощью class ) являются наследниками TObject, все интерфейсы происходят от IUnknown. Классы, созданные с помощью class , могут реализовывать несколько интерфейсов.

В Delphi интерфейсы были введены для поддержки технологии COM фирмы Microsoft.

Классы ( Class ) в отличие от обычных классов ( Object ) не нуждаются в явном выделении/освобождении памяти, память под них динамически выделяется конструктором с именем Create, вызываемым с именем класса, и освобождается при вызове деструктора с именем Destroy (могут иметь другие имена). Переменная такого класса в отличие от класса object хранит адрес экземпляра класса в памяти, значение nil используется для указания пустой ссылки, поэтому для освобождения объекта в TObject определен специальный метод free , проверяющий ссылку на nil и вызывающий виртуальный деструктор Destroy. Код с использованием таких классов будет выглядеть следующим образом:

В модификации ObjectPascal/Delphi/FreePascal в описании классов появляются свойства (property), которые совмещают удобство работы с переменными (роль которых в ООП играют поля) и вызовы методов, которые всегда уведомляют объект об изменении его состояния:

В первом случае (использование MyObj.FProp) поле объекта было изменено непосредственно, в итоге, методы объекта не будут подозревать, что это поле было ранее изменено; в более сложном случае они могут полагаться на то, что поле неизменно, либо же полю может быть присвоено значение, недопустимое для данного объекта. Во втором случае значение присваивается непосредственно свойству объекта, которое ссылается на вызов метода, корректно обрабатывающего изменение данного поля.

Этот подход удобен, если объект связан с визуальным элементом: непосредственное изменение поля, отвечающего, например, за ширину элемента, никак не отразится на самом визуальном элементе, а объект будет «дезинформирован» относительно реальных размеров элемента. Корректным подходом без использования свойств является разработка методов на получение и установку любого значения поля, но работа с такими методами будет менее удобна, например, вместо последней строки надо было бы написать

причём метод MyObj.GetProp следовало бы написать для унификации доступа.

Большой интерес представляют индексные свойства, которые ведут себя практически так же, как и массивы, заменяя обращение к элементу массива вызовом соответствующего метода.

Тем не менее, свойства не являются «панацеей»: при компиляции обращение к свойствам непосредственно транслируются в вызов методов или прямую работу с полями, поэтому настоящими переменными свойства не являются, в частности, их невозможно передавать в виде var-параметров.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *