Специализированные языки программирования

Кроме описанных языков программирования, в ОС UNIX имеются спе- циализированные языки, перечисленные ниже.

Awk(1)

awk(1) (буквы в названии языка представляют инициалы его авторов) отыскивает во входном файле строки, соответствующие шаблону, описанному в файле спецификаций. Найдя такую строку, awk выполняет действия, также заданные в файле спецификаций. Зачастую программа из двух строк на awk может сделать то же, что и программа на две страницы на таких языках как C или Фортран. В качестве примера рассмотрим следующую задачу. Пусть имеется множество записей, состоящих из двух полей, первое из которых является ключом, а второе содержит число. Требуется каждую группу записей с одним и тем же ключевым значением заменить одной записью с тем же ключом и с числом, равным сумме чисел во всех записях группы. Таким образом, в результирующем наборе записей уже не будет совпадающих значений ключа. Если предположить, что исходный набор записей отсортирован по ключевому полю, то алгоритм решения задачи может выглядеть, например, так:

Прочитать первую запись в рабочую область.

Читать записи, пока не встретится признак конца файла (EOF); при этом:

Если ключ текущей записи совпадает с ключом записи в рабочей области, прибавить к числу в рабочей области число из текущей записи. В противном случае добавить запись из рабочей области к результату и поместить в рабочую область текущую запись.

Если достигнут конец файла, добавить к результату последнюю запись из рабочей области.

Программа на awk, выполняющая те же действия, может быть, например, такой:

{ qty[$1] += $2 }

END { for (key in qty) print key, qty[key] }

Отметим, что в отличие от описанного выше алгоритма, для этой программы не требуется, чтобы входной файл был отсортирован.

Lex(1)

С помощью lex(1) можно сгенерировать C-программу, которая распознает во входном потоке регулярные выражения, специфицированные пользователем, после чего выполняет некоторые действия, также заданные пользователем, и формирует выходной поток для следующей программы.

Yacc(1)

С помощью yacc(1) можно сгенерировать C-программу для выполнения синтаксического анализа входного потока согласно правилам, заданным в файле спецификаций. Кроме описания грамматики, этот файл содержит описания действий, которые должны быть выполнены, когда лексемы во входном потоке сопоставляются с тем или иным правилом грамматики. Для выделения лексем во входном потоке удобно использовать lex.

M4(1)

m4(1) - это макропроцессор, который можно использовать как препроцессор для языка ассемблера и C.

Bc(1) и dc(1)

bc(1) позволяет использовать терминал как программируемый калькулятор. С помощью bc можно выполнить арифметические вычисления, специфицированные в файле или поступающие со стандартного ввода. В действительности bc является препроцессором к dc(1). Можно пользоваться непосредственно dc, но это трудно, поскольку он работает с обратной польской записью.

Curses(3X)

Хотя в действительности это библиотека C-функций, curses(3X) упоминается здесь, поскольку его функции можно рассматривать как подъязык для выполнения операций с экраном терминала. Если писать программы, предполагающие организацию экранного интерфейса с пользователем, будет полезно знать возможности этого пакета.

Так почему, имея такой выбор средств программирования, лучше отдать предпочтение языку С++?

6.3 Особенности языка С++

C++ — компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщенное программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции. Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ 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 названия 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 (игр). Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Borland C++ Builder и другие.

Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C.

В книге «Дизайн и эволюция C++» Бьёрн Страуструп описывает принципы, которых он придерживался при проектировании C++. Эти принципы объясняют, почему C++ именно такой, какой он есть. Некоторые из них:

· Получить универсальный язык со статическими типами данных, эффективностью и переносимостью языка C.

· Непосредственно и всесторонне поддерживать множество стилей программирования, в том числе процедурное программирование, абстракцию данных, объектно-ориентированное программирование и обобщённое программирование.

· Дать программисту свободу выбора, даже если это даст ему возможность выбирать неправильно.

· Максимально сохранить совместимость с C, тем самым делая возможным лёгкий переход от программирования на C.

· Избежать разночтений между C и C++: любая конструкция, допустимая в обоих языках, должна в каждом из них обозначать одно и то же и приводить к одному и тому же поведению программы.

· Избегать особенностей, которые зависят от платформы или не являются универсальными.

· «Не платить за то, что не используется» — никакое языковое средство не должно приводить к снижению производительности программ, не использующих его.

· Не требовать слишком усложнённой среды программирования.

Язык С сконструирован таким образом, что позволяет писать эффективные программы и транслировать их в эффективный машинный код.

Отличия от языка С

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.

Новые возможности C++ включают объявления в виде выражений, преобразования типов в виде функций, операторы new и delete, тип bool, ссылки, расширенное понятие константности, подставляемые функции, аргументы по умолчанию, переопределения, пространства имён, классы (включая и все связанные с классами возможности, такие как наследование, функции-члены, виртуальные функции, абстрактные классы и конструкторы), переопределения операторов, шаблоны, оператор::, обработку исключений, динамическую идентификацию и многое другое. Язык C++ также во многих случаях строже относится к проверке типов, чем C.

Достоинства

C++ — чрезвычайно мощный язык, содержащий средства создания эффективных программ практически любого назначения, от низкоуровневых утилит и драйверов до сложных программных комплексов самого различного назначения. В частности:

· 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, неконстантный 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 (например, std::numeric_limits <T>). 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.

 

Заключение

Операционные системы семейства UNIX обладают обширным списком преимуществ. Из многочисленной линейки представителей UNIXовых операционных систем каждый может найти именно ту систему, которая удовлетворяет его потребностям. Так же для каждого разработчика немаловажна восприимчивость системы к персонификации, путем доступности создания индивидуальных политик работы системы и написания локализированных программ, выполняющие задачи конкретной вычислительной системы. Таким средством в UNIX системах является язык программирования С++.

Из всех перечисленных достоинств языка С++, следует выделить главные его преимущества, а именно:

1. Возможность создания разноуровневых программ;

2. Максимальный контроль над аппаратными и программными ресурсами вычислительной системы;

3. Кроссплатформенность скомпилированных кодов;

4. Возможность прямого взаимодействия с различными сторонними прикладными средствами (Apache, MySQL, MSSQL,PHP и т. д.);

5. Тенденциальное развитие функционала языка в зависимости от потребностей времени;

6. Ну и наконец, язык С++ является «родным» для UNIX-подобных систем.

Из этого следует что «неразлучная пара» UNIX и C++ в тандеме предоставляют все возможности для создания гибких многофункциональных вычислительных систем различного спектра использования.

Поставленные задачи считаю выполненными, цель – достигнутой.