Вводная лекция

Работа программной системы над текстом программ

Теперь разберем по очереди, как подготавливается к исполнению и исполняется каждый текст программ, рассмотренных в предыдущем параграфе.

Пояснение к программе 1.1.

/* Язык C:*/
#include <stdio.h>
int main(void)
  {printf("Прювет Волку!");
   return 0;}

Строка

#include <stdio.h>

отражает то, что написанный текст программы должен быть расширен путем вставки вместо этой строки текста, именуемого stdio.h, и уже такой расширенный текст подается транслятору (одно из правил формирования текстов программ на языке С). Таким образом, stdio.h является библиотекой периода трансляции. Фактически stdio.h содержит все то, что нужно для организации ввода и вывода данных, описывая компоненты библиотеки периода исполнения.

Текст после #include <stdio.h> - это описание функции без параметров, которая возвращает целое (ее заголовок - int main (void) ), и печатает строку:

printf ("Прювет Волку!");.

После обработки этого текста транслятором, в частности, подключается библиотечная функция периода исполнения printf, описание которой взято из stdio.h.

Пояснение к программе 1.2.

//  Java:
public class HelloWorld {
  public static void main (
   String[] args) {
    System.out.println(
     "Прювет Волку!");
             }}

Строка

public class HelloWorld

Текст на языке Java указывает на то, что программа является публичным (доступным всем) классом, который именуется HelloWorld. К этому классу можно будет обращаться для исполнения содержащихся в нем действий. Внутри класса HelloWorld определяется функция static void main, с которой начинаются вычисления. А внутри нее происходит обращение к системным средствам вывода строк, содержащимся в классе System.out:

System.out.println("Прювет Волку!");

Это обращение делается из объявляемой функции main.

Пояснение к программе 1.3.

(*  Pascal:*)
program First (Output);
begin
writeln('Прювет Волку!')
end.
(*PASCAL*)
PROGRAM FIRST (OUTPUT);
BEGIN
WRITELN('Прювет Волку!')
END.

Последние два текста на стандартном^{3Мы специально не воспользовались здесь расширениями, предлагаемыми, например, Delphi, чтобы четко представить разницу между эталонным, или стандартным, языком и его диалектами. Диалекты существуют лишь в контексте данной машины и транслятора .} языке Pascal, даже с точки зрения синтаксиса,- одна и та же программа. Из этого видно, что в языке не различаются заглавные и строчные буквы. Эта особенность восходит к использованию примитивных печатающих устройств, для которых не было такого различия.

Возможность печатать что-либо для языка Pascal обусловлена указанием Output в заголовке программы, который подключает соответствующую библиотеку периода исполнения и инициализирует ее.

Пояснение к программе 1.4.

Алгол 68: 
begin
println(`Прювет Волку!')
end
comment  Русский Алгол 68 comment
начало
    печатать(`Прювет Волку!')
конец
comment  Еще два представления comment
(println(`Прювет Волку!'))
(печатать(`Прювет Волку!'))

Алгол 68 демонстрирует четыре текста одной и той же программы. В языке предусмотрены и варианты нотации для национальных алфавитов (сравните первый и второй тексты), и возможности скорописи (сравните первый и третий тексты).

Для этого языка постулируется существование стандартного вступления и заключения, которые окружают написанный текст. Считается, что исходным текстом для трансляции является то, что получится в результате соединения текста вступления, текста, написанного программистом, и текста заключения. Здесь прослеживается аналогия с #include языка С, но название файла, который должен расширять написанный текст, явно не задается.

Пояснение к программе 1.5.

( PRINT "Прювет Волку!")

Программа на языке Lisp представляет собой функцию PRINT с аргументом "Прювет Волку!". Вычисление этой функции - так называемое S-выражение, представляющее аргумент самой функции. В данном случае это "Прювет Волку!". При вычислении PRINT возникает побочный эффект, действие, которое сопровождает получение значения. В данном случае это печать аргумента функции, т. е. требуемое действие. Приведенная программа распечатает строку дважды: первый раз, когда выполняется указанный побочный эффект, второй - из-за следующей причины. Лисп- программа всегда завершает свои вычисления распечаткой значения функции, полученного в качестве результата. S-выражение "Прювет Волку!" и есть тот самый результат.

Пояснение к программе 1.7.

$ENTRY GO{=<Prout 'Прювет Волку!'>};

Программа на Рефале представляет из себя функцию Go. Эта функция работает с полем зрения, которое уже не может быть прямо представлено как совокупность ячеек вычислителя. Она проверяет, что поле зрения пусто, и подставляет вместо пустого выражения то, что идет справа от знака равенства: вызов стандартной функции, печатающей строку и опять очищающей поле зрения. В поле зрения функций больше не осталось, программа заканчивает работу, а поскольку поле зрения пусто, больше ничего не печатается.

Пояснение к программе 1.8.

:-Print('Прювет Волку!');

Программа на языке Prolog представляет собой цель, которая должна быть достигнута. В типичной ситуации в поле зрения имеются также данные, необходимые для достижения цели, в простейшем случае таких данных не нужно. Вызывается стандартная функция, которая печатает строку и исчезает. Недостигнутых целей более не остается, программа завершает работу.

На этом примере можно заметить общие черты языков Prolog и Рефал. Оба они имеют дело сразу со сложными данными и не связаны напрямую с физическим строением машинной памяти.

Мы видим, что действия, предписываемые языком, совершенно по-разному достигают одних и тех же целей. С чем это связано? Каждый язык определяет свою модель вычислений. Иногда эти модели довольно близки, несмотря на существенные различия в изобразительных средствах языков. Для таких языков программист, по существу, пишет одно и то же, и функции систем программирования близки. Различия в оформлении связаны, в частности, с тем, как соотносится программа с ее окружением и как задаются общие для всех программ действия. Именно поэтому мы внесли наиболее распространенные языки, имеющих близкие модели вычислений, в список традиционных языков.

Существенные различия моделей вычислений возникают в случае разного устройства данных, с которыми работают программы (сравните, например, C и Рефал). Но стоит помнить, что одна и та же модель вычислений на разных вычислительных машинах и в разных операционных средах реализуется по-разному. Могут быть различны разрядные сетки, способы представления чисел и способы вызова процедур. Пожалуй, учет операционной среды для переносимости программного обеспечения осуществлен лишь в языке Ada, который является стандартом для Министерства обороны США.