Программное обеспечение и его разработка - Фокс Джозеф М.

2. Язык, который будет использоваться, и стандарты, которым необходимо следовать.

3. Процесс управления преобразованием программ с языка программирования на машинный язык.

4. Инструментарий для реализации пп. 2 и 3.

Языки

Лингвисты, занимающиеся семантикой языков, до сих пор продолжают открывать в языках новые свойства. Все еще продолжаются дебаты по вопросу, что важнее — разговорный язык или язык письменный. В книге «Введение в теоретическую лингвистику» Джон Лайонс[20] отмечает, что язык — это не просто свод правил, лингв, это и не собрание всех возможных устных и письменных форм слов, но и то и другое вместе. Даже неправильно произнесенное, синтаксически неправильное выражение может быть понято. Это происходит потому, что слушатель заполняет пропуски и исправляет ошибки. К сожалению, вычислительная машина и ее транслирующая программа (ассемблер или транслятор) делают только то, что им приказывают. Даже самые хорошие трансляторы имеют весьма ограниченный интеллект. Для языков вычислительных машин синтаксические правила приобретают решающее значение.

Наверное, не очень очевиден тот факт, что процесс получения команд основывается на трех важнейших положениях:

1. Вы должны понимать процесс, для выполнения которого пишутся команды.

2. Вы должны уметь сформулировать (выразить словами) последовательность команд.

3. Вы должны выбирать такие слова, которые будут поняты вашими собеседниками.

Мы часто предполагаем, что п.1 выполняется; что это не так, мы видели в разделе, посвященном определению требований. Мы также предполагаем, что человек, который может «выполнить процесс», может и облечь его в словесную форму, — это тоже не всегда так.

Теперь обратимся к третьему пункту — написание команд для конкретного исполнителя. В нашем случае исполнителем оказывается вычислительная машина, но, прежде чем переходить к командам для вычислительных машин, я хотел бы обсудить некоторую аналогию.

Если бы я был великим нейрохирургом, я мог бы сформулировать инструкции для разрабатываемой новейшей хирургической техники, у меня не было бы трудностей по выдаче таких инструкций другим нейрохирургам. Введите в мою аудиторию обычных хирургов, и моя задача сразу усложнится. Добавьте туда студентов-первокурсников медицинского института, и я не уверен, что вообще смогу выполнить свою задачу. И так далее.

Так же и с вычислительной машиной. Словарный запас ее крайне примитивен. Заставить ее что-то сделать, сказать это на ее родном языке, называемом машинным языком, исключительно трудно. И все же мы должны осуществлять сложные логические построения именно с таким словарным запасом, поскольку только на такие слова машина и может реагировать.

Самые первые пользователи вычислительных машин сразу поняли, что вести дела таким образом невозможно, поэтому и «наняли переводчиков».

Возвращаясь к аналогии с нейрохирургией, заметим, что этот процесс выглядит так — выдающийся хирург будет теперь передавать инструкции посреднику, который переведет их на язык, доступный студентам-первокурсникам медицинских институтов.

Так же обстоит дело и с вычислительными машинами. Мы больше не заставляем программистов пользоваться машинным языком, а переводим их на работу с языком высокого уровня. Мы нанимаем в качестве переводчика ту же самую вычислительную машину, которая будет выполнять процесс после его перевода (или трансляции), и помещаем в нее программу, которая будет осуществлять перевод: либо ассемблер, либо транслятор, либо и то и другое вместе (рис. 5.31).

Рис. 5.31. Процесс перевода (трансляции).

Для того чтобы машина могла выполнить перевод, в нее должны быть введены программы ассемблера или транслятора.

Транслятор воспринимает операторы языков высокого уровня, т. е. Фортрана, Кобола, Паскаля, Бейсика, и «заставляет» вычислительную машину преобразовать эти операторы в команды на машинном языке, которые затем можно будет в свою очередь поместить в машину и выполнить с целью решить реальную задачу — например напечатать платежную ведомость.

Такой процесс выполняется по крайней мере в два этапа. В нем присутствуют этап трансляции и этап использования. Пока никто даже не приступил к созданию машины, которая могла бы сразу понимать языки высокого уровня[21].

Можно отметить, что в аналогии с выдающимся нейрохирургом он теперь не должен мучиться, объясняя свои операции на языке новичков. Так же и программисты. Языки высокого уровня позволяют им писать ближе к собственному уровню.

Мощность языка и связанные с ней трудности

Чем мощнее язык, тем труднее его изучить, так же как трудно выучить медицинскую терминологию и трудно заучивать слова с многозначной семантикой.

Рис. 5.32. Зависимость легкости обучения от мощности языка.

Если пытаться построить график зависимости легкости производства хорошего программного обеспечения от легкости обучения языку, получится нечто вроде того, что представлено на рис. 5.32.

Под хорошим программным обеспечением я подразумеваю хорошо скомпонованные, легко просматриваемые, хорошо документированные программы. Значит ли это, что нам никогда не следует пользоваться Бейсиком? Конечно, нет. Мы иногда пишем и такие программы, для которых не нужна ни легкость модификации, ни легкость расчленения.

Рис. 5.33. Третье измерение — процедурно-ориентированные языки.

Итак, выбор языка зависит от того, что мы собираемся писать. На графике не отмечены языки APL и LISP. Эти языки применяются не для построения сложного программного обеспечения, а для решения задач. Программы на машинных языках, получающиеся после трансляции с данных языков, не имеют большого значения[22]; в большинстве случаев их даже не видят и не сохраняют. Я просто не могу себе представить, чтобы на APL кто-нибудь решился строить большую систему программного обеспечения. На рис. 5.33 изображены процедурно-ориентированные языки.

ПОЯ — другой тип языков. ПОЯ означает проблемно-ориентированный язык, или, иначе, процедурно-ориентированный язык[23]. Эти языки также находятся на более высоком уровне абстракции, чем машинные языки. Их проектируют специально для решения какой-нибудь задачи или выполнения конкретной процедуры. Эти языки, следовательно, хорошо подходят именно для такого использования и не очень хорошо для других целей.

Среди этих языков заслуживают упоминания:

APL — решение задач

LISP — обработка списков

GPSS — универсальное моделирование

SIMSCRIPT — обработка текстов

ATLAS — язык министерства обороны США, применяемый в тестовом оборудовании

Целью этих языков является сокращение времени разработки программ. Делается это путем облегчения средств, с помощью которых создатель программы доводит программу до выполнения на машине. В этом смысле эти языки нельзя называть универсальными. Они реже используются при разработке регулярно используемых программ, чем при разработке программ, выполняемых либо единожды, либо очень редко.

Именно поэтому мы не будем уделять этим языкам чересчур много внимания.

Каждый язык представляет собой объединение словаря и синтаксиса. Словарь — это список слов, которые понятны транслятору. Синтаксис — это список правил расположения элементов словаря — порядок следования, знаки препинания, допустимые комбинации.