Кто был создателем языка программирования c. Как создавался Си. Модели жизненного цикла приложения

Теги: История Си, ANSI C, ISO C, C99, C11, ISO/IEC C, стандартизация си.

Истоки

С и – это "сопутствующий продукт", полученный во время создания операционной системы UNIX, которая разрабатывалась в Bell Laboratories Кеном Томпсоном, Денисом Ритчи и ко. Томпсон в одиночку написал оригинальную версию UNIX, которая работала на DEC PDP-7, одном из первых миникомпьютеров всего с 8К слов в основной памяти (в конце концов, это был 1969).

Как и остальные операционные системы того времени, UNIX был написан на ассемблере. Отладка программ на ассемблере настоящая мука и их проблематично улучшать, и UNIX не был исключением. Томпсон решил, что для дальнейшей разработки ОС необходим язык высокого уровня и придумал небольшой язык B. За основу Томпсон взял язык BCPL, язык для системного программирования, разработанный в середине 60-х. BCPL, в свою очередь, берёт начало от Алгола 60, одного из самых первых (и оказавших наибольшее влияние) языков.

Ритчи вскоре присоединился к проекту UNIX и начал писать на B. В 1970 Bell Labs приобрела для проекта PDP-11. Так как B был готов к работе на PDP-11, Томпсон переписал часть UNIX на B. В 1971 стало ясно, что B не совсем подходит для PDP-11, поэтому Ритчи начал создавать расширенную версию B. Сначала он назвал её NB (New B), но когда язык стал сильно отличаться от B, название сменили на C. Язык к 1973 стал достаточно стабилен для того, чтобы на нём можно было переписать UNIX. Переход на C обеспечил важное преимущество: переносимость. Написав компилятор C для каждой из машин в Bell Labs, команда разработчиков могла портировать на них UNIX.

Стандартизация

C продолжил развиваться в 70-х, особенно в период с 1977 по 1979, когда вышла первая книга по C. Книга "Язык программирования Си", написанная Брайаном Керниганом и Денисом Ритчи и опубликованная в 1978 стала библией программистов на Си. При отсутсвии официального стандарта эта книга – известная также как K&R, или "Белая Книга", как любят называть поклонники си – фактически стала стандартом. В 70-х программистов на C было немного и большинство из низ были пользователями UNIX. Тем не менее, в 80-х C вышел за узкие рамки мира UNIX. Компиляторы C стали доступны на различных машинах, работающих под управлением разных операционных систем. В частности, Си стал распространяться на быстро развивающейся платформе IBM PC.

Вместе с ростом популярности появились проблемы. Программисты, писавшие новые компиляторы брали за основу язык, описанный в K&R. К сожалению, в K&R некоторые особенности языка были описаны расплывчато, поэтому компиляторы часто трактовали их на своё усмотрение. Кроме того, в книге не было чёткого разделения между тем, что является особенностью языка, а что особенностью операционной системы UNIX. Ухудшало ситуацию и то, что после публикации K&R Си продолжал развиваться: в него добавлялись новые возможности и из него вырезались старые. Вскоре появилась очевидная необходимость в исчерпывающем, точном и соответствующем современным требованиям описании языка. Без такого стандарта стали появляться диалекты языка, которые мешали переносимости – сильнейшей стороне языка.

Разработка американского стандарта Си началась в 1983 под покровительством Американского Национального Института Стандартов (ANSI). После многих доработок стандарт был закончен в 1988 и формально принят в декабре 1989 как стандарт ANSI X3.159-1989. В 1990 году он был утверждён международной организацией по стандартизации (ISO) как интернациональный стандарт ISO/IEC 9899:1990. Эту версию языка обычно называют C89 или C90, для того, чтобы не путать её с оригинальной версией Си, которую обычно называют K&R C.

Язык подвергся небольшим изменениям в 1995 (изменения описаны в документе, который обычно называют Поправка 1). Более значительные изменения случились в 1999 году, когда был опубликован стандарт ISO/IEC 9899:1999. Язык, описанный в этом стандарте обычно называют C99. Термины "ANSI C", "ANSI/ISO C" и "ISO C", когда-то используемые для описания C99 из-за существования двух стандартов имеют двоякое толкование.

В 2011 году вместе с редакцией языка Си++ был выпущен стандарт C11. Несмотря на наличие стандарта 11 года, многие компиляторы до сих пор не поддерживают полностью даже версии C99, так что использование стандарта С11 будет указано явно.

Язык программирования C++

Последнее обновление: 28.08.2017

Язык программирования С++ представляет высокоуровневый компилируемый язык программирования общего назначения со статической типизацией, который подходит для создания самых различных приложений. На сегодняшний день С++ является одним из самых популярных и распространенных языков.

Своими корнями он уходит в язык Си, который был разработан в 1969-1973 годах в компании Bell Labs программистом Деннисом Ритчи (Dennis Ritchie). В начале 1980-х годов датский программист Бьерн Страуструп (Bjarne Stroustrup), который в то время работал в компании Bell Labs, разработал С++ как расширение к языку Си. Фактически вначале C++ просто дополнял язык Си некоторыми возможностями объектно-ориентированного программирования. И поэтому сам Страуструп вначале называл его как "C with classes" ("Си с классами").

Впоследствии новый язык стал набирать популярность. В него были добавлены новые возможности, которые делали его не просто дополнением к Си, а совершенно новым языком программирования. В итоге "Си с классами" был переименован в С++. И с тех по оба языка стали развиваться независимо друг от друга.

С++ является мощным языком, унаследовав от Си богатые возможности по работе с памятью. Поэтому нередко С++ находит свое применение в системном программировании, в частности, при создании операционных систем, драйверов, различных утилит, антивирусов и т.д. К слову сказать, ОС Windows большей частью написана на С++. Но только системным программированием применение данного языка не ограничивается. С++ можно использовать в программах любого уровня, где важны скорость работы и производительность. Нередко он применяется для создания графических приложений, различных прикладных программ. Также особенно часто его используют для создания игр с богатой насыщенной визуализацией. Кроме того, в последнее время набирает ход мобильное направление, где С++ тоже нашел свое применение. И даже в веб-разработке также можно использовать С++ для создания веб-приложений или каких-то вспомогательных сервисов, которые обслуживают веб-приложения. В общем С++ - язык широкого пользования, на котором можно создавать практически любые виды программ.

С++ является компилируемым языком, а это значит, что компилятор транслирует исходный код на С++ в исполняемый файл, который содержит набор машинных инструкций. Но разные платформы имеют свои особенности, поэтому скомпилированные программы нельзя просто перенести с одной платформы на другую и там уже запустить. Однако на уровне исходного кода программы на С++ по большей степени обладают переносимостью, если не используются какие-то специфичные для текущей ос функции. А наличие компиляторов, библиотек и инструментов разработки почти под все распространенные платформы позволяет компилировать один и тот же исходный код на С++ в приложения под эти платформы.

В отличие от Си язык C++ позволяет писать приложения в объектно-ориентированном стиле, представляя программу как совокупность взаимодействующих между собой классов и объектов. Что упрощает создание крупных приложений.

Основные этапы развития

В 1979-80 годах Бьерн Страуструп разработал расширение к языку Си - "Си с классами". В 1983 язык был переименован в С++.

В 1985 году была выпущена первая коммерческая версия языка С++, а также первое издание книги "Языка программирования C++", которая представляла первое описание этого языка при отсутствии официального стандарта.

В 1989 была выпущена новая версия языка C++ 2.0, которая включала ряд новых возможностей. После этого язык развивался относительно медленно вплоть до 2011 года. Но при этом в 1998 году была предпринята первая попытка по стандартизации языка организацией ISO (International Organiztion for Standartization). Первый стандарт получил название ISO/IEC 14882:1998 или сокращенно С++98. В дальнейшем в 2003 была издана новая версия стандарта C++03.

В 2011 году был издан новый стандарт C++11, который содержал множество добавлений и обогащал язык С++ большим числом новых функциональных возможностей. После этого в 2014 году было выпущено небольшое добавление к стандарту, известное также как C++14. И еще один ключевой релиз языка намечен на 2017.

Компиляторы и среды разработки

Для разработки программ на С++ необходим компилятор - он транслирует исходный код на языке С++ в исполняемый файл, который затем можно запускать. Но в настоящий момент есть очень много различных компиляторов. Они могут отличаться по различным аспектам, в частности, по реализации стандартов. Базовый список компиляторов для С++ можно посмотреть в википедии . Рекомендуется для разработки выбирать те компиляторы, которые развиваются и реализуют все последние стандарты. Так, на протяжении всего руководства преимущественно будет использоваться свободно распространяемый компилятор g++ , разработанный в рамках проекта GNU.

Также для создания программ можно использовать интегрированные среды разработки IDE, такие как Visual Studio, Netbeans, Eclipse, Qt и т.д.

Причины, послужившие созданию нового языка программирования. Основные отличия С++ от других известных языков, его положительные и отрицательные характеристики.

С++ - один из наиболее популярных языков программирования, используемый для разработки программного обеспечения, поддерживающий процедурное (при котором последовательно выполняемые команды можно собрать в подпрограммы), объектно-ориентированное (стиль кодирования, который позволяет группировать задачи в классы), обобщенное программирование (написание кода, который может быть многократно использован с объектами различных типов), сочетающий свойства высокоуровневых и низкоуровневых языков. С++ используется для создания программ, рассчитанных на выполнение определенных задач в разных сферах жизни человека, игр, драйверов, операционных систем и прочего. Он образован на основе языка С. Многие программы на С исправно работают и с компилятором С++ из-за тесной связи.

Название C++ происходит от языка программирования C, в котором унарный оператор ++ обозначает увеличение значения переменной на 1. Сначала этот язык носил имя С с классами, затем стал называться C++. После буквы С добавлено именно два плюса, потому что один образует синтаксическую ошибку в языке С, а также это имя уже было занято.

С++ возник в начале 1980-х годов. Бьёрн Страуструп, сотрудник фирмы Bell Laboratories, усовершенствовал язык С под свои нужды. То есть, изначально создание нового языка он не планировал. Но в конце 70-х годов программист начал работать над задачами теории очередей (в моделировании телефонных вызовов), он обнаружил, что попытки применения действующих тогда языков моделирования, таких, как Симула и BCPL, оказываются неэффективными, а применение высокоэффективных машинных языков слишком сложно. Так, язык Симула имеет полезные для разработки большого программного обеспечения возможности, но все работает чересчур медленно, а язык BCPL достаточно быстр, но сильно близок к низкоуровневым языкам, он не подходит для разработки больших программ.

По объяснению Страуструпа, для создания нового языка программирования самой лучшей основой послужил язык С, так как он универсален, прост, переносим, быстр и функционален в исполнении многих задач, стыкуется со средой программирования UNIX. Страуструп добавил к С возможность работы с типами данных (классами) и объектами. Благодаря быстродействию С практические задачи моделирования оказались доступными для решения по времени разработки и вычислений. В первую очередь в C были добавлены типы данных, их наследование, проверка типов и аргументы по умолчанию. Первые версии языка, изначально называвшегося Си с классами, стали доступны с 1980 года. Затем Страуструп создал компилятор cfront, который перерабатывал код С++ в код простого С, что позволило сразу применять его на практике.

Язык стал невероятно популярен. К 1983 году в него были добавлены различные константы, виртуальные функции, ссылки, перегрузка функций и операторов, контроль пользователя над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев //. В 1985 году вышло издание Языка программирования C++, это было первое описание языка, что из-за отсутствия официального стандарта было очень важно. В 1989 году состоялся выход второй версии C с новыми возможностями наследования, функциями и классами. В 1998 году был утвержден международный стандарт языка C++. Он является свободным, никто не обладает правом на владение им.

Стандарт C++ состоит из двух основных частей: описание стандартного сборника подпрограмм или объектов, используемых для разработки программ, и описание ядра языка. Кроме того, существует огромное количество нестандартных библиотек C++ . В программах на C++ можно использовать многие библиотеки C.

Нововведениями C++ в сравнении с C являются:

Поддержка объектно-ориентированного программирования;

Поддержка обобщённого программирования;

Новые типы данных;

Исключения - реакции программы на ошибки;

Пространства имён (хранилища для группировки уникальных идентификаторов);

Встраиваемые функции;

Перегрузка операторов (существования в одной области видимости нескольких различных вариантов применения оператора);

Дополнения к стандартной библиотеке.

Также часто сравниваются Java и C++ как языки, которые унаследовали синтаксис Си, несмотря на большие различия на всех уровнях. Java используется в конкретном секторе промышленности: безопасный язык с низким порогом вхождения для разработки прикладных приложений широкого рынка с высокими показателями адаптации к другой среде. С++ претендует на универсальное применение во всех задачах для всех категорий программистов, но не удовлетворяет в полной мере требованиям ни одной из заявленных сфер применимости. Базовая библиотека С++ в сравнении с Java имеет меньше ресурсов, но предоставляет свободу выбора сторонних библиотек.

Дальнейшее развитие языка будет идти путем дополнения в существующие стандартные библиотеки. Планом развития С++ на будущее является расширение обобщенного программирования.

ЛИТЕРАТУРА

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/C%2B%2Bhttp://articles.org.ru/web/specperl.php

2. Бьёрн Страуструп. Язык программирования C++. Специальное издание = The C++ programming language. Special edition. М.: Бином-Пресс, 2007. 1104 с. ISBN 5-7989-0223-4

Несколько ссылок и цитат про первые компиляторы C, B, BCPL, AED-0, Bootstrap Compiler; и о том, как компилировался первый компилятор новых языков

История компилятора BCPL и AED-0

BCPL was designed by Martin Richards in the mid-1960s while he was visiting MIT, and was used during the early 1970s for several interesting projects, among them the OS6 operating system at Oxford , and parts of the seminal Alto work at Xerox PARC . We became familiar with it because the MIT CTSS system on which Richards worked was used for Multics development. The original BCPL compiler was transported both to Multics and to the GE-635 GECOS system by Rudd Canaday and others at Bell Labs ; during the final throes of Multics"s life at Bell Labs and immediately after, it was the language of choice among the group of people who would later become involved with Unix.

BCPL was intended to be portable. Portability is achieved by bootstrapping the runtime system a number of times so that it eventually implements the compliler"s output language. This language is called OCODE. OCODE is similar to a high-level assembly language… also defined in such a way that it could be translated into the machine language of most processors.…
In the book on BCPL , Richards and Whitby-Strevens define a second low-level intermediate language called Intcode. Intcode is an extremely simple language that can be used to bootstrap OCODE.… The BCPL system was distributed in OCODE form.

Таким образом, для запуска компилятора BCPL, который распространялся в кодах OCODE и компилировал программы с BCPL в OCODE, требовался транслятор OCODE. Транслятор OCODE написан на Intcode, а Intcode уже достаточно прост для реализации без языков высокого уровня (единицы дней для ассемблера и интерпретатора Intcode на новой машине; хотя реализация Intcode на самом BCPL тоже возможна). Осталось лишь скомпилировать первый компилятор BCPL, написанный на BCPL в OCODE https://www.bell-labs.com/usr/dmr/www/bcpl.html :

Richards"s first BCPL compiler was written using the 6-bit BCD character set on CTSS, and adapted shortly thereafter to use the characters available on the IBM "golf-ball" 1050 and 2741 terminals.

BCPLCTSS contains the version of the BCPL compiler as it was in June 1968 running on CTSS at MIT"s Project MAC. It also contains a modification of this compiler that runs under the current 64-bit Cintcode BCPL System. Click BCPLCTSS.html to obtain a copy.
I have typed in the source code from IBM golf ball listing of the compiler dating back to between February and June 1968.

BCPL was initially similar to this subset of CPL used in the encoding of the CPL compiler. An outline of BCPL’s main features first appeared in my PhD thesis in 1966 but it was not fully designed and implemented until early the following year when I was working at Project MAC of the Massachussetts Institute of Technology. Its first implementation was written in Ross’s Algol Extended for Design (AED-0) which was the only language then available on CTSS, the time sharing system at Project MAC, other than LISP that allowed recursion.

Немного истории AED-0 есть на странице http://groups.csail.mit.edu/mac/projects/studentaut/DR%20HK%20Bio.htm и Compiler Construction. LNCS 21, isbn 3662215497 page 470 (1974) - компилятор AED-0 был переписан на язык AED-0 лишь к концу 1964 года, а в 1963 году заработал изначальный компилятор AED-0 для IBM 7094 (фото), написанный на неуточненном "bootstrap compiler language"

He started programming in July 1952 on the MIT Whirlwind computer and later, through collaboration of his MIT Computer-Aided Design Project with MIT’s Project Mac, on the pioneering Compatible Time-Sharing System (CTSS).… 1962 - 1969: MIT Computer-Aided Design Project (with Project MAC), first software engineering language (AED, Algol Extended for Design)
AED-0 is a high level language developed by the M.I.T. Computer-Aided Design Project. It is based on ALGOL60 and is aimed at providing a convinient and effective language for creating specialized computer aided design systems for a wide variety of application areas. The original AED-0 compiler written in a bootstrap compiler language became operational on an IBM 709 machine in 1963. Subsequently, it was moved to CTSS of M.I.T. Project MAC operating on an IBM 7094. Further developments were made in this system to produce a fairly stable language by late 1964. By this time, the compiler existed in its own language and all further system changes and improvements were carrier out in AED-0 itself.

… Part 1 of the manual describes the AED-0 language proper, including descriptions of several subroutine packages which extend the features of the language beyond the forms derived from Algol-60 syntax.

Идеи, которые привели к созданию AED описываются Ross в Richard L. Wexelblat. History of Programming Languages. Chapter VI APT Session. "Origins of the apt language for automatically programmed tools", 1978

Немного об AED-0 есть в отчете Project MAC "VERBAL AND GRAPHICAL LANGUAGE FOR THE AED SYSTEMI A PROGRESS REPORT" MAC-TR-4
http://publications.csail.mit.edu/lcs/pubs/pdf/MIT-LCS-TR-004.pdf#page=8

THE AED-0 COMPILER
It was found that no existing compiler could provide an efficient mechanization of the plex concept so that in the Spring of 1963 the Project undertook to construct a compiler incorporating the techniques proposed for the Computer-Aided Design System itself as the first major step toward accomplishing the goals of the Project. Prior to that time plex programming had been carried out using an experimental compiler called the Bootstrap Compiler, which also was written by the Project, both for educational experience and as an experimental tool. The AED-0 Compiler was originally written in the Bootstrap Compiler language, but recently the resulting system has been disassembled from binary machine code back into FAP assembly language and a great many changes and improvements to the AED-0 Compiler have been made so that now it is available as a public command in the Project MAC Time-Sharing System. AED-0 language at present consists of Algol-60, with some features omitted, and others for plex programming added. The compiler is very efficient and flexible and compiles very good machine code in most cases. The compiler is based directly on the plex concepts described 1 above.

По языку Bootstrap Compiler информации еще меньше, чем по AED-0. Есть отдельные упоминания в http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/681342.pdf Project MAC Progress Report IV (July 1966 to July 1967) и интервью Росса
http://conservancy.umn.edu/bitstream/handle/11299/107611/oh178dtr.pdf?sequence=1 An Interview with DOUGLAS T. ROSS, 1989:

… AED releases, and also from the beginning, AED was a machine independent software engineering job. In fact, we started out in parallel on the 709 and the TX-0, before MAC was even thought of, you see. That was actually the Bootstrap Compiler--in which we first wrote AED . Then it was that first AED Compiler that we had up and running here within two weeks of Project MAC opening its doors.…
I backed out of the theoretically-beautiful and clean way that we originally were generating AED code and had the whole compiler back-end redone. We did what we called a disassembly. We took the machine code of the compiler, itself, (just a bit- map of memory essentially) and went back as though it had been written in the FAP assembly language, then came back out and reassembled the whole thing so that it would be easier to do patches. Then we changed the whole code-generation part of the compiler to generate the standard (what was called the BBS format of machine-language representation, so that whatever came out of our compiler would fit into the standards that they"d adopted for Project MAC.

Не все компиляторы начинались с компиляторов:
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_compiler_construction#First_compilers
http://en.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_(compilers%29

The first compiler was written by Grace Hopper, in 1952, for the A-0 System language. The term compiler was coined by Hopper. The A-0 functioned more as a loader or linker than the modern notion of a compiler. The first autocode and its compiler were developed by Alick Glennie in 1952 for the Mark 1 computer at the University of Manchester and is considered by some to be the first compiled programming language. The FORTRAN team led by John W. Backus at IBM is generally credited as having introduced the first complete compiler, in 1957. The first FORTRAN compiler took 18 person-years to create.
The first ALGOL 58 compiler was completed by the end of 1958 by Friedrich L. Bauer, Hermann Bottenbruch, Heinz Rutishauser, and Klaus Samelson for the Z22 computer. Bauer et al. had been working on compiler technology for the Sequentielle Formelubersetzung (i.e. sequential formula translation) in the previous years.…
The COBOL compiler for the UNIVAC II was probably the first to be written in a high-level language, namely FLOW-MATIC, by a team led by Grace Hopper.

И чуть ниже там же - пример компилятора языка, написанного на этом же языке и запускаемого на интерпретаторе языка:

Building a self-hosting compiler is a bootstrapping problem, i.e. the first such compiler for a language must be either hand written machine code or compiled by a compiler written in another language, or compiled by running the compiler in an interpreter.…
Another early self-hosting compiler was written for Lisp by Tim Hart and Mike Levin at MIT in 1962. They wrote a Lisp compiler in Lisp, testing it inside an existing Lisp interpreter. Once they had improved the compiler to the point where it could compile its own source code, it was self-hosting.…
Forth is an example of a self-hosting compiler. The self compilation and cross compilation features of Forth are commonly confused with metacompilation and metacompilers.

Благодаря чему сложился такой статус языка С? Исторически этот язык неотделим от операционной системы Unix, которая в наши дни переживает свое второе рождение. 60-е годы были эпохой становления операционных систем и языков программирования высокого уровня. В тот период для каждого типа компьютеров независимо разрабатывались ОС и компиляторы, а нередко даже свои языки программирования (вспомним, например, PL/I). В то же время, общность возникающих при этом проблем уже стала очевидной. Ответом на осознание этой общности стала попытка создать универсальную мобильную операционную систему, а для этого понадобился не менее универсальный и мобильный язык программирования. Таким языком стал С, а Unix стала первой ОС, практически полностью написанной на языке высокого уровня.

Тесная связь с Unix дала языку С такой полигон для обкатки, какого не было в то время ни у одного другого языка. Задачи системного программирования по праву считались в то время самыми сложными в отрасли. В большинстве своем они были настолько машинно-зависимыми, что многие вообще не мыслили их решение иначе, чем на ассемблере. Языки высокого уровня предназначались для прикладного программирования и лишь очень ограниченно реализовывали функции, необходимые для системных работ, причем зачастую только для определенного типа машин.

Язык С с самого начала создавался так, чтобы на нем можно было писать системные задачи. Создатели С не стали разрабатывать абстрактную модель исполнителя языка, а просто реализовали в нем те возможности, в которых более всего нуждались в практике системного программирования. Это в первую очередь были средства непосредственной работы с памятью, структурные конструкции управления и модульная организация программы. И по сути больше ничего в язык включено не было. Все остальное было отнесено в библиотеку времени исполнения. Поэтому недоброжелатели иной раз отзываются о языке С как о структурном ассемблере. Но что бы они ни болтали, подход оказался очень удачным. Благодаря ему был достигнут новый уровень по соотношению простоты и возможностей языка.

Есть, впрочем, еще один фактор, определивший успех языка. Создатели очень умело разделили в нем машинно-зависимые и независимые свойства. Благодаря этому большинство программ удается писать универсально - их работоспособность не зависит от архитектуры процессора и памяти. Немногочисленные же аппаратно-зависимые части кода можно локализовать в отдельных модулях. А пользуясь препроцессором, можно создавать такие модули, которые при компиляции на разных платформах будут порождать соответствующий машинно-зависимый код.

Много споров вызывал синтаксис языка С. Примененные в нем приемы сокращения записи при неумеренном использовании могут сделать программу совершенно нечитаемой. Но, как говорил Дейкстра, - средства не виноваты в том, что их безграмотно используют. На самом же деле, предложенные в С сокращения синтаксиса соответствуют наиболее часто встречающимся на практике стереотипным ситуациям. Если считать сокращения идиомами для выразительного и компактного представления таких ситуаций, то польза от них становится безусловной и очевидной.

Итак, С возник как универсальный язык системного программирования. Но он не остался в этих рамках. К концу 80-х годов язык С, оттеснив Fortran с позиции лидера, завоевал массовую популярность среди программистов во всем мире и стал использоваться в самых различных прикладных задачах. Немалую роль здесь сыграло распространение Unix (а значит и С) в университетской среде, где проходило подготовку новое поколение программистов.

Как и все языки, С постепенно совершенствовался, но большинство усовершенствований не носило радикального характера. Наиболее существенным из них, пожалуй, следует считать введение строгой спецификации типов функций, которая значительно повысила надежность межмодульного взаимодействия на С. Все такие усовершенствования были в 1989 году закреплены в стандарте ANSI который и поныне определяет язык С.

Но если все так безоблачно, то почему же еще продолжают использоваться все остальные языки, что поддерживает их существование? Ахиллесовой пятой языка С стало то, что он оказался слишком низкоуровневым для тех задач, которые поставили на повестку дня 90-е годы. Причем у этой проблемы есть два аспекта. С одной стороны, в язык были встроены слишком низкоуровневые средства - прежде всего это работа с памятью и адресная арифметика. Недаром смена разрядности процессоров очень болезненно отражается на многих С-программах. С другой стороны, в С недостает средств высокоуровневых - абстрактных типов данных и объектов, полиморфизма, обработки исключений. Как следствие, в программах на С техника реализации задачи часто доминирует над ее содержательной стороной.

Первые попытки исправить эти недостатки стали предприниматься еще в начале 80-х годов. Уже тогда Бьерн Страуструп в AT&T Bell Labs стал разрабатывать расширение языка С под условным названием. Стиль ведения разработки вполне соответствовал духу, в котором создавался и сам язык С, - в него вводились те или иные возможности с целью сделать более удобной работу конкретных людей и групп. Первый коммерческий транслятор нового языка, получившего название C++ появился в 1983 году. Он представлял собой препроцессор, транслировавший программу в код на С. Однако фактическим рождением языка можно считать выход в 1985 году книги Страуструпа. Именно с этого момента C++ начинает набирать всемирную популярность.

Главное нововведение C++ - механизм классов, дающий возможность определять и использовать новые типы данных. Программист описывает внутреннее представление объекта класса и набор функций-методов для доступа к этому представлению. Одной из заветных целей при создании C++ было стремление увеличить процент повторного использования уже написанного кода. Концепция классов предлагала для этого механизм наследования. Наследование позволяет создавать новые (производные) классы с расширенным представлением и модифицированными методами, не затрагивая при этом скомпилированный код исходных (базовых) классов. Вместе с тем наследование обеспечивает один из механизмов реализации полиморфизма - базовой концепции объектно-ориентированного программирования, согласно которой, для выполнения однотипной обработки разных типов данных может использоваться один и тот же код. Собственно, полиморфизм - тоже один из методов обеспечения повторного использования кода.

Введение классов не исчерпывает всех новаций языка C++. В нем реализованы полноценный механизм структурной обработки исключений, отсутствие которого в С значительно затрудняло написание надежных программ, механизм шаблонов - изощренный механизм макрогенерации, глубоко встроенный в язык, открывающий еще один путь к повторной используемости кода, и многое другое.

Таким образом, генеральная линия развития языка была направлена на расширение его возможностей путем введения новых высокоуровневых конструкций при сохранении сколь возможно полной совместимости с ANSI С. Конечно, борьба за повышение уровня языка шла и на втором фронте - те же классы позволяют при грамотном подходе упрятывать низкоуровневые операции, так что программист фактически перестает непосредственно работать с памятью и системно-зависимыми сущностями. Однако язык не содержит механизмов, вынуждающих разработчика правильно структурировать программу, а авторы не выпустили никаких систематических рекомендаций по использованию его довольно изощренных конструкций. Не позаботились они своевременно и о создании стандартной библиотеки классов, реализующей наиболее часто встречающиеся структуры данных.

Все это привело к тому, что многие разработчики вынуждены были сами исследовать лабиринты языковой семантики и самостоятельно отыскивать успешно работающие идиомы. Так, например, на первом этапе развития языка многие создатели библиотек классов стремились построить единую иерархию классов с общим базовым классом Object. Эта идея была заимствована из Smalltalk - одного из наиболее известных объектно-ориентированных языков. Однако она оказалась совершенно нежизнеспособной в C++ - тщательно продуманные иерархии библиотек классов оказывались негибкими, а работа классов - неочевидной. Для того чтобы библиотеками классов можно было пользоваться, их приходилось поставлять в исходных текстах.

Появление темплетных классов и вовсе опровергло это направление развития. Наследованием стали пользоваться только в тех случаях, когда требовалось порождение специализированной версии имеющегося класса. Библиотеки стали составляться из отдельных классов и небольших несвязанных друг с другом иерархий. Однако на этом пути стало снижаться повторное использование кода, так как в C++ невозможно полиморфное использование классов из независимых иерархий. Повсеместное же применение темплетов ведет к недопустимому росту объема скомпилированного кода - не будем забывать, темплеты реализуются методами макрогенерации.

Один из тяжелейших недостатков C++, унаследованный им от синтаксиса С, состоит в доступности компилятору описания внутренней структуры всех использованных классов. Как следствие, изменение внутренней структуры представления какого-нибудь библиотечного класса приводит к необходимости перекомпиляции всех программ, где эта библиотека используется. Это сильно ограничивает разработчиков библиотек в части их модернизации, ведь, выпуская новую версию, они должны сохранять двоичную совместимость с предыдущей. Именно эта проблема заставляет многих специалистов считать, что C++ непригоден для ведения больших и сверхбольших проектов.

И все же, несмотря на перечисленные недостатки и даже на неготовность стандарта языка (это после пятнадцати с лишним лет использования!), C++ остается одним из наиболее популярных языков программирования. Его сила прежде всего в практически полной совместимости с языком С. Благодаря этому программистам C++ доступны все наработки, выполненные на С. При этом C++ даже без использования классов привносит в С ряд настолько важных дополнительных возможностей и удобств, что многие пользуются им просто как улучшенным С.

Что касается объектной модели C++, то пока ваша программа не стала очень большой (сотни тысяч строк), ею вполне можно пользоваться. Наметившаяся в последнее время тенденция перехода к компонентному программному обеспечению только усиливает позиции C++. При разработке отдельно взятых компонентов недостатки C++ еще не проявляются, а связывание компонентов в работающую систему производится уже не на уровне языка, а на уровне операционной системы.

В свете всего сказанного перспективы C++ не выглядят мрачными. Хотя и монополия на рынке языков программирования ему не светит. Пожалуй, с уверенностью можно утверждать только то, что еще одной модернизации-расширения этот язык не переживет. Недаром, когда появилась Java, на нее обратили столь пристальное внимание. Язык, близкий по синтаксису к C++, а значит, кажущийся знакомым многим программистам, был избавлен от наиболее вопиющих недостатков C++, унаследованных им из 70-х годов. Однако не похоже, чтобы Java справлялась с возлагаемой на нее некоторыми ролью.

Особая роль языков C/C++ в современном программировании практически лишает смысла приведение конкретных адресов в Интернете, где можно найти материалы по ним. Таких мест просто слишком много. Однако, если интересно подробнее познакомиться с эволюцией C++, то начните с небольшой статьи http://citforum.syzran.ru/programming/prg96/76.shtml .

Александр Сергеев, [email protected]
Статья из журнала BYTE/Россия, Март 2000

Для того, чтобы наглядно продемонстрировать использование описанных языков на практике нами была выбрана задача, в которой требовалось ввести со стандартного ввода или из файла ряд целых чисел, а затем вывести только нечетные из них, причем в обратном порядке следования. Это одна из простейших задач, которая существенным образом требует для своего решения работы с массивами, циклами, ветвлением и вводом/выводом, а также позволяет продемонстрировать вызовы подпрограмм. При этом она обозрима и легко воспринимается.

Листинг 1. С

1 #include /* Подключаем функции ввода-вывода */ 2 3 void main(void) 4 { 5 int М; /* Массив из 10 целых, счет с 0 */ 6 int N; 7 for (N=0; N<10; ++N) /* Вводим не более 10 чисел */ 8 if (EOF == scanf ("%d, M+N)) 9 break; /* Если конец файла, прерываем цикл */ 10 11 for (-N; N>=0; --N) /* Проходим массив в обратном */ 12 if (M[N]%2) /* порядке и выводим нечетные */ 13 printf("%d\n", M[N]); 14 }

Строка 3. В C/C++ выполнение программы всегда начинается с функции main.
Строки 7 и 11. В заголовке цикла через точку с запятой указываются начальная установка, условие продолжения и правило пересчета параметра цикла. Операции ++ и -/- - известнейшие из сокращений языка С, означающие инкремент и декремент переменной, то есть увеличение и уменьшение ее значения на единицу.
Строка 8. Функция scanf вводит по формату, заданному первым параметром, значения переменных, адреса которых заданы остальными параметрами. Здесь адрес, куда вводится значение, вычисляется с помощью адресной арифметики, к адресу расположения массива М прибавляется смещение на N элементов. Тот же эффект можно получить, записав &M[N] .
Строка 12. Операция % вычисляет остаток от деления. Условие оператора if считается выполненным, если численное значение выражения отлично от нуля.
Строка 13. Функция printf - печать по формату действует аналогично scanf , но вместо адресов ей передаются значения, подлежащие выводу.

1 #include 2 3 template class Array 4 { 5 public: Array (T Size=1) : M (new T), N(Size), n(0) {} 6 Array (void) { delete М;} 7 T Count (void) const { return n; } 8 T operator (int i) const { return M[i]; } 9 void Add (Т Data); 10 private: 11 T* М; // Адрес распределенной памяти 12 int N, n; // N - распределено; n - использовано 13 }; 14 15 template void Array::Add(T Data) 16 { if (N-n) // Если использовано все распределенное 17 { int* P = new T; // место, распределим побольше 18 for (int i=0; i A; // Массив целых переменного размера 28 while (1) // Бесконечный цикл 29 { int N; 30 cin >> N; // cin - стандартный поток ввода 31 if (cin.eof()) break; // Выход из цикла по концу файла 32 A.Add(N); // Добавляем введенное число в массив 33 } 34 for (int N=A.Count()-1; N>=0; --N) // Проходим по массиву 35 if (A[N]%2) 36 cout <, и освободит память

Строки 3-13. Объявляется темплетный класс Аrray с параметром Т . Он представляет собой массив переменного размера объектов типа Т . Конечно, в нашей задаче нет никакой необходимости использовать темплетный класс. Однако нам хотелось продемонстрировать, как на C++ создается полиморфная структура данных, способная работать с любым типом элементов.
Строка 5. Конструктор класса. В нем инициализируется представление объекта. Например, в поле М заносится адрес блока памяти, заказанного операцией new T .
Строка 8. Пример перегрузки операции . Функция operator будет вызываться, когда квадратные скобки будут появляться справа от объекта класса Array .
Строка 9. Эта функция основная в реализации. Она добавляет элементы в массив, расширяя его при необходимости. Поскольку она сложнее остальных, ее определение вынесено из описания класса. Функции, описанные в теле класса, реализуются в C++ не вызовом, а inline-подстановкой. Это ускоряет работу программы, хотя увеличивает ее размер.
Строки 15-24. Определение функции Аrrау::Add(T) (между прочим, это ее полное имя).
Строка 27. Создаем объект типа Array . Темплет Аггау параметризируется типом int .