Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

История возникновения и развития языка программирования Cи (С++) и Java

Содержание:

Введение

В наше время довольно велико значение информационных технологий. На сегодняшний момент тяжело представить нашу жизнь без компьютера и Интернета. Но для того, чтобы были созданы программы, необходимы языки программирования.

Программист в данное время, является одной из самых важных профессий, и ее важность будет возрастать. Так обуславливается личный интерес исследователей к данной тематике. Это и обуславливает актуальность темы работы. Прогресс компьютерных технологий определяет процесс появления различных новых знаковых систем для того, чтобы записывались алгоритмы, то есть языки программирования. Смыслом появления такого языка является оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращающий в алгоритм данный набор.

Языку программирования свойственные две связанные между собой цели: он дает программисту аппарат для того, чтобы задать действия, которые должны быть выполнены, и формируются концепции, используемые программистом, размышляя о том, что делать. Ответом на первую цель является язык, который настолько «близкий к машине», что все основные машинные аспекты могут легко и просто быть использованы для программиста очевидным образом.

Для ответа на вторую цель идеальным является язык, который настолько «близкий к решаемой задаче», чтобы её концепция решения может быть выражена коротко и прямо.

В настоящее время Cи считают господствующим языком, который используют для того, чтобы разработать коммерческие программные продукты. Этот язык приобрёл огромную популярность во всём мире и оказал значительное влияние на многие другие языки программирования. Именно он является предшественником таких языков, как C++, C#, Java; менее известных (например J#).

Компания Microsoft для разработки родного языка к своей платформе .Net выбрала именно Си-подобный синтаксис. Что ни говори, но язык Си серьезно изменил жизнь программистов прошлого века и стал де-факто в области низкоуровневого программирования, оставив ассемблеру только те места, где производительность имела критическое значение.

За последние годы данное господство поколебалось так как были аналогичные претензии от такого языка как Java, но при этом общественное мнение качнулось в другую сторону, и множество из программистов, которые бросили C++ ради Jаvа, за последнее время вернулись к своей прежней привязанности. При этом оба языка являются похожими, что, если вы изучаете один из них, то автоматически усваиваете 90% другого.

Цель работы: Изучить историю возникновения и развития языка программирования Си (C++) и Java.

Для того, чтобы достигнуть эту цель необходимо было решить такие задачи:

- Изучить источники информации по теме;

- Узнать историю языков Си (C++) и Java;

- Рассмотреть развитие языков Си (C++) и Java;

Объект исследования: Языки программирования Си (C++) и Java.

Предмет исследования: История, структура, польза, потенциал таких языков программирования, как Си (C++) и Java.

Выполненная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

1. История возникновения и развития языка программирования Си (С++)

1.1. Развитие и создание языка Си (С++)

История создания и развития языков программирования довольно захватывающая и интересная тема. Рассмотрим же основные этапы становления этой важнейшей сферы деятельности и вспомним некоторые языки программирования, которые в свое время сыграли решающую роль в развитии всей ИТ-индустрии.

Популярность языка программирования Си трудно переоценить, особенно вспоминая его былые заслуги. Наверное, каждый разработчик, как минимум, знает о его существовании, и, как максимум, пробовал на нем программировать. Си является предшественником таких языков, как C++, Objective-C, C#, Java.

Компания Microsoft для разработки родного языка к своей платформе .Net выбрала именно Си-подобный синтаксис. Более того, на Си написано множество операционных систем.

Конечно, Си не идеален: создатели языка – Кен Томпсон и Деннис Ритчи – долгое время дорабатывали его. Стандартизация Си продолжается до сих пор. Он существует более 45 лет и активно используется.

С ним часто ассоциируют не один, а два языка программирования — C/C++. Однако ниже речь пойдет именно о «чистом» Си.

Язык Си восходит корнями к языку ALGOL (расшифровывается как ALGorithmic Language), который был создан в 1958 году совместно с комитетом Европейских и Американских учёных в сфере компьютерных наук на встрече в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Язык был ответом на некоторые недостатки языка FORTRAN и попыткой их исправить. Кроме того, разработка Си тесно связана с созданием операционной системы UNIX, над которой также работали Кен Томпсон и Деннис Ритчи.

Проект МАС (Multiple Access Computer, Machine-Aided Cognition, Man and Computer) начался как чисто исследовательский в MIT в 1963 году.
В рамках проекта МАС была разработана операционная система CTSS (Compatible Time-Sharing System). Во второй половине 60-х было создано несколько других систем с разделением времени, например, BBN, DTSS, JOSS, SDC и Multiplexed Information and Computing Service (MULTICS) в том числе.

Multics – совместная разработка MIT, Bell Telephone Laboratories (BTL) и General Electric (GE) по созданию ОС с разделением времени для компьютера GE-645. Последний компьютер под управлением Multics выключили 31 октября 2000 года.^[1]

Однако BTL отошел от этого проекта еще в начале 1969 года.

Некоторые его сотрудники (Кен Томпсон, Деннис Ритчи, Стью Фельдман, Дуг МакИлрой, Боб Моррис, Джо Оссанна) захотели продолжить работу самостоятельно. Томпсон работал над игрой Space Travel на GE-635. Ее написали сначала для Multics, а потом переписали на Фортране под GECOS на GE-635. Игра моделировала тела Солнечной системы, а игроку надо было посадить корабль куда-нибудь на планету или спутник.

Ни софт, ни железо этого компьютера не годились для такой игры. Томпсон искал альтернативу, и переписал игру под бесхозный PDP-7. Память была объемом 8К 18-битных слов, и еще был процессор векторного дисплея для вывода красивой для того времени графики.

Томпсон и Ритчи полностью вели разработку на кросс-ассемблере на GE и переносили код на перфолентах. Томпсону это активно не нравилось, и он начал писать ОС для PDP-7, начиная с файловой системы. Так появилась UNIX.

PDP-7 UNIX также положил начало высокоуровневому языку B, который создавался под влиянием языка BCPL. Деннис Ритчи сказал, что В — это Си без типов. BCPL помещался в 8 Кб памяти и был тщательно переработан Томпсоном. В постепенно вырос в С.

К 1973 году язык Си стал достаточно силён, и большая часть ядра UNIX, первоначально написанная на ассемблере PDP-11/20, была переписана на Си. Это было одно из самых первых ядер операционных систем, написанное на языке, отличном от ассемблера.

Получается, что Си – это «сопутствующий продукт», полученный во время создания операционной системы UNIX.

В 1970 Bell Labs приобрела для проекта компьютер PDP-11. Так как B был готов к работе на PDP-11, Томпсон переписал часть UNIX на B.

Но модель B и BCPL подразумевала издержки при работе с указателями: правила языка, определяя указатель как индекс в массиве слов, делали указатели индексами слов. Каждое обращение к указателю при исполнении генерировало масштабирование указателя в адрес байта, который ожидал процессор.

Поэтому становилось ясно, что для того, чтобы справиться с символами и байтовой адресацией, а также подготовиться к грядущей аппаратной поддержке вычислений с плавающей точкой, нужна типизация.

В 1971 году 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.

Решение состояло в решительном скачке в эволюционной цепочке между безтиповым BCPL и типизированным C. Он исключал материализацию указателя в хранилище, а вместо этого порождал его создание, когда имя массива упоминалось в выражении. Правило, которое сохранилось и в сегодняшнем C, состоит в том, что значения–массивы, когда они упоминаются в выражении, конвертируются в указатели на первый из объектов, составляющих этот массив.^[2]

Второе нововведение, которое наиболее ясно отличает C от его предшественников, — вот эта более полная структура типов и особенно её выразительность в синтаксисе деклараций. NB предлагал основные типы int и char совместно с массивами из них и указателями на них, но никаких других способов скомпоновать их.

Требовалось обобщение: для объекта любого типа должно быть возможным описать новый объект, который объединяет несколько таких объектов в массив, получает его из функции или является указателем на него.

Для любого объекта такого составного типа, уже был способ указать на объект, который является его частью: индексировать массив, вызвать функцию, использовать с указателем оператор косвенного обращения. Аналогичное рассуждение приводило к синтаксису объявления имён, который отражает синтаксис выражения, где эти имена используются.

Так int i, *pi, **ppi; объявляет целое, указатель на целое и указатель на указатель на целое. Синтаксис этих объявлений отражает тот факт, что i, *pi, и **ppi все в результате дают тип int, когда используются в выражении. Похожим образом int f(), *f(), (*f)(); объявляют функцию, возвращающую целое, функцию возвращающую указатель на целое, указатель на функцию возвращающую целое; int *api[10], (*pai)[10]; объявляют массив указателей на целое, указатель на массив целых. ^[3]

Во всех этих случаях объявление переменной напоминает её использование в выражении, чей тип – это то, что находится в начале объявления.

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.

По поводу возникновения языка Си Питер Мойлан в своей книге «The case against C» пишет: «Нужен был язык, способный обойти некоторые жесткие правила, встроенные в большинство языков высокого уровня и обеспечивающие их надежность. Нужен был такой язык, который позволил бы делать то, что до него можно было реализовать только на ассемблере или на уровне машинного кода».

C продолжил развиваться в 70-х. В 1973–1980-х годах язык немного подрос: структура типов получила беззнаковые, длинные типы, объединение и перечисление, структуры стали близкими к объектам–классам (не хватало только нотации для литералов).

1.2. Структура и эффективность Си (С++)

Первая книга по Cи. Книга «Язык программирования Си», написанная Брайаном Керниганом и Деннисом Ритчи и опубликованная в 1978 году, стала библией программистов на Си. При отсутствии 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 Cи было немного и большинство из них были пользователями UNIX. Тем не менее, в 80-х Cи вышел за узкие рамки мира UNIX. Компиляторы Cи стали доступны на различных машинах, работающих под управлением разных операционных систем. В частности, Си стал распространяться на быстро развивающейся платформе IBM PC.

K&R ввёл следующие особенности языка:

• структуры (тип данных struct);

• длинное целое (тип данных long int);

• целое без знака (тип данных unsigned int);

• оператор += и подобные ему (старые операторы =+ вводили анализатор лексики компилятора Си в заблуждение, например, при сравнении выражений i =+ 10 и i = +10).^[4]

K&R C часто считают самой главной частью языка, которую должен поддерживать компилятор Си. Многие годы даже после выхода ANSI Cи он считался минимальным уровнем, которого следовало придерживаться программистам, желающим добиться от своих программ максимальной переносимости, потому что не все компиляторы тогда поддерживали ANSI C, а хороший код на K&R C был верен и для ANSI C.

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.

После публикации K&R C в язык было добавлено несколько возможностей, поддерживаемых компиляторами AT&T, и некоторых других производителей:

• функции, не возвращающие значение (с типом void), и указатели, не имеющие типа (с типом void *);

• функции, возвращающие объединения и структуры;

• имена полей данных структур в разных пространствах имён для каждой структуры;

• присваивания структур;

• спецификатор констант (const);

• стандартная библиотека, реализующая большую часть функций, введённых различными производителями;

• перечислимый тип (enum);

• дробное число одинарной точности (float).^[5]

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.

В конце 1970-х годов, язык Си начал вытеснять BASIC, который в то время был ведущим в области программирования микрокомпьютеров. В 1980-х годах он был адаптирован под архитектуру IBM-PC, что привело к значительному скачку его популярности.

Разработкой стандарта языка Си занялся Американский национальный институт стандартов (ANSI). При нём в 1983 году был сформирован комитет X3J11, который занялся разработкой стандарта. Первая версия стандарта была выпущена в 1989 году и получила название С89. В 1990, внеся небольшие изменения в стандарт, его приняла Международная Организация Стандартизации ISO. Тогда он стал известен под кодом ISO/IEC 9899:1990, но в среде программистов закрепилось название, связанное с годом принятия стандарта: С90. Последней на данный момент версией стандарта является стандарт ISO/IEC 9899:1999, также известный как С99, который был принят в 2000 году.

Среди новшеств стандарта С99 стоит обратить внимание на изменение правила, касающегося места объявления переменных. Теперь новые переменные можно было объявлять посреди кода, а не только в начале составного блока или в глобальной области видимости.

Некоторые особенности C99:

• подставляемые функции (inline);

• объявление локальных переменных в любом операторе программного текста (как в C++);

• новые типы данных, такие, как long long int (для облегчения перехода от 32- к 64-битным числам), явный булевый тип данных _Bool и тип complex для представления комплексных чисел;

• массивы переменной длины;

• поддержка ограниченных указателей (restrict);

• именованная инициализация структур: struct { int x, y, z; } point = { .y=10, .z=20, .x=30 };

• поддержка однострочных комментариев, начинающихся на //, заимствованных из C++ (многие компиляторы Си поддерживали их и ранее в качестве дополнения);

• несколько новых библиотечных функций, таких, как snprintf;

• несколько новых заголовочных файлов, таких, как stdint.h.^[6]

Стандарт С99 сейчас в большей или меньшей степени поддерживается всеми современными компиляторами языка Си. В идеале, код написанный на Си с соблюдением стандартов и без использования аппаратно- и системно-зависимых вызовов, становился как аппаратно- так и платформенно-независимым кодом.

В 2007 году начались работы над следующим стандартом языка Си. 8 декабря 2011 опубликован новый стандарт для языка Си (ISO/IEC 9899:2011). Некоторые возможности нового стандарта уже поддерживаются компиляторами GCC и Clang.

Основные особенности С11:

• поддержка многопоточности;

• улучшенная поддержка Юникода;

• обобщенные макросы (type-generic expressions, позволяют статичную перегрузку);

• анонимные структуры и объединения (упрощают обращение ко вложенным конструкциям);

• управление выравниванием объектов;

• статичные утверждения (static assertions);

• удаление опасной функции gets (в пользу безопасной gets_s);

• функция quick_exit;

• спецификатор функции _Noreturn;

• новый режим эксклюзивного открытия файла.^[7]

Несмотря на наличие стандарта 11 года, многие компиляторы до сих пор не поддерживают полностью даже версии C99.

У него достаточно высокий порог вхождения, что затрудняет его использование в обучении в качестве первого языка программирования. Программируя на Си, нужно учитывать множество деталей. «Будучи рождён в среде хакеров, он стимулирует соответствующий стиль программирования, часто небезопасный, и поощряющий написание запутанного кода», пишет Википедия.

Более глубокую и аргументированную критику высказал Питер Мойлан. Он посвятил критике Си целых 12 страниц. Приведем пару фрагментов:

- Проблемы с модульностью

Модульное программирование на языке Си возможно, но лишь в том случае, когда программист придерживается ряда довольно жестких правил:

• На каждый модуль должен приходиться ровно один header-файл. Он должен содержать лишь экспортируемые прототипы функций, описания и ничего другого (кроме комментариев).

• Внешней вызывающей процедуре об этом модуле должны быть известны только комментарии в header-файле.

• Для проверки целостности каждый модуль должен импортировать свой собственный header-файл.

• Для импорта любой информации из другого модуля каждый модуль должен содержать строки #include, а также комментарии, показывающие, что, собственно, импортируется.

• Прототипы функций можно использовать только в header-файлах. (Это правило необходимо, поскольку язык Си не имеет механизма проверки того, что функция реализуется в том же модуле, что и ее прототип; так что использование прототипа может маскировать ошибку «отсутствия функции» — «missing function»).

• Любая глобальная переменная в модуле, и любая функция, кроме той, что импортируется через header-файл, должны быть объявлены статическими.

• Следует предусмотреть предупреждение компилятора «вызов функции без прототипа» (function call without prototype); такое предупреждение всегда нужно рассматривать как ошибку.

• Программист должен удостовериться в том, что каждому прототипу, заданному в header- файле, соответствует реализованная под таким же именем в том же модуле неприватная (т.е. нестатическая в обычной терминологии Си) функция. К сожалению, природа языка Си автоматическую проверку этого делает невозможной.

• Следует с подозрением относиться к любому использованию утилиты grep. Если прототип расположен не на своем месте, то это, скорее всего, ошибка.

• В идеале программисты, работающие в одной команде, не должны иметь доступа к исходным файлам друг друга. Они должны совместно использовать лишь объектные модули и header-файлы.^[8]

Очевидная трудность в том, что мало кто будет следовать этим правилам, ибо компилятор не требует их неукоснительно соблюдать. Модульный язык программирования по меньшей мере частично защищает хороших программистов от того хаоса, который создают плохие программисты. А язык Си этого сделать не в силах.

- Проблемы с указателями

Несмотря на все достижения в теории и практике структур данных, указатели остаются для программистов настоящим камнем преткновения. На работу с указателями приходится значительная часть времени, расходуемого на отладку программы, и именно они создают большинство проблем, осложняющих ее разработку.

Можно различать важные и неважные указатели. Важным в нашем понимании считается указатель, необходимый для создания и поддержания структуры данных.

Указатель считается неважным, если он не является необходимым для реализации структуры данных. В типичной программе на языке Си неважных указателей намного больше, чем важных. Причины тому две.

Первая состоит в том, что в среде программистов, использующих язык Си, стало традицией создавать указатели даже там, где уже существуют иные ничем не уступающие им методы доступа, например, при просмотре элементов массива.

Вторая причина — правило языка Си, согласно которому все параметры функций должны передаваться по значению. Когда вам нужен эквивалент VAR-параметра языка Паскаль или inout- параметра языка Ada, единственное решение состоит в том, чтобы передать указатель. Этим во многом объясняется плохая читаемость программ на языке Си.

Ситуация усугубляется, когда бывает необходимо передать важный указатель в качестве входного/выходного параметра. В этом случае функции надо передать указатель на указатель, что создает затруднения даже для самых опытных программистов.

Согласно данным на 2017 год, индекс TIOBE, который измеряет рост популярности языков программирования, показал, что C занимает 2 место:

Таблица 1.1 Рост популярности языков программирования^[9]

Пусть кто-то скажет, что Си устарел, что его широкое распространение — следствие удачи и активного PR. Пусть кто-то скажет, что без UNIX язык Си никогда бы не создали.

Тем не менее, Си стал своего рода стандартом. Он, так или иначе, прошел испытание временем в отличие от многих других языков. Си-разработчики до сих пор востребованы, а создателей языка IT-сообщество вспоминает добрым словом.

2. История возникновения и развития языка программирования Java

2.1. Возникновение и эволюция языка Java

Сегодня технология Java предоставляет средства для превращения статических Web-страниц в интерактивные динамические документы и для создания распределенных не зависящих от платформы приложений. Первоначально же язык Java корпорации Sun предназначался для устройств бытовой электроники, и в некоторых из них еще может использоваться его ранний вариант, известный под названием Oak. Однако настоящей стартовой площадкой для стремительного взлета Java стала сеть Internet.

Некоторые полагают, что для успеха любого дела, прежде всего, необходимо продумать и четко поставить задачу. Однако, совершенно очевидно, что в случае с языком программирования Java компании Sun Micro systems задача оказалась решенной до того, как ее сформулировали.

Создатель Java Джеймс Гослинг считает, что генезис этой технологии можно проследить с начала 1991 года, когда для изучения перспектив на рынке бытовой электроники в компании Sun была создана небольшая группа инженеров. В то время сеть World Wide Web существовала только в проектах.

Потребители против инженеров

"Группе была поставлена задача создать распределенную систему, которую можно было бы в качестве современной программной технологии продавать производителям бытовой электроники", - вспоминает Гослинг.

Гослинг, которому сейчас 40 с небольшим лет, перешел в Sun в 1984 г. из исследовательского отдела IBM. Его первая работа - интересный технически, но не имевший коммерческого успеха оконный интерфейс NeWS. Он также написал GOSMACS - первую реализацию текстового редактора EMACS на языке С.^[10]

Эта деятельность в области бытовой электроники (которая потом стала называться проектом "Green") показала Гослингу и его коллегам, как важны для потребителя такие показатели, как надежность, стоимость, соответствие стандартам и простота. Если пользователи рабочих станций заинтересованы в большой мощности и терпимы к высоким ценам, необходимости длительного обучения и наличию различных ошибок, то рядовым потребителям нужны дешевые, относительно простые и надежные устройства.

Чтобы успешно конкурировать на рынке бытовой электроники, компании должны рассматривать процессоры как обычный товар, который в любой момент можно заменить более дешевым, а также обеспечивать обратную совместимость и соблюдать стандарты, установившиеся на устройства длительного пользования типа тостеров и телевизоров.

В начале был С++

Чтобы не связывать разработку с конкретной платформой, Гослинг начал с расширения компилятора С++. Со временем, однако, он понял, что один С++, как его ни расширяй, не сможет удовлетворить все потребности. Поэтому в середине 1991 года был задуман язык Oak. (Впоследствии при поиске торговой марки его название было заменено на Java). "В конце концов, язык - это средство, а не самоцель, - поясняет Гослинг. - Мы не собирались зацикливаться на С++, а хотели разработать систему, которая позволяла бы создавать большую распределенную разнородную сеть из бытовых электронных устройств, способных взаимодействовать между собой".

В конце 1992 года, предприняв, по выражению тогдашнего инженера проекта Патрика Нотона, "огромные усилия по доработке Oak и других компонентов", коллектив проекта "Green" выпустил "*7" - устройство типа PDA, названное Гослингом "ручным пультом дистанционного управления".

"За полтора года мы сделали столько же, сколько иные большие коллективы в Sun делали за три года, - с гордостью отмечает Нотон. - Операционную систему GreenOS, язык, инструментарий, пользовательский интерфейс, новую аппаратную платформу, три заказных микросхемы... и каждый этап был связан с риском, т.к. мы использовали совершенно новые технологии".^[11]

Малогабаритность устройства *7 выгодно подчеркивала компактность и эффективность кода, являвшегося ядром технологии. Этот продукт широко демонстрировался в Sun и произвел впечатление на таких важных персон, как Скотт Макнили и Билл Джой, однако его дальнейшая судьба оставалось неясной.

Конкурс на разработку

Пока коллектив работал над Oak и *7, два его члена - специалист по оборудованию и технологии Эд Фрэнк и специалист по планированию бизнеса Майк Шеридан - подготовили примерную деловую и технологическую программу, которой могла бы воспользоваться какая-либо сторонняя компания типа Dolby Labs, чтобы создать и лицензировать технологию, и поместила бы логотип Sun на бытовую электронику вместе со своим. Ко времени появления демонстрационной модели *7 были готовы несколько версий этой программы. Однако в начале 1993 года, когда в Sun анализировались возможности применения Java, коллектив проекта Green, преобразованный к этому моменту в компанию FirstPerson, узнал об объявленном компанией Time-Warner конкурсе на разработку операционной системы для телевизионных приставок и технологии "видео по запросу". "Это было то, что надо", - вспоминает Гослинг.

FirstPerson быстро переориентировалась на рынок ОС для телеприставок и сделала Time-Warner предложение. Однако оно было отвергнуто, по мнению Гослинга и Нотона, чисто по политическим соображениям, хотя ее технология была признана лучшей.

FirstPerson продолжала работать над телеприставками до начала 1994 года, когда ее коллектив пришел к выводу о бесперспективности этого рынка. "Было много совершенно необоснованной рекламы", - поясняет Гослинг. Ряд недавних событий показал, что и сейчас рынок интерактивного ТВ еще не сформировался.

Тогда Нотон сумел доказать необходимость сворачивания работ над телеприставками и концентрации усилий в области онлайновых служб, CD-ROM и платформ для настольных систем. FirstPerson была распущена, и около половины ее сотрудников ушло в компанию Sun Interactive, где они стали заниматься разработкой серверов цифровых видеоданных. Но некоторые из них по-прежнему пытались найти пути применения технологии Java в объединенных в сеть настольных системах.

Обращение к Web

К середине 1994 года сеть World Wide Web выглядела уже вполне солидно. "Мы поняли, что сможем создать действительно первоклассный браузер, - говорит Гослинг. - Это один из немногих компонентов архитектуры клиент-сервер, который мы могли бы наделить такими необходимыми ему качествами, как независимость от архитектуры, работа в реальном времени, надежность, безопасность, не имеющие такого значения для рабочих станций. Поэтому мы и разработали браузер".

К осени Нотон и его коллега по Sun Джонатан Пэйн закончили писать Web Runner - Web-браузер, написанный на языке Java. Эта первая реализация Hot Java проявила Java-технологию в новом свете, и эта демонстрация произвела впечатление на директора подразделения Sun Labs Берта Сазерленда и главного технолога Sun Эрика Шмидта.^[12]

Что все это значит

Гослинг считает браузер таким компонентом, который "создает рынок" для инструментальных средств, серверов и сред разработки. И во всех этих средствах язык Java играет ключевую роль. "До появления Java страница WWW фактически представляла собой листок бумаги. Впоявлением Java браузер задает структуру и резко расширяет возможности провайдеров содержания".

Гослинг полагает, что технология Java заставит людей переосмыслить роль вычислений клиент-сервер. "В стандартной модели вы имеете определенные базы данных, пишете пакеты клиентского ПО, взаимодействующего с ними, и создаете какой-то интерфейс". В рамках этой модели трудно создавать распределенные системы и осуществлять их модернизацию, особенно если их части имеют разное происхождение, указывает Гослинг.

Имея же такие инструментальные средства как Java и Web, вы получаете исходно организованную систему, подчеркивает он. "Если вы создаете на языке Java клиентскую часть приложения, то его запуск сводится просто к переходу на соответствующую страницу. Инсталляция тривиальна - просто поместите необходимое ПО на Web-сервер. И никаких проблем с переносом, поскольку имеется только одна версия приложения". Многие компании, по словам Гослинга, уже организуют базы данных в виде Web-страниц с использованием интерфейса Common Gateway Interface (CGI) - специфического стандарта для работы внешних программ на сервере HTTP.

Принципы

Было 5 основных целей при создании языка Java

Это должно быть “простым, объектно-ориентированным и знакомым”;
Это должно быть “надежным и безопасным”;
Это должно быть “архитектно-нейтральным и портативным”;
Это должно выполняться с “высокой производительностью”;
Это должно быть“интерпретируемым идинамичным”.^[13]

2.2 Структура и особенности java

Основные особенности

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинство подобного способа выполнения программ — в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программ и алгоритмов, реализованных на языке Java. В последнее время был внесен ряд усовершенствований, которые несколько увеличили скорость выполнения программ на Java:

применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде;
широкое использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках;
аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для семи разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в полтора-два раза больше, чем для C/C++, в некоторых случаях Java быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее. С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10-30 раз больше, чем программой на C/C++. Также примечательно исследование, проведённое компанией Google, согласно которому отмечается существенно более низкая производительность и большее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на C++.

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы .NET компанией Microsoft.

Основные возможности

автоматическое управление памятью;
расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;
богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;
набор стандартных коллекций: массив, список, стек и т. п.;
наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);
наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;
встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;
унифицированный доступ к базам данных:
поддержка обобщений (начиная с версии 1.5);
параллельное выполнение программ.

Таблица 2.1 Примитивные типы^[14]

Тип	Длина (в байтах)	Диапазон или набор значений
boolean	1 в массивах, 4 в переменных	true, false
byte	1	−128..127
char	2	0..2¹⁶−1, или 0..65535
short	2	−2¹⁵..2¹⁵−1, или −32768..32767
int	4	−2³¹..2³¹−1, или −2147483648..2147483647
long	8	−2⁶³..2⁶³−1, или примерно −9.2·10¹⁸..9.2·10¹⁸
float	4	-(2-2⁻²³)·2¹²⁷..(2-2⁻²³)·2¹²⁷, или примерно −3.4·10³⁸..3.4·10³⁸, а также -∞, ∞ , NaN
double	8	-(2-2⁻⁵²)·21023..(2-2⁻⁵²)·2¹⁰²³, или примерно −1.8·10³⁰⁸..1.8·10³⁰⁸, а также-∞, ∞ , NaN

Классы и функции

Java не является процедурным языком: любая функция может существовать только внутри класса. Это подчёркивает терминология языка Java, где нет понятий «функция» или «функция-член» (англ. member function), а только метод. В методы превратились и стандартные функции. Например, в Java нет функции sin(), а есть метод Math.sin() класса Math (содержащего, кроме sin(), методы cos(), exp(), sqrt(), abs() и многие другие).

Абстрактность

В Java методы, не объявленные явно как static, final или private, являются виртуальными в терминологии C++: при вызове метода, по-разному определённого в базовом и наследующем классах, всегда производится проверка времени выполнения.

Абстрактным методом (модификатор abstract) в Java называется метод, для которого заданы параметры и тип возвращаемого значения, но не тело. Абстрактный метод определяется в классах-наследниках. В C++ то же самое называется чисто виртуальной функцией. Для того чтобы в классе можно было описывать абстрактные методы, сам класс тоже должен быть описан как абстрактный. Объекты абстрактного класса создавать нельзя.

Интерфейсы

Высшей степенью абстрактности в Java является интерфейс (interface). Все методы интерфейса абстрактны: описатель abstract даже не требуется. Интерфейс в Java не считается классом, хотя, по сути, является полностью абстрактным классом. Класс может наследовать/расширять (extends) другой класс или реализовывать (implements) интерфейс. Кроме того, интерфейс может наследовать/расширять другой интерфейс.

В Java класс не может наследовать более одного класса, зато может реализовывать сколько угодно интерфейсов. Множественное наследование интерфейсов не запрещено, то есть один интерфейс может наследоваться от нескольких.

Интерфейсы можно передавать методам как параметры, но нельзя создавать экземпляры интерфейсов.

Пример программы

Программа, выводящая «Hello, world!»:

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Hello, world!");

}

Библиотеки классов

JDK — содержит набор базовых классов для всего ПО на платформах Java SE и Java EE
CDK — для создания химического ПО
MARF — модульная библиотека для распознавания аудио
JDOM — реализация XML DOM, учитывающая особенности платформы Java.

Средства разработки ПО

JDK — помимо набора библиотек для платформ Java SE и Java EE содержит компилятор командной строки javac и набор утилит, также работающих в режиме командной строки.
Net Beans IDE — свободная интегрированная среда разработки для всех платформ Java — Java ME, Java SE и Java EE. Пропагандируется Sun Micro systems, разработчиком Java, как базовое средство для разработки ПО на языке Java и других языках (C, C++, PHP, Fortran и др.).
Eclipse IDE — свободная интегрированная среда разработки для Java SE, Java EE и Java ME[40]. Пропагандируется IBM, одним из важнейших разработчиков корпоративного ПО, как базовое средство для разработки ПО на языке Java и других языках (C, C++, Ruby, Fortran и др.)
IntelliJ IDEA — среда разработки для платформ Java SE, Java EE и Java ME. Разработчик — компания JetBrains. Распространяется в двух версиях: свободной бесплатной (Community Edition) и коммерческой проприетарной (Ultimate Edition).
JDeveloper — среда разработки для платформ Java SE, Java EE и Java ME. Разработчик — компания Oracle.
BlueJ — Среда разработки программного обеспечения на языке Java, созданная в основном для использования в обучении, но также подходящая для разработки небольших программ.^[15]

Заключение

Современное общество просто не может нормально существовать без программирования. Практически все, что нас окружает, является компьютеризованным, а значит – работает на определенного рода программном обеспечении. Сейчас большинство языков программирования, которые активно используются, доведены до высокого уровня совершенства и способны решать практически любые возложенные на них задачи. Но еще несколько десятилетий назад это было совершенно не так – программирование только начинало зарождаться и совершенствоваться и для большинства программистов того времени создать какое-либо подобие игры в шахматы было очень большим достижением.

Язык C++ является стремительным и мощным рывком в процессе развития программирования. C++ и сейчас отводят господствующее положение среди языков программирования.

Множество из профессиональных программистов используют именно его во время разработки различного рода проектов. При этом является очевидным то, что этот язык будет сохранять свое положение ещё не один год, при этом продолжать развиваться и совершенствоваться.

C++ является один из самых популярных языков программирования, его широко используют для того, чтобы разработать программное обеспечение. Его область применения включает в себя создание операционных систем, драйверов устройств, различных прикладных программ, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также возможно создание развлекательных приложений.

Существует много реализаций языка C++, являющиеся как бесплатные, так и коммерческие и для разных платформ. Относительно языка программирования Java нами было выяснено, что он создавался несколько лет и посредством его был совершен прорыв в информационных технологиях, это типичный объектно-ориентированный язык, при этом имеют широкое применения, так как на нем работают приставки, телефоны, медицинские устройства, принтеры и многое другое.

Вот так выглядит история возникновения языков программирования, если смотреть на нее вкратце. На самом деле, эту историю можно растянуть до бесконечности и классификация существовавших в разные времена языков программирования может занять не один десяток страниц.

Список литературы

Ашарина, И.В. Основы программирования на языках С и С++: Курс лекций для высших учебных заведений / И.В. Ашарина. - М.: ГЛТ, 2012. - 208 c.
Баженова, И.Ю. Языки программирования: Учебник для студентов учреждений высш. проф. образования / И.Ю. Баженова; Под ред. В.А. Сухомлин. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 368 c.
Бьерн Страуструп Дизайн и эволюция языка С++ / Бьерн Страуструп. - М.: ДМК Пресс, 2014. - 446 c.
Гавриков, М.М. Теоретические основы разработки и реализации языков программирования: Учебное пособие / М.М. Гавриков, А.Н. Иванченко, Д.В. Гринченков. - М.: КноРус, 2010. - 184 c.
Голицына, О.Л. Языки программирования: Учебное пособие / О.Л. Голицына, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 400 c.
Головин, И.Г. Языки и методы программирования: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / И.Г. Головин, И.А. Волкова. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 304 c.
Грег Перри Программирование на C для начинающих / Грег Перри , Дин Миллер. - М.: Эксмо, 2015. - 368 c.
Джосаттис Н. М. Стандартная библиотека C++. Справочное руководство / Н. М. Джосаттис. - М.: Вильямс, 2014. - 123 c.
Дорогов, В.Г. Основы программирования на языке С: Учебное пособие / В.Г. Дорогов, Е.Г. Дорогова; Под общ. ред. проф. Л.Г. Гагарина. - М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 224 c.
Довек, Ж. Введение в теорию языков программирования / Ж. Довек, Ж.-Ж. Леви. - М.: ДМК, 2016. - 134 c.
Мартынов Н.Н. Программирование для Windows на C/C++. В 2 томах. Том 1 / Н.Н. Мартынов. - М.: Бином, 2013. - 528 c.
Монахов, В.В. Язык программирования Java и среда NetBeans / В.В. Монахов. - СПб.: BHV, 2012. - 704 c.
Роберт Лафоре Объектно-ориентированное программирование в С++ / Роберт Лафоре. - М.: Питер, 2015. - 928 c.
Стивен Прата Язык программирования C. Лекции и упражнения / Стивен Прата. - М.: Вильямс, 2015. - 928 c.
Официальный сайт индекс TIOBE https://tiobe.com/tiobe-index/

Бьерн Страуструп Дизайн и эволюция языка С++ / Бьерн Страуструп. - М.: ДМК Пресс, 2014. - 446 c. ↑
Мартынов Н.Н. Программирование для Windows на C/C++. В 2 томах. Том 1 / Н.Н. Мартынов. - М.: Бином, 2013. - 528 c. ↑
Грег Перри Программирование на C для начинающих / Грег Перри , Дин Миллер. - М.: Эксмо, 2015. - 368 c. ↑
Джосаттис Н. М. Стандартная библиотека C++. Справочное руководство / Н. М. Джосаттис. - М.: Вильямс, 2014. - 123 c. ↑
Роберт Лафоре Объектно-ориентированное программирование в С++ / Роберт Лафоре. - М.: Питер, 2015. - 928 c. ↑
Стивен Прата Язык программирования C. Лекции и упражнения / Стивен Прата. - М.: Вильямс, 2015. - 928 c. ↑
Ашарина, И.В. Основы программирования на языках С и С++: Курс лекций для высших учебных заведений / И.В. Ашарина. - М.: ГЛТ, 2012. - 208 c. ↑
Баженова, И.Ю. Языки программирования: Учебник для студентов учреждений высш. проф. образования / И.Ю. Баженова; Под ред. В.А. Сухомлин. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 368 c. ↑
Официальный сайт индекс TIOBE https://tiobe.com/tiobe-index/ ↑
Гавриков, М.М. Теоретические основы разработки и реализации языков программирования: Учебное пособие / М.М. Гавриков, А.Н. Иванченко, Д.В. Гринченков. - М.: КноРус, 2010. - 184 c. ↑
Голицына, О.Л. Языки программирования: Учебное пособие / О.Л. Голицына, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 400 c. ↑
Довек, Ж. Введение в теорию языков программирования / Ж. Довек, Ж.-Ж. Леви. - М.: ДМК, 2016. - 134 c. ↑
Дорогов, В.Г. Основы программирования на языке С: Учебное пособие / В.Г. Дорогов, Е.Г. Дорогова; Под общ. ред. проф. Л.Г. Гагарина. - М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 224 c. ↑
Головин, И.Г. Языки и методы программирования: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / И.Г. Головин, И.А. Волкова. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 304 c. ↑
Монахов, В.В. Язык программирования Java и среда NetBeans / В.В. Монахов. - СПб.: BHV, 2012. - 704 c. ↑