Матриошка Ц. Слоен програмски јазичен систем

Ајде да се обидеме да ја замислиме хемијата без Периодниот систем на Менделеев (1869). Колку елементи требаше да се имаат на ум, и без посебен редослед... (Тогаш - 60.)

За да го направите ова, само размислете за еден или неколку програмски јазици одеднаш. Исти чувства, ист креативен хаос.

И сега можеме повторно да ги оживееме чувствата на хемичарите од XNUMX век кога им беше понудено целото свое знаење, и малку повеќе, во еден периодичен систем.

Книгата „Матриошка Ц. Слоевит систем на програмски јазик“ ги прикажува сите единици на јазикот C на прв поглед. Ова ви овозможува да ги организирате, да ги исправите застарените информации, па дури и да го разјасните самиот концепт на програмата.

Денес, на програмските информации им е потребна систематизација дури и повеќе од хемиските елементи пред 150 години.

Првата потреба е наставата. Менделеев почнал да го создава својот систем кога се соочил со прашањето со кој елемент да почне да држи предавања: O, H, N, He, Au... Во исто време му било полесно - предавал хемија на најдобрите - студенти на Универзитетот во Санкт Петербург. А програмирањето веќе се учи на училиште и наскоро ќе започне во градинка.

Втората потреба е научен пристап. Со помош на Периодниот систем се откриени нови елементи и се коригираат информациите за старите. Таа помогна да се создаде моделот на атомот (1911). И така натаму.

Третата потреба е да се разјасни концептот на програма.

Современото програмирање има една нога заглавена во 50-тите години на XNUMX век. Тогаш, програмите беа едноставни, но машините и машинските јазици беа сложени, па сè се вртеше околу машините и јазиците.

Сега сè е обратно: програмите се сложени и примарни, јазиците се едноставни и секундарни. Ова се нарекува применет пристап, кој се чини дека сите го знаат. Но, студентите и програмерите продолжуваат да бидат убедени дека сè е исто.

Што не враќа на првото предавање на Приватдозент Менделеев. Што да им кажам на бруцошите? Каде е вистината? Тоа е прашањето.

Книгата „Матриошка Ц“ го нуди својот одговор на ова прашање. Слоевит систем на програмски јазик“. Згора на тоа, таа не се однесува само на студентите, туку и на обучените програмери, бидејќи токму тие, односно ние мораме да ја бараме вистината и да го промениме светогледот.

Она што следи е резиме на книгата.

1. Вовед

Во 1969 година беше создаден јазикот C, кој стана основен програмски јазик и остана така 50 години. Зошто е ова така? Пред сè, затоа што C е Применето јазикот што ја дал програмата хумани погледнете наместо тоа машина. Ова достигнување беше обезбедено со јазици од семејството C: C++, JavaScript, PHP, Java, C# и други. Второ, тоа е краток и убав јазик.

Сепак, самиот јазик C обично се меша со машински асемблерот, со што се комплицира и искривува неговата перцепција. Другата крајност е наметнувањето на одредена „филозофија“ на јазикот: процедурална, предметна, функционална, составена, интерпретирана, типизирана итн. Ова додава емоции, но не помага подобро да се опише јазикот.

Вистината е на средина, а за јазикот Ц е строго во средината помеѓу филозофската и машинската перцепција.

Јазикот C не е независен, тој се покорува на обичниот пишан јазик, а во исто време го контролира и самиот асемблерски јазик. Оваа позиција опишува Говорен модел на програмата, според кој програмата е поделена на три подредени типа: говор, код, команда. Јазикот C е одговорен за вториот, тип на код.

Откако го одредивте местото на јазикот во програмата, можете да организирате информации за него, што прави Слоевит јазичен програмски систем, претставувајќи го јазикот Ц во духот на периодичниот систем - на една страница.

Системот е изграден земајќи ги предвид заедници на применети јазици, кои произлегуваат од нивната говорна подреденост. Еден сет на Matryoshka C единици ви овозможува да опишувате и споредувате различни јазици, создавајќи серија на Matryoshka: C++, PHP, JavaScript, C#, MySQL, Python и така натаму. Достојно и точно е што различни јазици се опишани по единици на основниот јазик.

2. ГЛАВА 1. Говорен модел на програмата. Исчистете го C

Во првото поглавје е претставено говорен модел на програмата, одразувајќи применет пристап. Според него, програмата има три очигледни секвенцијални типа:

1. говор - директен говор на програмерот кој го решава проблемот,
2. кодирани - кодирање на решение во математичка форма на јазик C (или кој било друг)
3. и команда - директни машински команди.

Говорниот модел објаснува зошто C е едноставен и разбирлив јазик. Кси е изграден според ликот и сличноста на човечкиот говор што ни е познат.

Првиот тип на програма е директен говор на програмерот. Говорот одговара на човечкото размислување. Почетните програмери пишуваат програми користејќи говор - прво на руски, а потоа чекор по чекор преведувајќи ги дејствата на јазик на код. И токму на овој модел е создаден јазикот C.

Заклучоците на програмерот, изразени во говор, се претвораат во шифрирана нумеричка форма. Оваа трансформација треба да се нарече одраз, бидејќи говорот и кодот имаат иста природа (одраз - раѓање - род). Ова е сосема очигледно ако ги споредиме типовите на говор (лево) и код (десно) на програмата.

Интересно е што рефлексијата се случува многу едноставно - со само два вида изрази.

Сепак, современиот опис на јазикот C (од 1978 година) не содржи доволна листа на имиња ниту за општо опис на јазикот, ниту за задачата за размислување особено. Затоа, принудени сме да станеме креативни и да ги воведеме овие имиња.

Изборот на зборови мора да биде прецизен и јасен. Тоа бараше посебен пристап, накратко изразен на следниов начин: строга употреба на мајчиниот јазик. За Англичаните тоа би било англиски, но ние не сме Англичани. Така, ќе го искористиме она што го имаме и ќе се обидеме да зборуваме руски.

Рефлексијата се изведува со два вида изрази:

1. пресметка (HF) - одразува промена во својствата на објектот. Својството на објектот се изразува со број, тогаш дејство на својство е дејство на број - операција.
2. подреденост (Pch) - одразува промена во редоследот на дејствата. Прототипот на Pch е говорна сложена реченица, затоа повеќето типови на Pch започнуваат со подредени сврзници „ако“, „инаку“, „додека“, „за“. Другите типови на компјутери ги надополнуваат.

Патем, можете ли да верувате дека во описот C нема име за пресметковни изрази - тие едноставно се нарекуваат „изрази“? После ова, веќе нема да чуди што нема име и асоцијација за типот на подреденост, а навистина скудноста на имиња, дефиниции и генерализации воопшто. Тоа е затоа што познатиот K/R („The C Language“, Kernighan/Ritchie, 1978) не е опис, туку водич за користење на јазикот.

Сепак, сепак би сакал да имам опис на јазикот. Затоа тој е понуден Слоевит јазичен програмски систем.

3. ГЛАВА 2. Слоевист систем. Кратко В

Секој опис мора да биде точен и крајно концизен. Во случај на програмски јазик, фронталниот опис е тежок.

Тука имаме програма. Се состои од модули. Модулите се состојат од потпрограми и збирки (структура). Потпрограмите се состојат од поединечни изрази: декларации, пресметки, подреденост. Има дури десет видови на подреденост. Подреденоста ги поврзува поднивоата и потпрограмите. Има и неколку огласи. Сепак, декларациите се вклучени не само во потпрограмите и поднивоата, туку и во модулите и збирките. И повеќето изрази се состојат од зборови што е толку тешко да се опишат што обично се едноставно дадени во две листи - оригинални и изведени зборови, со кои ќе се запознаете во текот на учењето и употребата на јазикот. На ова да додадеме интерпункциски знаци и ред други изрази.

Во ваква презентација не е лесно да се разбере кој на кого застанал.

Директен хиерархиски пристап за опишување јазик би бил премногу сложен. Пребарувањето на кружниот тек води до опис на јазикот врз основа на неговата говорна природа и командна страна. Така, се родил Слоевниот систем, делумно совпаѓајќи со периодичниот систем на Менделеев, кој исто така е обвивка. Како што се испостави 42 години по нејзиното објавување (1869), периодичноста на системот е поврзана со електронски слоеви (1911, Бор-Ратерфорд модел на атомот). Исто така, Слоевит и Периодичен систем се слични во табеларниот распоред на сите единици на една страница.

Описот на јазичните единици е краток - само 10 видови изрази и 8 видови други единици, како и значајни и визуелни. Иако необично за првото познанство.

Јазичните единици се поделени на 6 нивоа:

1. единици - редови на табелата
2. одделенија - посебни групи на родови (делови од првиот ред)
3. род - клетки (главно ниво на поделба)
4. супервидови - сепаратори на видови (ретко ниво)
5. типови - единечни формули на дното на ќелијата или одделно
6. обрасци - самите единици (само за зборови)

Примерок зборови опишува речник - посебен потсистем составен од истите шест нивоа.

Говорната компонента на јазикот Ц е сосема очигледна, иако сепак заслужува опис. Но командниот дел од јазикот е прецизно поврзан со контролата на компилацијата, при што се креира третиот тип на програма - команда. Овде доаѓаме до највозбудливиот аспект на јазикот C: убавината.

4. СЛЕДНИ ПОГЛАВА. Згодниот Си

Јазикот C е основа на современото програмирање. Зошто? Прво, поради најголемата кореспонденција со говорот. Второ, затоа што прекрасно ги заобиколи ограничувањата за обработка на машински броеви.

Што точно предложи Кси? Слика и слој.

Зборот „слика“ е превод на англискиот збор „тип“, кој доаѓа од грчкиот „прототип“ - „тип“. Во рускиот јазик, зборот „тип“ не го пренесува камен-темелникот на концептот што се изразува; згора на тоа, тој е помешан со помошното значење „тип“.

Првично, сликата реши проблем со чисто машинско пресметување, а потоа стана писта за раѓање на јазици на објекти.

Слојот веднаш реши неколку проблеми - и машински и применет. Затоа, разгледувањето ќе започне со слика со една задача и ќе премине на слој со повеќе задачи.

Една од непријатните карактеристики на историското програмирање е тоа што повеќето концепти, вклучително и основните, се дадени без дефиниции. „Програмскиот јазик (име на реките) има типови на цели и пловечки броеви...“ и тие се изгребаа понатаму. Не е неопходно да се дефинира што е „тип“ (слика), бидејќи самите автори не го разбираат тоа целосно и ќе го премолчат „заради јасност“. Ако се закачени на ѕид, ќе дадат нејасна и бескорисна дефиниција. Многу помага да се криеме зад странски зборови: за руските автори - зад англискиот (тип), за Англичаните - зад францускиот (потпрограма), грчкиот (полиморфизам), латинскиот (инкапсулација) или нивните комбинации (ад-хок полиморфизам).

Но, ова не е нашата судбина. Нашиот избор се дефиниции со подигнат визир на чист руски јазик.

Слика

Слика е префигуративно име на количина, дефинирајќи ги 1) внатрешните својства на количината и 2) изборот на операции за количината.

Зборот „тип“ (тип) одговара на првиот дел од дефиницијата: „внатрешни својства на количината“. Но, главното значење на сликата е во вториот дел: „избор на операции на количини“.

Почетната точка за воведување слика во C е нормална пресметка, како што е операцијата за собирање.

Хартија Математиката, без разлика дали е напишана рачно или печатена, не прави голема разлика помеѓу видовите броеви, обично под претпоставка дека се реални. Затоа, нивните операции за обработка се недвосмислени.

Машина соба Математиката строго ги дели броевите на цели броеви и дропки. Различни типови на броеви различно се складираат во меморијата и се обработуваат со различни инструкции на процесорот. На пример, инструкциите за додавање цели броеви и дропки се две различни инструкции кои одговараат на два различни процесорски јазли. Но, не постои команда за додавање цели и фракциони аргументи.

Применето математиката, односно јазикот С, ги одвојува типовите на броеви, но ги комбинира операциите: собирањето за цели броеви и/или дропки се пишува со еден знак за дејство.

Јасната дефиниција на сликата на концептот ни овозможува дефинитивно да зборуваме за два други концепти: големина и операција.

Магнитуда и работа

Вредност — бројот што се обработува.

Операција — обработка на вредностите на почетните вредности (аргументи) за да се добие конечниот број (вкупно).

Големината и работата се меѓусебно поврзани. Секоја операција е количина бидејќи има нумерички резултат. И секоја вредност е резултат на пренос на вредност во/од процесорскиот регистар, односно резултат на операцијата. И покрај овој однос, главната работа е можноста за нивно одвоено опис, иако со повторување на еден збор во различни делови од речникот, што се случува во MA3.

Машинскиот пристап ги подели сите броеви што ги користи програмерот на команди и податоците. Претходно, и двата беа броеви, на пример, командите беа напишани во нумерички кодови. Меѓутоа, во применетите јазици, командите престанаа да бидат бројки и станаа со зборови и акциони знаци. Само „податоци“ остануваат како бројки, но апсурдно е да продолжиме да ги нарекуваме така, бидејќи при преминот од машина во математичка гледна точка, броевите се количини што се делат со оригиналот (податоците) и конечна (се бара). „Непознат податок“ ќе звучи глупаво.

Тимовите исто така беа поделени на два вида акции: математички и сервисни. Математички дејства – операции. Подоцна ќе дојдеме до официјалните работи.

Во јазиците C, вообичаените недвосмислени или единечни математички операции со хартија и машина речиси универзално стануваат повеќекратни.

Повеќекратните операции се неколку операции со исто име со различни видови аргументи и различни, слични по значење, дејства.

Целобројните аргументи одговараат на цела операција, а фракционите аргументи одговараат на фракционата операција. Оваа разлика е особено јасна при операцијата на делење, кога изразот 1/2 дава вкупно 0, а не 0,5. Таквата нотација не одговара на правилата на хартиената математика, но јазикот C не се стреми да се усогласи со нив (за разлика од Фортран) - тој игра според своите Применето правила.

Во случај на мешање цели броеви и дропки, вклучен е единствениот точен фрлање аргументи вредности — селективна трансформација на вредност од една слика на друга. Навистина, кога се собираат цел број и фракционо број, резултатот е фракционо, така што сликата на операцијата собира операцијата на претворање на целоброен аргумент во фракциона вредност.

Остануваат голем број операции множинаИ сингл. Ваквите операции се дефинирани само за еден тип аргументи: остаток од делење - аргументи со цели броеви, редење (битни операции) - природни цели броеви. Ma3 ја означува мноштвото операции со знаци (#^) кои ги означуваат сликите за кои е дефинирана операцијата. Ова е важно, но претходно занемарено својство на секоја операција.

Сите функции се произволни операции на единицата. Исклучок се операторите - функции без заграда, вграден во јазикот (оригинални операции).

Помош

Помош - дејство што ја придружува операцијата.

Ако ја сметаме операцијата како главно дејство, тогаш можеме да разликуваме две придружни кои ја обезбедуваат операцијата и се разликуваат од неа. Тоа се 1) променлива контрола и 2) подреденост. Оваа акција се нарекува помош.

Овде треба да се оддалечиме и да кажеме одделно за руските преводи на учебниците за програмирање. Нов збор беше воведен во текстот на К/Р за снимање дејства изјава (израз), кој се обиде да ги подели концептите на машинско командување на различни дејства: 1) операција, 2) декларација и 3) поднесување (наречени „контролни конструкции“). Овој обид беше погребан од руски преведувачи, заменувајќи го „изразот“ со зборот „оператор“, кој:

1. стана синоним за машинскиот збор „команда“,
2. испадна дека е синоним за фразата „знак на дејство“,
3. а исто така доби и неограничен број дополнителни вредности. Односно, се претвори во нешто слично на англиската статија „уххххххххххххххххххххха

Размислете за придружните дејства, или помош.

Променлива контрола

Променлива контрола (UP) - создавање/бришење на променливи ќелии.
UE се јавува имплицитно кога се декларира променлива, која веќе е напишана поради друга причина - за да се означи сликата на вредноста. Само еден приказ е експлицитно управуван дополнителни променливи користејќи ги функциите malloc() и free().

Треба да се забележи дека имплицитните дејства се попогодни за пишување, бидејќи тие воопшто не бараат пишување ништо, но потешко се разбираат - потешко се земаат предвид и толкуваат.

Подреденост

Подреденост — поврзете/оневозможете ги деловите на слојот.

Јазикот C нудел применет метод за контрола на редоследот на дејствата, различен од асемблер - подреденост. Рефлектира и развива говорна сложена реченица со јасна поделба на главен дел (субординативна клаузула) и подреден дел (подниво/подрутин делови).

И декларацијата и поднесувањето се целосно изградени на концептот слој.

Слој

Слој е ограничена селективна група на изрази на едно ниво.

Слојот експлицитно и имплицитно презеде неколку задачи одеднаш:

1. организирање на програмата
2. ограничување на видливоста на имињата (имплицитно),
3. управување со променливи (мемориски ќелии) (имплицитно),
4. дефиниција на подредени реченици за подреденост,
5. дефиниции на функции и селекции и други.

Немаше концепт на слој во машинските јазици, така што не се појавуваше во К/Р, а ако нешто не беше таму, тогаш неговото воведување во следните книги би било ерес и слободно размислување. Затоа, концептот на слој воопшто не се појави, иако е исклучително корисен и сосема очигледен.

Без слој, невозможно е накратко и јасно да се објаснат многу од дејствата и правилата на програмата. На пример, зошто гото е толку едноставно како три копејки лошо, а незгодното време е добро. Можеш да пцуеш само беспомошно, како што тоа го правеше Дијкстра („вештината на програмерите е функција која обратно зависи од зачестеноста на појавата на goto изјави во нивните програми“. Накратко, само козите користат goto. Нивото на оправдување е Бог.) Навистина, ова не е толку страшно ако вашите книги Не мора да објаснуваме ништо, но, како што веќе рековме, ова не е нашата судбина.

Патем, може да се претпостави дека Ден Ричи го оставил гото токму како клуч за барање некој неименуван концепт, бидејќи немало потреба и убавина во изразот goto. Но, имаше потреба од едноставно и разбирливо објаснување на новите принципи на јазикот, кои самиот Ричи не сакаше да ги даде, а кои се токму засновани на концептот слој.

Отстапување

Отстапување — менување на вообичаените својства на новото име.

Најважното отстапување е точно поврзано со својствата на слојот на програмата и се опишува со еден збор „статички“, кој има различно значење за секој тип на слој.

5. ПОСЛЕДНОТО ПОГЛАВЈЕ. Заедништво на применети јазици

Применетите јазици се фигуративно јазици (имаат слика, „напишена“). Тие се засноваат на експлицитна или имплицитна употреба на сликата. Покрај тоа, овде повторно се појавува контрадикција: експлицитната слика е поразбирлива, но помалку погодна, и обратно.

(Изгледот на табелата сè уште не е испорачан, така што табелата е прикажана со слика.)

По C, развојот на применетите јазици тргна по патот на зголемување на нивната фигуративност. Најважен за разбирање на високи слики е директниот потомок на C - јазикот C++. Тој ја развива идејата за произволен избор на операции за количини и го отелотворува врз основа на синтетичкиот избор на израз, кој добива ново име - објект. Сепак, C++ не е толку концизен и експресивен како C поради преоптоварувањето на новите типови на колекции и нивните поврзани правила. Патем, ајде да зборуваме за „преоптоварување“.

Преоптоварување и полиморфизам

Зборот „преоптоварување“ е застарен термин за машинско учење за создавање повеќе операции.

Машински (системски) програмери плуралноста операциите би можеле да бидат досадни: „Што значи овој знак (+): додавање цели броеви, додавање дропки, па дури и поместување?! Во наше време не пишуваа така!“ Оттука и негативната конотација на избраниот збор („прекумерно“, „уморен“). За апликативен програмер, повеќекратните операции се камен-темелник, главното достигнување и наследство на јазикот C, толку природно што често не се препознаваат.

Во C++ јазик плуралноста проширен не само на оригиналните операции, туку и на функции - и индивидуални и комбинирани во класи - методи. Со повеќе методи дојде и способноста да се надминат во проширени класи, што нејасно беше наречено „полиморфизам“. Комбинацијата на полиморфизам и преоптоварување произведе експлозивна мешавина која се подели на два полиморфизми: „вистински“ и „ад-хок“. Можно е да се разбере ова само и покрај доделените имиња. Патот до рекламата е поплочен со странски имиња.

Декларацијата на формата „преоптоварување“ е подобро изразена во зборот дополнително соопштение — додавање декларација на функција со исто име со аргументи со различна слика.

Декларацијата на формата „полиморфизам“ е подобро да се нарече повторно објавување — преклопувачка декларација во нов проширен слој на функција со исто име со аргументи од истата слика.

Тогаш ќе биде лесно да се разбере дека истите методи на различни слики (аргументи) - дополнително соопштенои една слика - повторно објави.

Руските зборови одлучуваат.

Писта

Разгледувањето на концептите на високо фигуративните јазици ја потврдува важноста на јасна дефиниција на основните концепти. Со правилно опишан C, учењето на високофигуративни јазици ќе биде лесно и пријатно.

Ова е особено важно за имплицитни високо фигуративни јазици (PHP, JavaScript). За нив важноста на објектите (композитни слики) станува уште поголема отколку во C++, но самиот концепт на слика станува имплицитен и неостварлив. Од гледна точка на погодност, тие станаа поедноставни, но од гледна точка на разбирање, тие станаа потешки.

Затоа, треба да започнете да учите програмски јазици со јазикот C и да се движите понатаму по редоследот по кој се појавуваат јазиците од семејството C.

Истото важи и за опишување јазици. Различни јазици имаат ист, или помал, збир на единични родови од јазикот C. Бројот на типови и примероци може да се разликува во двете насоки: C++ има повеќе типови од C, додека JavaScript има помалку.

Јазикот MySQL заслужува посебно споменување. Се чини дека нема ништо заедничко, но тој е совршено опишан од Матриошка, а запознавањето со него станува побрзо и полесно. Што е важно, со оглед на неговата важност за веб - трпезарискиот пат на модерното програмирање. И каде што има MySQL, има и други SQL. Па, секакви Фортран-Паскал-Пајтони ги опишува и Матриошка, штом ќе им дојде до рака.

Значи, нè очекуваат големи работи - применет опис на јазикот C и унифициран опис на јазиците што го следат. „Нашите цели се јасни, нашите задачи се дефинирани. Зафатете се, другари! (Бурен, продолжен аплауз, кој се претвора во овации. Сите стануваат.)“

Вашите мислења ќе бидат слушани со големо внимание, вашата помош при креирањето на веб-страницата за гнездење кукли ќе биде примена со голема благодарност. Поцелосни информации за книгата има на веб-страницата, вешто скриена во Matryoshka C.

Извор: www.habr.com