Что такое компилирование программы. Компиляция в программировании. способ хранения этих значений в памяти

Если вы только начинаете изучать программирование или же просто интересовались данным вопросом, наверняка вам на глаза попадалось таинственное слово «компилятор». Это с виду страшное понятие способно отпугнуть людей. В данной статье постараемся разобраться, так ли все ужасно. Что такое компилятор?

Определение и история появления

Если говорить простыми словами, то компилятором является программа, преобразующая текст программы, написанной пользователем, в некоторую форму, которая пригодна для выполнения на вычислительной машине.

Появились такие программы вместе с зарождением первых языков программирования. Произошло это в конце 50-х годов. Получается, что история, которая связана с компиляторами и языками программирования насчитывает уже более шести десятков лет. Несмотря на такой серьезный срок, данное направление компьютерной науки ни в коем случае нельзя назвать устаревшим или устоявшимся. Наоборот, с ходом времени, с появлением новых отраслей и задач, для решения которых применяются компьютеры, возникает потребность в разработке новых, более удобных языков программирования. Соответственно, для этих языков нужны компиляторы. Windows, Linux, MacOS - для каждой платформы существуют свои разработки.

Принцип работы

Исходный текст, написанный разработчиком на языке высокого уровня, преобразуется в программу на специальном машинном языке. Полученный код называется исполняемой программой. Ее можно устанавливать и запускать на любом компьютере, не делая больше никаких преобразований.

Просто, но сложно

По традиции, компиляторы в информатике являются одной из базовых вещей вместе с операционными системами, а также базами данных. Что такое в каком-то смысле базис компьютерной науки.

С другой точки зрения, сама тема создания таких программ подразумевает большое число теоретических и технологических аспектов, которые связаны с программированием. Многие разработчики полагают, что эта тема вообще является самой привлекательной во всей информатике. Когда программист разрабатывает какую-либо программу, которая решает некую задачу, он пишет ее на определенном языке. В процессе разработки он оперирует терминами, близкими именно к той области, с которой приходится иметь дело. Компьютер совсем не понимает того, что ему говорит человек. Он способен разобраться лишь в достаточно простых вещах, к которым можно отнести числа и переменные, ячейки и регистры, постоянную и временную память. Что такое программа, задача которой - перевод понятий, близких к разработчика в понятия, которыми способен манипулировать компьютер.

Именно такой задачей занимается компилятор Java или любого другого языка программирования. При каждом появлении нового языка возникает нужда в переводе кода, написанного на нем, в тот вид, который сможет понять компьютер. Иначе он ее не выполнит. Ведь всегда присутствует семантический зазор между понятиями человека и компьютера. Именно для его преодоления и предназначены компиляторы языка программирования.

Трудности в создании

Создатели таких программ сталкиваются с самыми различными проблемами. Это и научные проблемы, которые связаны с правильным отображением понятий прикладной области. Это и инженерные, и технологические проблемы, связанные с реализацией этого самого отображения.

Задача создания компилятора состоит из множества разнородных подзадач. Это сложная, но очень увлекательная отрасль, которой посвящают жизнь многие программисты. И не жалеют.

Класс и компилятор

Наверное, многие слышали о таких языках, как C и C++. Ведь они являются одними из самых популярных и распространенных. Это очень серьезные языки программирования, содержащие мощные понятия, которые удобны для того, чтобы отображать понятия прикладных областей, в сфере которых трудятся разработчики. К примеру, есть там понятие классов, функций. Они являются основополагающими для многих языков, но для C++ они в особенности характерны.

Программисту гораздо удобнее создавать модели с помощью таких понятий. Компилятор или другой операционной системы помогает отобразить такие высокоуровневые вещи в форме, которую поймет компьютер. Только тогда он сможет ими манипулировать.

Любая какой бы мощной и сложной она ни являлась, оперирует очень простыми понятиями. Но является трудным, так как с его помощью очень удобно отображать многие вещи из реальной жизни. Компилятор сложные понятия превращает в примитивные.

Разработка компиляторов как работа

В последние годы прослеживается тенденция, когда любая крупная компания, связанная с информационными технологиями, выпускает свой собственный язык программирования, который затем продвигается в широкие массы разработчиков.

Конечно, для каждого языка необходим компилятор. И фирмы, как правило, создают их вместе с языками. Но существует также и большое число самостоятельных программистов и фирм, которые по тем или иным причинам хотят иметь собственные компиляторы для языков либо они разрабатывают новые языки и, соответственно, компиляторы к ним. Можно с уверенностью утверждать, что специалист, посвятивший себя этой сфере, точно не останется без работы.

Таким образом, теперь вам должно быть понятно, что такое компилятор. Это программа-переводчик между разработчиком и компьютером, без которой в сфере компьютерной науки никуда.

Современные компьютерные технологии находятся в постоянной стадии совершенствования. С каждым днем выходят все новые и новые технологии, позволяющие воплотить в жизнь то, что еще недавно определялось как фантастика. Сильным изменениям поддаются и языки, как человеческие, так и компьютерные. В данной статье мы подробно расскажем, что это – компилятор, как с ним работать, для чего он создавался и где его сейчас можно встретить. Статья рекомендуется не только начинающим пользователям операционной системы Windows, но и программистам, желающим познать скрытые знания своей системы.

Язык для операционной системы

Для начала стоит абстрагироваться, ведь программирование – это не только вбивание определенных ключей-слов в машину, это еще и тщательно продуманные действия, связанные с компонентами системы. Изначально был двоичный код, потом программисты создали полумашинный язык программирования – ассемблер, но для чего?

Представьте себе, что вам надо считать на калькуляторе программиста каждый бит, потом правильно его связывать и многое другое. В ассемблере все стало чуточку проще, но все еще очень и очень непросто, если сравнивать с современными языками программирования, например, С++, который называют одним из сложнейших, но про него речь пойдет чуть позже.

В языке ассемблер все осуществляется благодаря регистрам процессора: деление, умножение, перемещение значения из точки А в точку Б и т. д. Основная его проблема, что он все еще является полумашинным, но все равно поддается прочтению человеку, в отличии от хаотично раскиданных битов. Еще одним минусом было ограниченное количество этих самых регистров.

В 80-х годах решили придумать язык программирования, благодаря которому можно будет легко и просто написать операционную систему. Так появился С и компилятор С GCC от компании GNU. Если вы пользуетесь Linux, то обязательно должны были видеть продукты данной компании. Кстати, ассемблер используется и поныне, ведь некоторые компиляторы создают объектные файлы с двоичным кодом, а другие исполнительные – с кодом на ассемблере. Все зависит от платформы разработчика.

Современный компилятор имеет следующие программы в себе:

Дебагер – программа, которая отправляет сообщения об ошибке от линковщика, препроцессора, интерпретатора. Препроцессор – это программа, главной задачей которой является поиск специальных меток, начинающихся со знака #, и выполнение определенного рода команд. Например, добавления сторонней библиотеки для компиляции проекта. Интерпретатор – программа, которая переводит наш более-менее понятный язык программирования в двоичный код или ассемблер. Линковщик – программа, благодаря которой недостающие файлы автоматически подключаются.

Также существует 2 типа сборки проекта компилятором: динамическая и статическая. В первой добавляются лишь нужные проекту файлы, несмотря на среду разработки, а во втором случае - все в кучу (подключенные, конечно). Итак, из этого уже можно сказать, что компилятор – это целый список программ для сбора и обработки информации в понятный и логичный для компьютера вид. Дальше мы рассмотрим, с чего все начиналось.

Первые простейшие компиляторы

Может, вы удивитесь, но впервые объект нашей статьи (тогда его еще называли транслятор) появился в далеком 1954 году в Институте, специализирующемся на прикладной математике. Он включал в себя не настолько большой комплекс программ, как сейчас, но все равно был прорывом в науке на то время. Там не было дебагера, поэтому людям приходилось все делать буквально руками, причем используя при этом стандартную и дискретную математику, чтобы узнать, правильный ли результат получила электронно-вычислительная машина.

Возможна ли сборка без нового языка?

Если вы достаточно толковый программист, то вполне сможете выполнить эту задачу. Правда, для этого понадобится немало времени и сил. Кстати, раньше даже была профессия такая – программист-линковщик. Это только в новых языках программирования все автоматизировано, а раньше людям приходилось связывать куски кода Make файлами. Между прочим, некоторые проекты на Linux и сейчас можно собрать с помощью этих самых Make-файлов, нужно лишь указать их зависимости вручную.

После сбора кода линковщик отдавал работу уже компьютеру на обработку, где в итоге получал готовый бинарный код.

Как видите, компилятор – это не только программа, а еще и усилия множества людей. А они, как утверждал Генри Форд, пытаются автоматизировать каждый процесс.

Лучший компилятор Windows

Итак, многие из читателей знают, что существует множество мертвых языков, но еще больше живых, т. е. тех, которые хотя бы раз в год обновляют свою стандартную библиотеку. Как мы уже говорили, в 1980 году был создан С - это был прорыв. Многие наши отцы до сих пор обожают данный язык, но что с ним теперь?

Он живет и процветает в новом теле, если так можно сказать. Его наследником по праву является С++, хоть и его создателя воспрещают писать на нем код, похожий на С, многие программисты игнорирует это и делают, но почему допускается такое грубое нарушение правил?

Во-первых, он взял солидную долю стандартных библиотек от С, и новые компиляторы G++ способны компилировать код С, что уже само по себе указывает на их схожесть. Во-вторых, С++ был создан, чтоб заместить С, и итоги этого мы видим сейчас. К слову, программа компилятор G++ не "ругается" до тех пор, пока не будет использован хотя бы один класс – в этом и есть основное отличие двух языков. Можно назвать G++ лучшим компилятором, не зря ведь благодаря ему пишут мобильные приложения, операционную систему Windows и т. д.

Ваш путь будет тернист – это стоит знать прежде всего. Для начала работы с языком, например, если это С, вы обязательно должны будете ознакомиться с компилятором C. А если с ним не подружиться и не понять его логику, то ваши проекты один за одним будут лагать и вылетать.

Попытайтесь как можно больше читать книг не только про основы программирования, но и про историю создания языков, так вы обязательно начнете понимать саму суть процесса. Старайтесь совмещать практику и новые знания, так все куда быстрее запоминается. Кроме того, постарайтесь довести свой английский хотя бы до среднего уровня, иначе вам будет очень сложно в ориентировании по IDE.

В заключение

Надеемся, после прочтения данной статьи вы поняли, что это – компилятор, как он работает, зачем создавался и кому по сей день нужен. Стоит напомнить, что самое главное для программиста – это понимание ситуации, понимание основных принципов, поэтому очень надеемся, что статья вам в этом помогла.

ТРАНСЛЯЦИЯ, КОМПИЛЯЦИЯ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

Транслятор – это программа или техническое средство, выполняющее преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке, в определенном смысле равносильную первой.

Компиляция в программировании – преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в коды на машинно-ориентированном языке, которые принимаются и исполняются непосредственно процессором. Результатом компиляции является объектный файл с необходимыми внешними ссылками для компоновщика. Программа уже переведена в машинные инструкции, однако еще не полностью готова к выполнению.

Компилятор – это программа, предназначенная для трансляции исходного текста программы с высокоуровневого языка в объектный код. Входной информацией для компилятора является описание алгоритма или программа на языке программирования. На выходе компилятора – эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).

Компоновка – это один из этапов создания исполняемого файла.
Компилировать – проводить трансляцию машинной программы с проблемно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык (создание объектного кода) для ее исполнения. Результатом компиляции является объектный файл с необходимыми внешними ссылками для компоновщика. Программа уже переведена в машинные инструкции, однако еще не полностью готова к выполнению. В объектном файле имеются ссылки на различные системные функции. Даже если в программе явно не упомянута ни одна функция, необходим, по крайней мере, один вызов системной функции – завершение программы и освобождение всех принадлежащих ей ресурсов.

Компоновщик – модуль системы программирования или самостоятельная программа, которая собирает результирующую программу из объектных модулей и стандартных библиотечных модулей. Этот процесс называется компоновкой, его результатом и будет исполняемый файл. С процедурой интерпретации компоновка не связана.

При работе с программами существуют этапы:
а) компиляции
б) компоновки
в) интерпретации
г) исполнения программы.
Создание исполняемого файла из исходного текста программы предполагает выполнение этапов а и б (компиляции и компоновки).

Исполняемый файл – это файл, который может быть обработан или выполнен компьютером без предварительной трансляции. Обычно исполняемый файл получается в результате компиляции и компоновки объектных модулей и содержит машинные команды и/или команды операционной системы.

Интерпретатор анализирует и тут же выполняет программу покомандно, по мере поступления ее исходного кода на вход интерпретатора.
Алгоритм работы простого интерпретатора: 1) прочитать инструкцию;
2) проанализировать инструкцию и определить соответствующие действия;
3) выполнить соответствующие действия;
4) если не достигнуто условие завершения программы, прочитать следующую инструкцию и перейти к пункту 2.

Утверждение «Языковый процессор, который построчно анализирует исходную программу и одновременно выполняет предписанные действия, а не формирует на машинном языке скомпилированную программу, которая выполняется впоследствии» справедливо для интерпретатора

Режим интерпретации можно использовать при отладке программ на языке высокого уровня.

Интерпретация в разработке программ – процесс непосредственного покомандного выполнения программы без предварительной компиляции, «на лету». В большинстве случаев интерпретируемая программа работает намного медленнее, чем скомпилированная программа, но не требует затрат на компиляцию, что в случае небольших программ может повышать общую производительность. Интерпретация связана с получением переменными значений в процессе работы программы.

Интерпретация и компиляция не позволяют изменить семантику (смысл) языка программирования. Обычно при описании семантики в рамках операционного подхода исполнение конструкций языка программирования трактуется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной) ЭВМ.

Интерпретация и компиляция не позволяют изменить синтаксис языка – набор правил построения фраз алгоритмического языка, позволяющий определить осмысленные предложения в этом языке.

Синтаксический анализ – это процесс сопоставления линейной последовательности лексем (слов) языка с его формальной грамматикой, обычно это программа или часть программы, выполняющая синтаксический анализ. Результатом обычно является дерево разбора.

Дисплейный файл – набор команд дисплейного процессора (представление интерактивной графики). В составе команд дисплейного процессора могут предусматриваться не только графические команды формирования изображений и перехода, но и команды организации циклов и обращения к подпрограммам.

Командные файлы используются, когда в процессе работы необходимо часто выполнять одни и те же действия. Операционная система позволяет записать нужную для этого последовательность команд в специальный файл, называемый командным файлом.

Этапы решения задачи на компьютере.

Для того чтобы правильно решить задачу с помощью автоматизированного подхода на ПЭВМ, необходимо пройти определенные этапы ее решения.
1. Формализация данных

2. Создание математической модели
3. Детальное описание алгоритма (блок-схема, текстовое)
4. Реализация на языке программирования
5. Отладка программы
6. Тестирование программы
7. Анализ результатов работы

Данная цепочка будет корректна с точки зрения решения задачи на ПЭВМ, поскольку на начальных этапах («Формализация данных» и «Создание математической модели») определяются исходные данные и модель решения. Далее, на этапах «Детальное описание алгоритма (блок-схема, текстовое)» и «Реализация на языке программирования», проходит пошаговое построение целевого алгоритма и реализация его на заданном языке программирования. На этапе «Отладка программы» устраняются явные некорректные ситуации реализации алгоритма, а этап «Тестирование программы» позволяет устранить скрытые и явные недостатки реализации исходной задачи. На финальном этапе «Анализ результатов работы» проводится исследование полученных результатов.

ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМА И ЕГО СВОЙСТВА. БЛОК-СХЕМА АЛГОРИТМА

Единого определения понятия «алгоритм» нет. Приведем одно из возможных определений.

Алгоритм – это некоторый конечный набор рассчитанных на определенного исполнителя операций, в результате выполнения которых через определенное число шагов может быть достигнута поставленная цель или решена некоторая задача.

Пять важных свойств алгоритма – дискретность, конечность, детерминированность, результативность, массовость.

Дискретность – при выполнении алгоритм разбивается на конечную последовательность действий или шагов.

Конечность (завершаемость) – при корректно заданных исходных данных алгоритм должен завершать работу за конечное число шагов.

Детерминированность – это определенность (т. е. общепонятность и точность). В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы. Таким образом, алгоритм выдает один и тот же результат (ответ) для одних и тех же исходных данных, т. е. при повторениях алгоритма для одних и тех же исходных данных всегда получается одинаковый результат.

С другой стороны, существуют вероятностные алгоритмы, в которых следующий шаг работы зависит от текущего состояния системы и генерируемого случайного числа. Однако при включении метода генерации случайных чисел в список «исходных данных» вероятностный алгоритм становится подвидом обычного.

Результативность (направленность на получение искомого результата) ­– алгоритм должен завершаться определенными результатами.

Массовость (возможность использования различных данных при решении однотипных задач) – алгоритм должен быть применим к разным наборам исходных данных. Например, алгоритм решения квадратного уравнения должен быть применим к квадратным уравнениям с различными значениями коэффициентов.

Линейный алгоритм – алгоритм, в котором все действия (операции) выполняются один раз последовательно друг за другом

Способы записи (представления) алгоритма:

– формульный

– словесный

– табличный

– с помощью блок-схем

– с помощью программы

Наиболее наглядным способом записи алгоритма является изображение в виде последовательно блоков, каждый из которых предписывает выполнение определенных действий, то есть с помощью блок-схемы.

Способы представления алгоритмов (еще раз):

– Словесный (описание на естественном человеческом языке)

– Графический (на языке блок-схем)

– С помощью символов специального языка проектирования программ-псевдокодов

– С использованием HIPO-диаграмм

– С использованием таблиц решений

– С помощью схемы Насси-Шнейдермана

– С помощью одного из алгоритмических языков программирования

Правила построения алгоритмов на языке блок-схем:

1. Блок-схема строится сверху вниз.

2. В любой блок-схеме имеется только один элемент, соответствующий началу алгоритма, и один элемент, соответствующий концу алгоритма.

3. Должен быть хотя бы один путь из начала блок-схемы к любому элементу.

4. Должен быть хотя бы один путь от каждого элемента блок-схемы в конец блок-схемы.

Основные методы современной технологии проектирования алгоритмов.

1. Метод структурного проектирования. Любой алгоритм может быть построен из комбинаций трех базовых структур: линейный алгоритм (следование), разветвляющийся алгоритм (развилка) и циклический алгоритм (повтор).

2. Метод нисходящего проектирования. Первоначально определяются главные функции, затем второстепенные.

3. Метод пошаговой детализации.

4. Метод модульности. Модуль – логически связанный фрагмент программы, выполняющий одну функцию и состоящий из обозримого числа шагов.

Перед началом составления блок-схемы необходимо:

1. Определить имена входных данных, промежуточных и выходных результатов.

2. Дать наименование основной программе и вспомогательным алгоритмам.

Циклы . Оператор цикла. Заголовок цикла определяет число повторений. Тело цикла – блок повторяемых операторов (действий). Циклы бывают двух видов: с фиксированным числом повторений (цикл типа for = цикл типа для = цикл с параметром = арифметический цикл) и условные операторы цикла (цикл с предусловием = цикл типа while = цикл типа пока ; цикл с постусловием ).

Зацикливание – тело цикла выполняется бесконечное число раз.

Реализация циклов в алгоритмах уменьшает объем памяти, используемой программой, выполняющей алгоритм, и сокращает количество записей одинаковых последовательностей команд.

ЭВОЛЮЦИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЯЗЫКОВ...

Выражение на языке программирования задает правило вычисления некоторого значения. Выражение состоит из констант, переменных, указателей функций, знаков операций и скобок. Каждое выражение имеет тип , зависящий от типов входящих в него операндов.

Выражение называют арифметическим , если его значением является число. Арифметическое выражениезаписывается в строку. Нельзя ставить подряд два знака арифметических операций. Нельзя опускать знак умножения.

При вычислении значений выражений важен порядок выполнения операций . Приняты следующие правила. Действия выполняются слева направо с соблюдением следующего старшинства (в порядке убывания приоритетов ):

1) действия в скобках;
2) вычисление функций;
3) NOT;
4) *, /, DIV, MOD, AND;
5) +, -, OR;
6) =, <>, <, >, <=, >=.

Если приоритет операций одинаков, то операция, стоящая левее, выполняется раньше . Порядок выполнения операций можно переопределить с помощью скобок.

Язык программирования – искусственный язык, который имеет

– ограниченное число слов, значение которых понятно транслятору

(ключевые слова)

– очень строгие правила записи команд

Синтаксис языка – совокупность правил записи команд

Семантика языка – смысл каждой команды и других конструкций языка

Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических , синтаксических и семантических правил , задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

Каждый язык программирования поддерживает один или несколько встроенных типов данных (базовых типов). Кроме того, развитые языки программирования предоставляют программисту возможность описывать собственные типы данных, комбинируя или расширяя существующие.

Тип данных – характеристика набора данных, которая определяет:

- диапазон возможных значений данных из набора;

- допустимые операции, которые можно выполнять над этими значениями;

- способ хранения этих значений в памяти.

Различают:

- простые типы данных: целые, действительные числа и др.;

- составные типы данных: массивы, файлы и др.

Переменная – именованная область памяти, хранящая некоторое значение.

Массивы используются во всех современных языках программирования.

Массив – именованный набор однотипных данных, расположенных в памяти непосредственно друг за другом (в отличие от списка ), доступ к которым осуществляется по индексу элемента массива (номеру по порядку, упорядоченному по возрастанию в индексных массивах). Индекс массива, указывающий на элемент массива, – это целое число.

Программа – логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для решения определенной задачи.

Программа – Алгоритм, записанный на языке программирования.

Текст программы – полное, законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования. Затем этот текст программы обрабатывается специальными служебными приложениями, которые называются трансляторами.

Команды, поступающие в процессор по его шинам, на самом деле являются электрическими сигналами. Эти сигналы можно интерпретировать как нули и единицы, то есть как числа. Поэтому реально программа, с которой работает процессор, представляет собой последовательность чисел, называемую машинным кодом .

тестирование программного обеспечения - процесс исследования программного обеспечения (ПО) с целью получения информации о качестве продукта (в том числе поиск ошибок в программе).

Альфа-тестирование – тестирование готового продукта на специально созданных задачах.

Бета-тестирование – опробование бесплатной тестовой версии программного продукта на реальных задачах.

Если «альфа-» и «бета-тестирование» относятся к стадиям до выпуска продукта (а также, неявно, к объёму тестирующего сообщества и ограничениям на методы тестирования), тестирование «белого ящика» и «чёрного ящика» имеет отношение к способам, которыми тестировщик достигает цели .

При тестировании белого ящика (англ. white- box testing , также говорят - прозрачного ящика ), разработчик теста имеет доступ к исходному коду программ и может писать код, который связан с библиотеками тестируемого ПО. Это типично для юнит-тестирования (англ. unit testing ), при котором тестируются только отдельные части системы. Оно обеспечивает то, что компоненты конструкции - работоспособны и устойчивы, до определённой степени. При тестировании белого ящика используются метрики покрытия кода.

При тестировании чёрного ящика , тестировщик имеет доступ к ПО только через те же интерфейсы, что и заказчик или пользователь, либо через внешние интерфейсы, позволяющие другому компьютеру либо другому процессу подключиться к системе для тестирования. Например, тестирующий модуль может виртуально нажимать клавиши или кнопки мыши в тестируемой программе с помощью механизма взаимодействия процессов, с уверенностью в том, все ли идёт правильно, что эти события вызывают тот же отклик, что и реальные нажатия клавиш и кнопок мыши. Как правило, тестирование чёрного ящика ведётся с использованием спецификаций или иных документов, описывающих требования к системе. Как правило, в данном виде тестирования критерий покрытия складывается из покрытия структуры входных данных, покрытия требований и покрытия модели (в тестировании на основе моделей).

Регрессионное тестирование . После внесения изменений в очередную версию программы, регрессионные тесты подтверждают, что сделанные изменения не повлияли на работоспособность остальной функциональности приложения. Регрессионное тестирование может выполняться как вручную, так и средствами автоматизации тестирования.

Отла́дка - этап разработки компьютерной программы, на котором обнаруживают, локализуют и устраняют ошибки. Чтобы понять, где возникла ошибка, приходится:

узнавать текущие значения переменных; и выяснять, по какому пути выполнялась программа.

Существуют две взаимодополняющие технологии отладки .

Использование отладчиков - программ, которые включают в себя пользовательский интерфейс для пошагового выполнения программы: оператор за оператором, функция за функцией, с остановками на некоторых строках исходного кода или при достижении определённого условия. Вывод текущего состояния программы с помощью расположенных в критических точках программы операторов вывода - на экран, принтер, громкоговоритель или в файл. Вывод отладочных сведений в файл называется журналированием .

Отладчик – программа, позволяющая исследовать внутреннее устройство программы. Отладчик обеспечивает пошаговое исполнение программы, просмотр текущих значений переменных, вычисление значения любого выражения программы и др. Debugger .

Рефакторинг - процесс изменения внутренней структуры программы, не затрагивающий её внешнего поведения и имеющий целью облегчить понимание её работы

Подпрограмма – набор операторов, выполняющих нужное действие и не зависящих от других частей исходного кода.

Подпрограммы бывают двух видов – процедуры и функции . Они отличаются тем, что процедура просто выполняет группу операторов, а функция к тому же передает в главную программу некоторое вычисленное значение. Передает = возвращает. Функция имеет тип, совпадающий с типом возвращаемого значения.

Внешняя программа вызывает подпрограмму. Данные передаются подпрограмме в виде параметров или аргументов, которые описываются в заголовке подпрограммы.

Подпрограммы могут быть вложенными, т. е. допускается вызов подпрограммы не только из главной программы, но и из другой подпрограммы. Подпрограмма может вызывать сама себя. Такой прием называется рекурсией .

Важная характеристика подпрограмм – возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм.

Модуль – процедура, функция, юнит, программа в целом – логически законченная составная часть программы.

Процедурные языки программирования – те, где возможно использование подпрограмм.

Структурное программирование – структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. С этой целью введено понятие подпрограммы.

Структурное программирование - методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. Предложена в 70-х годах XX века Э. Дейкстрой, разработана и дополнена Н. Виртом.

В соответствии с данной методологией

Любая программа представляет собой структуру, построенную из трёх типов базовых конструкций:

последовательное исполнение - однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы; ветвление - однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения некоторого заданного условия; цикл - многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется некоторое заданное условие (условие продолжения цикла).

В программе базовые конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом, но никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.

Повторяющиеся фрагменты программы (либо не повторяющиеся, но представляющие собой логически целостные вычислительные блоки) могут оформляться в виде т. н. подпрограмм (процедур или функций). В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется инструкция вызова подпрограммы. При выполнении такой инструкции выполняется вызванная подпрограмма, после чего исполнение программы продолжается с инструкции, следующей за командой вызова подпрограммы. Разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».

Сначала пишется текст основной программы, в котором, вместо каждого связного логического фрагмента текста, вставляется вызов подпрограммы, которая будет выполнять этот фрагмент. Вместо настоящих, работающих подпрограмм, в программу вставляются «заглушки», которые ничего не делают. Полученная программа проверяется и отлаживается. После того, как программист убедится, что подпрограммы вызываются в правильной последовательности (то есть общая структура программы верна), подпрограммы-заглушки последовательно заменяются на реально работающие, причём разработка каждой подпрограммы ведётся тем же методом, что и основной программы. Разработка заканчивается тогда, когда не останется ни одной «затычки», которая не была бы удалена. Такая последовательность гарантирует, что на каждом этапе разработки программист одновременно имеет дело с обозримым и понятным ему множеством фрагментов, и может быть уверен, что общая структура всех более высоких уровней программы верна. При сопровождении и внесении изменений в программу выясняется, в какие именно процедуры нужно внести изменения, и они вносятся, не затрагивая части программы, непосредственно не связанные с ними. Это позволяет гарантировать, что при внесении изменений и исправлении ошибок не выйдет из строя какая-то часть программы, находящаяся в данный момент вне зоны внимания программиста.

Нисходящее проектирование – разработка приложения (программы) сверху вниз. Сначала выделяется несколько подпрограмм (модулей), решающих самые глобальные задачи (например, инициализация данных), потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, разбиваясь на небольшое число других подпрограмм и т. д.

Событийно-ориентированное программирование – главная часть программы представляет собой один бесконечный цикл, который опрашивает Windows, следя за тем, не появилось ли новое сообщение о событии. При обнаружении события вызывается подпрограмма, ответственная за обработку события. Цикл продолжается, пока не будет получено сообщение «завершить работу».

События могут быть

– пользовательскими (возникают в результате действий пользователя)

– системными (возникают в ОС, например, сообщение от таймера)

– программными (генерируются программой, например, надо обработать ошибку)

Исключение – ситуация в программе или ОС, требующая немедленного реагирования, например, деление на 0.

Виды программирования

Структурное Функциональное программирование Логическое программирование Автоматное программирование Процедурное программирование Объектно-ориентированное программирование Прототипное программирование Аспектно-ориентированное программирование Компонентно-ориентированное программирование

Логическое программирование - парадигма программирования, основанная на автоматическом доказательстве теорем, а также раздел дискретной математики, изучающий принципы логического вывода информации на основе заданных фактов и правил вывода. Логическое программирование основано на теории и аппарате математической логики с использованием математических принципов резолюций. (язык Пролог ).

Процедурное (императивное) программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложена фон Нейманом в 1940-х годах. Теоретической моделью процедурного программирования служит алгоритмическая система под названием Машина Тьюринга.

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в императивном программировании.

Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней.

Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту определять каждый шаг в процессе решения задачи. Особенность таких языков программирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом. Используя процедурный язык, программист определяет языковые конструкции для выполнения последовательности алгоритмических шагов.

Процедурные языки программирования

· Аda (язык общего назначения)

· Basic (версии начиная с Quick Basic до появления Visual Basic)

· Фортран

· Модула-2

Функциональное программирование объединяет разные подходы к определению процессов вычисления на основе достаточно строгих абстрактных понятий и методов символьной обработки данных. Программирование с использованием математического понятия функции вызывает некоторые трудности, поэтому функциональные языки, в той или иной степени предоставляют и императивные возможности, что ухудшает дизайн программы (например возможность безболезненных дальнейших изменений). Дополнительное отличие от императивных языков программирования заключается в декларативности описаний функций. Тексты программ на функциональных языках программирования описывают «как решить задачу», но не предписывают последовательность действий для решения. Первым, спроектированным функциональным языком стал Лисп.

Машинный язык – язык программирования для представления программ в форме, допускающей их непосредственную реализацию аппаратными средствами конкретной ЭВМ.

Языки низкого уровня – Ассемблер и Макроассемблер.

Язык разметки данных в компьютерной терминологии – набор символов или последовательностей, вставляемых в текст для передачи информации о его выводе или строении. Принадлежит классу компьютерных языков . Текстовый документ, написанный с использованием языка разметки, содержит не только сам текст (как последовательность слов и знаков препинания), но и дополнительную информацию о различных его участках, например, указание на заголовки, выделения, списки и т. д. В более сложных случаях язык разметки позволяет вставлять в документ интерактивные элементы и содержание других документов.

Языки разметки используются везде, где требуется вывод форматированного текста: в типографии (SGML, TeX, PostScript, PDF), пользовательских интерфейсах компьютеров (Microsoft Word, OpenOffice, troff), Всемирной Сети (HTML, XHTML, XML, WML, VML, PGML, SVG).

XML (Hypertext Markup Language – «язык разметки гипертекста») – это стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине.

Java – язык объектно-ориентированного программирования, разработан корпорацией Sun Microsistems как межплатформенный, интерпретируемый, объектно-ориентированный язык программирования, используемый для создания приложений, работающих под управлением веб-браузера и характеризующихся высоким уровнем интерактивности.

Java . Объектно-ориентированный язык программирования. Главная особенность этого языка – компиляция не в машинный код, а в байт-код, где каждая команда занимает 1 байт и который может выполняться на любой машине с любой операционной системой, если там есть интерпретатор. Этот интерпретатор называется «виртуальная машина Java ». Программы на языке java можно переносить с машины на машину в виде исходного текста или в виде байт-кода. По популярности Java занимает второе место в мире после Basic.

Java script – язык программирования, который разработан на основе языка Java и используется в составе html страниц с целью увеличения функциональности сайта.

Основное отличие языка Java script от любого другого языка программирования в том, что java скрипты размещаются внутри html страницы и не могут существовать как отдельные программы, а функционируют только будучи запущенными в браузерах.

SQL (Structured Query Language) – язык структурированных запросов. Структурированный язык запросов основан на реляционной алгебре. Это язык манипулирования данными, позволяющий описывать условия поиска информации, не задавая для этого последовательность действий, нужных для получения ответа. SQL является стандартным средством доступа к серверу баз данных . Стандарт SQL содержит компоненты для определения, изменения, проверки и защиты данных.

Пролог (англ. Prolog ) - язык и система логического программирования, основанные на языке предикатов математической логики дизъюнктов Хорна, представляющей собой подмножество логики предикатов первого порядка. Основными понятиями в языке Пролог являются факты, правила логического вывода и запросы, позволяющие описывать базы знаний, процедуры логического вывода и принятия решений.

ADA – язык программирования для встраиваемых систем. Это универсальный язык программирования, предназначенный для создания сложных систем, характеризующийся высокой степенью независимости от операционных систем и обеспечивающий поддержку средств параллельной обработки данных в реальном времени.

Интегрированные системы программирования включают в себя

· текстовый редактор

· компилятор

· редактор связей

· библиотеки функций

· отладчик (пошаговое выполнение)

Визуальные среды быстрого проектирования:

· Basic; Microsoft Visual Basic

· Pascal; Borland Delphi

· C++; Microsoft Visual C++

· Java; Borland JBuilder

· C#; Microsoft Visual ? Borland C# Builder

Архитектура программных систем : автономное приложение (работает на одном компьютере); файл-серверная архитектура, клиент-серверная архитектура, многозвенная архитектура (распределение функций между серверами, соединенными последовательно = позвенно), распределенная (программа в виде набора компонентов, которые можно запускать на любых серверах, связанных в сеть).

Параллельные вычисления – одновременное выполнение независимых частей одной программы на различных процессорах.

С точки зрения ISO 9126, Качество (программных средств) можно определить как совокупную характеристику исследуемого ПО с учётом следующих составляющих:

Надёжность Сопровождаем ость Практичность Эффективность Мобильность Функциональность

Объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированный язык – язык программирования, поддерживающий понятие объектов, их свойств и методов обработки, а также поддерживающий наследование и полиморфизм.

Класс – специальный тип данных, который содержит поля, методы и свойства.

Поля – инкапсулированные в классе данные

Свойства – специальный механизм, регулирующий доступ к полям.

Методы – инкапсулированные в классе процедуры и функции.

В основе классов лежат 3 фундаментальных принципа , которые называются инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция – объединение трех сущностей (полей, методов и свойств) в единое целое (т. е. в класс), что позволяет во многом изолировать класс от остальных частей программы, сделать его самодостаточным для решения конкретной задачи. Например, класс Tform содержит (инкапсулирует в себе) все необходимое для создания Windows-окна.

Наследование – возможность создания новых классов на основе имеющегося класса с наследованием всех его полей, методов и свойств и добавлением новых. Класс, не имеющий предшественника, называется базовым.

Объект – это экземпляр реализации класса.

Объект (по тренажеру) – это совокупность свойств (структур данных, характерных для этого объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать и которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта.

Класс , от которого произошло наследование, называется базовым (по тренажеру) или родительским .

Классы , которые произошли от базового, называются потомками, наследниками или производными классами . Производные классы наследуют свойства и методы от базового класса.

Если базовый класс имеет ряд свойств и методов по обработке списков данных, то все наследники базового класса наследуют эти свойства и методы, но в то же время они могут иметь новые свойства и методы обработки.

Абстрактный класс в объектно-ориентированном программировании – класс, экземпляры которого не создаются. Абстрактный класс не может иметь объектов, так как в нем не определены операции над объектами; объекты должны принадлежать конкретным подклассам абстрактного класса. Абстрактные классы используются для спецификации интерфейсов операций.

Основным – Понятие основного класса не существует .

В основе объектно-ориентированного подхода лежит понятие иерархии классов .

· В объектно-ориентированном программировании понятию объекта соответствует схема А.

· При создании программы было использовано три визуально разных объекта, основанных на разных классах. Все объекты позволяют обрабатывать списки данных (но в разных графических представлениях) и обладают различными свойствами. На рисунке также представлена иерархическая структура классов для этих объектов. Класс, выделенный красным цветом, для трех используемых классов будет являться базовым

Разработана модель программы на языке визуального программирования Visual Basic, которая генерирует случайные числа в соответствии с выбранным законом и определенными параметрами. В разработанном графическом интерфейсе приложения используется_____9 _____ визуальных объектов.

Всего используется 9 объектов:
· 2 объекта «Поле ввода»,
· 3 объекта «Надпись»,
· 1 объект «Выпадающий список»,
· 1 объект «Выбор»,
· 1 объект «Кнопка»,
· 1 объект «Форма».

Разработана программа обработки графических изображений с использованием объектно-ориентированного подхода. Список доступных процедур обработки приведен на рисунке, а также реализован обработчик событий, который обрабатывает только те события, которые заданы пользователем. Сколько будет изменено свойств объекта изображение, если выполнить обработку при таком выборе? 3

Из всех выбранных событий только процедуры «Изменить размер изображения», «Изменить контраст», «Изменить Яркость» изменяют свойства объекта изображение.

Создана программа с использованием средств объектно-ориентированного подхода. На форме размещено два объекта: «Кнопка» и «Поле Выбора». Обработчик события «Нажатие кнопки» запрограммирован таким образом, чтобы изменить визуальные свойства этих объектов. На рисунке представлены объекты и их размещение до и после выполнения заявленного события. Если считать, что пространственные координаты объектов – это также визуальные свойства, то у объектов «Кнопка» и «Поле Выбора» изменилось ___7 ____визуальных свойств.

У объекта «Поле Выбора» изменились свойства: «Горизонтальное положение» и «Вертикальное положение», а также «Надпись» и «Состояние выбора». У объекта «Кнопка» изменилось «Горизонтальное положение» и «Вертикальное положение», а также «Надпись».

Компилятоp (от англ. Compile - собирать вместе, составлять) - системная программа, выполняющая преобразование программы, написанной на одном алгоритмическом языке, в программу на языке, близком к машинному, и в определенном смысле эквивалентную первой.
Компиляторы пишутся как на автокоде, так и на языках высокого уровня. Кроме того, существуют и специальные языки конструирования компиляторов - компиляторы компиляторов.
Компилятор компиляторов (КК) - система, позволяющая генерировать компиляторы; на входе системы - множество грамматик, а на выходе, в идеальном случае, - программа. Иногда под КК понимают язык программирования, в котором исходная программа - это описание компилятора некоторого языка, а объектная программа - сам компилятор для этого языка. Исходная программа КК - это просто формализм, служащий для описания компиляторов, содержащий, явно или неявно, описание лексического и синтаксического анализаторов, генератора кодов и других частей создаваемого компилятора. Обычно в КК используется реализация схемы т.н. синтаксически управляемого перевода. Кроме того, некоторые из них представляют собой специальные языки высокого уровня, на которых удобно описывать алгоритмы, используемые при создании компиляторов.

История создания компиляторов
Первые компиляторы появились в начале 1950-х гг. Сегодня сложно определить, когда появился первый компилятор, поскольку в те годы проводилось множество экспериментов и разработок различными независимыми группами. В основном, целью разработки первых компиляторов было преобразование в машинный код арифметических формул.

Годом рождения теории компиляторов можно считать 1957, когда появился первый компилятор языка Фортран, созданный Бэкусом и дающий достаточно эффективный объектный код. Он работал на платформах IBM 7040, IBM 360 и DEC PDP-11. В 1980 г. была разработана новая версия для IBM 360 и IBM PC, которая поддерживала стандарт FORTRAN 77. Через год была образована фирма Watcom, которая в 1988 г. представила компилятор C. Он сразу получил широкую популярность среди программистов, так как генерировал самый быстрый код среди компиляторов того времени.

Основы
Большая часть компиляторов переводят программу с некоторого высокоуровневого языка программирования в машинный код, который может быть непосредственно выполнен центральным процессором. Как правило, этот код также должен выполняться в среде конкретной операционной системы, поскольку использует предоставляемые ей возможности (системные вызовы, библиотеки функций). Архитектура (набор программно-аппаратных средств), для которой производится компиляция, называется целевой машиной.
Некоторые компиляторы (например, Java) переводят программу не в машинный код, а в программу на некотором специально созданном низкоуровневом языке. Такой язык - байт-код - также можно считать языком машинных команд, поскольку он подлежит интерпретации виртуальной машиной. Например, для языка Java это JVM (язык виртуальной машины Java), или так называемый байт-код Java (вслед за ним все промежуточные низкоуровневые языки стали называть байт-кодами). Для языков программирования на платформе.NET Framework (C#, Managed C++, Visual Basic .NET и другие) это MSIL (Microsoft Intermediate Language, "Промежуточный язык фирмы Майкрософт").

Программа на байт-коде подлежит интерпретации виртуальной машиной, либо ещё одной компиляции уже в машинный код непосредственно перед исполнением. Последнее называеется "Just-In-Time компиляция" (JIT), по названию подобного компилятора для Java. MSIL-код компилируется в код целевой машины также JIT-компилятором, а библиотеки.NET Framework компилируются заранее).
Для каждой целевой машины (IBM, Apple и т.д.) и каждой операционной системы или семейства операционных систем, работающих на целевой машине, требуется написание своего компилятора. Существуют также так называемые кросс-компиляторы, позволяющие на одной машине и в среде одной ОС получать код, предназначенный для выполнения на другой целевой машине и/или в среде другой ОС. Кроме того, компиляторы могут быть оптимизированы под разные типы процессоров из одного семейства (путём использования специфичных для этих процессоров инструкций). Например, код, скомпилированный под процессоры семейства i686, может использовать специфичные для этих процессоров наборы инструкций - MMX, SSE, SSE2.
Существуют программы, которые решают обратную задачу - перевод программы с низкоуровневого языка на высокоуровневый. Этот процесс называют декомпиляцией, а программы - декомпиляторами. Но, поскольку компиляция - это процесс с потерями, точно восстановить исходный код, скажем, на C++ в общем случае невозможно. Более эффективно декомпилируются программы в байт-кодах - например, существует довольно надёжный декомпилятор для Flash.

Логическая структура компилятора

1. Лексический анализ. Лексический анализатор выполняет распознавание лексем языка и замену их соответствующими кодами. Под лексемами понимаются элементарные единицы, входящие в структуру предложения языка, такие как ключевые слова, константы, имена и т.п. Правильность задания структуры предложения языка на фазе лексического анализа не выполняется. Результатом является поток лексем (кодов - ссылок на таблицы), эквивалентный исходному тексту.
2. Синтаксический анализатор необходим для того, чтобы выяснить, удовлетворяют ли предложения, из которых состоит исходная программа, правилам грамматики этого языка. Процесс синтаксического анализа может рассматриваться как построение дерева грамматического разбора для транслируемых предложений. Грамматики могут использоваться как для порождения так и для распознавания предложений языка. Порождение начинается с начального понятия (или аксиомы грамматики). При распознавании с помощью грамматических правил порождается предложение, которое затем сравнивается с входной строкой. При этом применение правил подстановки для порождения очередного символа предложения зависит от результатов сравнения предыдущих символов с соответствующими символами входной строки. Результат анализа исходного предложения в терминах грамматических конструкций удобно представлять в виде дерева. Такие деревья обычно называются деревьями грамматического разбора или синтаксическими деревьями. READ (VALUE).
3. Семантический анализ. На этом этапе осуществляется контроль типа и вида всех идентификаторов и других операндов.
4. Оптимизация. Происходит преобразование исходной программы в промежуточную (например, польскую) форму записи. Оптимизация промежуточного кода - выделение общих подвыражений и вычисление константных подвыражений. Фаза оптимизации предназначена для уменьшения избыточности программы по затратам времени и памяти. В зависимости от критериев проектирования транслятора данная фаза обработки программы может исключаться из цикла обработки программы.
5. Распределение памяти. На этом этапе выделяются конкретные адреса пользователя под переменные, которые генерируются компилятором.
6. Генератор объектного (ассемблерного) кода - выполняет подстановку кодовых образцов на выходном языке, соответствующих промежуточным кодам программы. Генератору кода могут не требоваться шаблоны, он весь может быть реализован в процедурном виде.
7. Машинно-зависимая компиляция. Зависит от того, какие используются регистры. Работа этой процедуры зависит от соглашений, принятых для исполняемой части программы. Например, выделяется базовый регистр для текущей активной записи в стеке. В конкретных реализациях компиляторов, эти этапы могут быть разделены или совмещены в том или ином виде.

Транслятор
Транслятор - это программа, которая переводит исходную программу в эквивалентную ей объектную программу. Если объектный язык представляет собой автокод или некоторый машинный язык, то транслятор называется компилятором.

Автокод очень близок к машинному языку; большинство команд автокода - точное символическое представление команд машины.

Важной исторической особенностью компилятора являлось то, что он мог производить и компоновку (то есть содержал две части - транслятор и компоновщик). Это связано с тем, что раздельная компиляция и компоновка как отдельная стадия сборки выделились значительно позже появления компиляторов, и многие популярные компиляторы (например, GCC) до сих пор физически объединены со своими компоновщиками. В связи с этим, вместо термина "компилятор" иногда используют термин "транслятор" как его синоним: либо в старой литературе, либо когда хотят подчеркнуть его способность переводить программу в машинный код (и наоборот, используют термин "компилятор" для подчеркивания способности собирать из многих файлов один).

Примеры компиляторов
■ GCC
■ Free Pascal Compiler
■ Компиляторы C, C++ и Fortran от Sun Microsystems Inc.
■ Watcom Fortran/C++ Compiler
■ Intel C++/Fortran compiler
■ ICC AVR.

Литература:
1. Альфред Ахо, Рави Сети, Джеффри Ульман, "Компиляторы. Принципы, технологии, инструменты", "Вильямс", М.-С-Пб.-К. 2003 г.
2. Карпов В.Э. "Классическая теория компиляторов", Учебное пособие - Московский государственный институт электроники и математики, М., 2003 г.
3. Робин Хантер "Основные концепции компиляторов" М.: "Вильямс", 2002 г.
4. Хантер Р. Проектирование и конструирование компиляторов: Пер. с англ. С. М. Круговой - М. Финансы и статистика, 1984 г.

Если вы только приступили к изучению программирования или интересуетесь данным вопросом, то вы наверняка сталкивались с таким таинственным словом, как «компилятор». Одним своим видом это страшное понятие способно отпугнуть пользователей. В данном обзоре мы попытаемся разобраться, действительно ли все так ужасно на самом деле.

Компилятор: определение и история возникновения

Если говорить простыми словами, то под компилятором сегодня имеется в виду программа, которая преобразует текст программы, написанной пользователем, в определенную форму, пригодную для выполнения на вычислительной машине. Такие программы появились одновременно с зарождением первых языков программирования. Это произошло еще в конце 50-х годов. Получается, что история, связанная с языками программирования и компиляторами, насчитывает уже более 60 лет. Данное направление компьютерной науки, несмотря на столь серьезный срок, нельзя назвать устоявшимся или устаревшим. Наоборот, с ходом времени, появлением новых задач и отраслей, для решения которых используются персональные компьютеры, появляется необходимость в разработке новых, более удобных языков программирования. Для этих языков соответственно и требуются компиляторы. Свои разработки существуют для каждой платформы.

Компилятор: принцип работы

Исходный текст, созданный на языке высокого уровня разработчиком, должен быть преобразован в программу, написанную на специальном машинном языке. Этот код и называют исполняемой программой. Исполняемую программу можно устанавливать и запускать на любом персональном компьютере, не делая при этом никаких преобразований.

Компиляторы по традиции являются одной из основных вещей в информатике, наряду с базами данных и операционными системами. Что же собой представляет компилятор? Это в каком-то смысле базис современной компьютерной науки. Сама тема создания таких программ с другой точки зрения подразумевает большое количество технологических и теоретических аспектов, связанных с программированием. Как полагают многие разработчики, данная тема вообще является наиболее привлекательной в информатике. При разработке программы, решающей определенную задачу, программист пишет ее на специальном языке программирования. В процессе разработки он использует термины, которые близки именно к той области, с которой ему приходится иметь дело. Компьютер совершенно не понимает, что человек от него хочет. Он может разобраться только в простых вещах, таких как переменные, регистры, ячейки, постоянная и временная память. Что же собой представляет компилятор? Это специальная программа, основная задача которой заключается в переводе понятий, близких к предметной области программиста, в понятия, которыми может манипулировать персональный компьютер. Именно эту задачу выполняет компилятор для любого языка программирования. При появлении нового языка появляется необходимость в переводе написанного на нем кода в вид, который сможет понять компьютер. В противном случае, код не будет выполнен. Всегда имеется семантический зазор между понятиями человека и персонального компьютера. Компиляторы языка программирования предназначены как раз для его преодоления.

Создатели компиляторов сталкиваются со множеством различных проблем. Это и научные проблемы, которые связаны с правильным отображением понятий в прикладной области, и технологические, и инженерные проблемы, связанные с реализацией отображения. При создании компилятора приходится выполнять множество разнородных подзадач. Это очень сложная отрасль, которой программисты посвящают всю свою жизнь.

Компилятор и класс

Многие из вас наверняка слышали о таких языках программирования, как C++ и C. Это одни из наиболее распространенных и популярных языков. Такие серьезные языки программирования содержат мощные понятия, которые удобны для отображения понятий прикладных областей. Там, к примеру, присутствует такое понятие, как классы и функции. Они являются основополагающими для многих языков программирования, но для C++ они особенно характерны. Программисту намного удобнее будет создавать модели при помощи таких понятий. Компилятор C для любой операционной системы дает возможность отобразить такие высокоуровневые вещи в понятной для компьютера форме. Тогда компьютер легко сможет ими манипулировать. Любая вычислительная машина, какой бы сложной она не была, оперирует простыми понятиями. Однако понятие класса можно назвать трудным, поскольку с его помощью удобно отражать многие объекты реальной жизни. Задача компилятора заключается в том, чтобы превращать сложные понятия в примитивные.

Разработка компиляторов

В последнее время можно проследить четкую тенденцию, связанную с тем, что любая крупная компания в сфере информационных технологий выпускает собственный язык программирования, который затем продвигается в массы. Для каждого языка программирования требуется свой собственный компилятор. Как правило, их создают вместе с языками. Однако, существует большое количество фирм и самостоятельных программистов, которые хотят иметь собственные компиляторы для тех или иных языков, или же разрабатывают собственные языки программирования и соответственно компиляторы к ним. Можно с полной уверенность сказать, что программист, который решил посвятить свою жизнь данной сфере, без работы точно не останется. Теперь вам должно быть более-менее понятно, что собой представляет компилятор. Это своеобразная программа-переводчик, которая используется для взаимодействия между разработчиком и компьютером. Сегодня в сфере компьютерной техники без данного элемента никуда.