1.Введение
Повышение производительности компьютеров и перемены в составе используемого ПО делают роль языков описания сценариев в создании приложении будущего все более и более важной. Эти языки отличаются от языков программирования системного уровня тем, что их основное назначение – связывать различные компоненты и приложения друг с другом , выполняя роль своего рода клея. В них находят применение бестиповые подходы к описанию данных, что позволяет вывести программирование на более высокий уровень и ускорить процесс разработки по сравнению с языками системного уровня.
За прошедшие 15 лет в методологии написания программ для компьютеров произошла радикальная перемена. Она состоит в том, что разработчики перешли от языков программирования системного уровня, таких как. С и. С++, к языкам описания сценариев, примерами которых могут служить PurlTell. Хотя в эту перемену оказалось вовлечено огромное количество людей, лишь немногие из них осознают , что в действительности происходит , и еще меньше найдется таких , кто бы смог объяснить причины.
Эти языки создавались для различных целей, что обусловило ряд фундаментальных различий между ним. Системные разрабатывались для построения структур данных и алгоритмов “ с нуля”, начиная от таких примитивных элементов , как слово памяти компьютера . В отличие от этого , языки описания сценариев создавались для связывания готовых программ . Их применение подразумевает наличие достаточного ассортимента мощных компонентов , которые требуется только объединить друг с другом . Языки системного уровня используют строгий контроль типов, что помогает разработчикам приложении справляться со сложными задачами; языки же описания сценариев не используют понятие типа, что упрощает установление связей между компонентами и ускоряет разработку прикладных систем.
Языки этих двух типов является взаимодополняющими , и большинство компьютерных платформ еще с середины 60-х годов оснащаются как теми , так и другими . В компонентных инфраструктурах они применяются , как правило , совместно компоненты создаются на языках программирования системного уровня , а для их связи между собой используются языки описания сценариев . Однако ряд современных тенденции , включая появление более быстрых машин и более совершенных языков описания сценариев , повышение значимости графического интерфейса пользователя и компонентных архитектур , а также рост популярности Internet, чрезвычайно расширили сферу применимости языков описания сценариев .Развитие этих тенденции продолжиться и в следующем десятилетии , вследствие чего все больше приложении будет создаваться целиком и полностью на языках описания сценариев , а роль языков программирования системного уровня сведется почти исключительно к созданию компонентов.
2. Языки программирования системного уровня.
Чтобы осознать различие между языками описания сценариев и системными , полезно вспомнить историю развития последних. Впервые они появились в качестве альтернативы языкам ассемблера, позволяющим использовать в программе практически все особенности конкретной аппаратной подсистемы. Каждому утверждению такого языка соответствует ровно одна машинная команда, и программисту приходиться иметь дело с такими низко уровневыми деталями, как распределение регистров и последовательности вызова процедур. В результате написание и сопровождение крупных программ на языке ассемблера оказывается чрезвычайно сложным делом.
К концу 50-х годов начали появляться языки программирования более высокого уровня, такие как Lisp, Fortran, ALGOL. В них уже не было точного соответствия между языковыми конструкциями и машинными командами. Преобразование строк исходного кода в последовательности двоичных команд осуществлялось компилятором. Со временем их число пополнилось языками PL /1, Pascal, C, C++, Java. Все они менее эффективно используют аппаратуру по сравнению с языками ассемблера, но позволяет быстрее создавать приложения. В результате им удалось практически полностью вытеснить языки ассемблера при создании крупных приложений.
Языки программирования высокого уровня.
Языки программирования системного уровня отличаются от ассемблеров, во-первых, тем, что они являются более высокоуровневыми, и, во-вторых, используют более строгий контроль типов. Термин “высокоуровневый” означает следующее: многие детали обрабатываются автоматически, а программисту для создания своего приложения приходится писать меньшее количество строк. В частности:
Распределением регистров занимается компилятор, так что программисту не надо писать код, обеспечивающий перемещение данных между регистрами и памятью;
Последовательности вызова процедур генерируются автоматически; программисту нет необходимости описывать помещение аргументов функции в стек и их извлечение оттуда;
Для описания структур управления программист может использовать также ключевые слова, как if, while; последовательности машинных команд, соответствующие этим описаниям компилятор генерирует динамически.
4. Типизация.
Второе различие между языками ассемблера и языками программирования системного уровня состоит в типизации. Я использую этот термин для обозначения того, до какой степени значение информации бывает определено еще прежде, чем приходит время ее использования в программе. В сильно типизированных языках требуется, чтобы программист заранее декларировал способ использования каждого фрагмента информации, и затем уже языковые средства препятствуют применению ее каким-либо иным способом. В слабо же типизированных языках на способ обработки информации не налагается предварительных ограничении; интерпретация каждого элемента данных определяется только тем, как он фактически используется, без учета каких-либо предварительных объявлении.
Современные компьютеры устроены таким образом, что им не известно понятие типа. Каждое слово памяти может содержать значение любого типа; целое число, число с плавающей запятой, указатель или машинную команду. Интерпретация значения определяется способом его использования. Если указатель следующей машинной команды указывает в процессе исполнения машинной команды на некоторое слово в памяти, то оно и рассматривается как команда; если адрес слова задан в параметрах команды целочисленного сложения, то его значение и обрабатывается как целое число; и т. д. Одно и то же слово памяти может использоваться в различных случаях разными способами.
В противоположность этому для современных языков программирования характерна строгая типизация. Каждая переменная в языке программирования системного уровня должна быть объявлена с указанием конкретного типа, такого как целое число или указатель на строку символов, и затем использоваться только соответствующими этому типу способами.
Данные и программный код разделены; создание нового кода по ходу исполнения программы затруднено, если вообще возможно. Переменные могут объединяться в структуры или объекты с четко определенной субструктурой и методами манипулирования своими компонентами. Объект одного типа не может быть использован в ситуации, где предписано применение объект другого типа.
Языки описания сценариев создавались для связывания готовых программ. Их применение подразумевает наличие достаточного ассортимента мощных компонентов, которые требуется только объединить друг с другом.
Типизация дает ряд преимуществ. Во-первых, крупные программы становятся благодаря ей более управляемыми. Четкость системы типов делает для программиста ясным, для чего предназначены те или иные данные; он легко может различать их между собой и соответственно использовать. Во-вторых, компиляторы используют информацию о типах для обнаружения некоторых видов ошибок, таких как попытка, использовать число с плавающей запятой в качестве указателя. В-третьих, типизация повышает производительность приложения, позволяя компиляторам генерировать более специализированный код. Например, если компилятору известно, что некоторая переменная всегда содержит целочисленные значения, он может генерировать для манипулирования ею целочисленные инструкции; если же тип переменой компилятору неизвестен, то приходиться вставлять дополнительные инструкции для проверки типа во время исполнения.
На рисунке 1 представлено распределение ряда языков программирования по мощности и степени строгости типизации.
5. Языки описания сценариев.
Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl, VisualBasic и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с “нуля”, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Например, Tcl, VisualBasic могут использоваться для построения пользовательских интерфейсов из имеющихся элементов управления, а языки описания сценариев для оболочек UNIX применяются для формирования “конвейеров” обработки потоков данных из набора стандартных фильтров. Языки описания сценариев часто применяются и для дополнения готовых компонентов новыми возможностями; однако эта деятельность редко охватывает создание сложных алгоритмов или структур данных, которые уже обычно бывают уже заложены в компоненты. Иногда языки описания сценариев даже называют связующими или языками системной интеграции.
Для языков описания сценариев характерно отсутствие типизации, которая только усложнила бы задачу соединения компонентов. Все элементы в них выглядят и функционируют одинаково и являются полностью взаимозаменяемыми. Например, в Tcl или VisualBasic переменная может содержать в одной точке программы строку, а в другой – целое число. Код и данные также часто бывают взаимозаменяемы. Например, Tcl, VisualBasic переменная может содержать в одной точке программы строку, а в другой - целое число. Код и данные также часто бывают взаимозаменяемы, так что программа может генерировать другую программу -– и сразу же запускать ее исполнение. Обычно языки описания сценариев используют переменные строковых типов, которые обеспечивают единообразный механизм представления для различных сущностей.