Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

История возникновения и развития языка программирования Си (С++) и Java (История возникновения и развития языков программирования С и С++)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена тем, что прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов - языков программирования.

На современном этапе развития компьютерных технологий невозможно представить какого-либо высококвалифицированного специалиста, не владеющего информационными технологиями. Поскольку деятельность любого субъекта в значительной степени зависит от степени владения информации, а также способности эффективно ее использовать.

Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен уметь получать, обрабатывать и использовать информацию, прежде всего, с помощью компьютеров, а также телекоммуникаций и других новейших средств связи, в том числе и уметь, обращаться с языками программирования.

Язык программирования - это система обозначений, служащая для точного описания программ или алгоритмов для ЭВМ. Языки программирования являются искусственными языками. От естественных языков они отличаются ограниченным числом “слов” и очень строгими правилами записи команд (операторов). Поэтому при применении их по назначению они не допускают свободного толкования выражений, характерного для естественного языка.

Можно сформулировать ряд требований к языкам программирования и классифицировать языки по их особенностям.

Основные требования, предъявляемые к языкам программирования:

- наглядность - использование в языке по возможности уже существующих символов, хорошо известных и понятных как программистам, так и пользователям ЭВМ;

- единство - использование одних и тех же символов для обозначения одних и тех же или родственных понятий в разных частях алгоритма (количество этих символов должно быть по возможности минимальным);

- гибкость - возможность относительно удобного, несложного описания распространенных приемов математических вычислений с помощью имеющегося в языке ограниченного набора изобразительных средств;

- модульность - возможность описания сложных алгоритмов в виде совокупности простых модулей, которые могут быть составлены отдельно и использованы в различных сложных алгоритмах;

- однозначность - недвусмысленность записи любого алгоритма (отсутствие ее могло бы привести к неправильным ответам при решении задач).

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Если задаться вопросом, с каким языком связано начало современной эпохи программирования, ответ будет прост – с языком С. Данный язык разработал Д.Ритч в 70-х годах прошлого столетия для компьютера PDP 11 компании DEC (Digital Equipment Corporation), где применялась ОС UNIX.

В то время именно язык С, несмотря на присутствие развитых определенных языков программирования, определил направление всего будущего программирования.

Язык С++ разработали в 80-е годы в Bell Laboratories. По своей сути, С++ - это расширение языка С, его главное преимущество от своего предшественника, и от языков более высшего уровня в том, что в С++ присутствует поддержка объектно-ориентированного программирования, перегруженных операций, а также наличие возможности разработать полномасштабные Windows-приложения.

Как известно, современные приложения должны быть, в первую очередь, безопасны, отличаться высокой производительностью, быть работоспособными в распределенной среде, нейтральными к архитектуре.

Данные факторы способствовали пересмотру взглядов на сам процесс создания и распределения приложений на множестве ЭВМ различной архитектуры.

Требования к переносимости создали необходимость отказаться от обычного принятого способа создания и доставки бинарных файлов, которые содержали машинные коды и, следовательно, были привязаны к определенной платформе. Тогда компания SunMicrosystems создает систему разработки Java, которая удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям.

Объектом исследования курсовой работы послужила история возникновения и развития языков программирования С и С++ и Java.

Предметом исследования являются языки программирования С и С++ и Java.

Цель данной работы – ознакомиться с историей возникновения и развития языков программирования С и С++ и Java.

Для осуществления поставленной цели необходимо решить ряд задач:

история развития языков программирования С и С++;
понятие языков программирования С и С++;
изучение языков программирования С и С++;
история развития языка программирования Java;
понятие языка программирования Java;
изучение языка программирования Java;

ГЛАВА 1 ПРОГРАММИРОВАНИЕ С И С++

1.1 История возникновения и развития языков программирования С и С++

Как известно, самыми распространенными языками программирования в мире являются С и С++. Это – основные языки, применяемые в разработке не только системного ПО, но и прикладного. Если специалист в области информационных технологий владеет данными языками, он будет всегда иметь работу с большим заработком. [10, с.185]

Рассмотрим особенности данного языка.

Эффективность. Заключается в том, что программы, которые написаны на зыке С – небольшого размера с одновременно большой скоростью исполнения.
Лаконичность. Означает то, что запись алгоритма выразительная и краткая.
Компактность. Язык содержит небольшое количество встроенных средств и ключевых слов.
Мощность. Мощность применения достигается при помощи за использования большого числа библиотек.
Переносимость. Компиляторы созданы для всех ОС и аппаратных платформ, вследствие чего программу можно скомпилировать и запустить практически всюду. [12, с.179]

Конечно, язык С имеет и недостатки. Сюда можно отнести достаточно слабый контроль преобразования типов и незащищенность в процессе работе с адресами и динамической памятью, в результате чего в программе легко совершить ошибку, которую впоследствии сложно будет обнаружить. С другой стороны, эти недостатки и дали возможность создать исполняемый код, по эффективности приближающийся к программе на языке Ассемблера. В 1981 году появляется язык С++, который многие называют “С с классами“.

Автор языка – Бъярн Страуструп способствовал добавлению в привычный С методы объектного языка – классы, служащие для представления внутренней структуры объектов, механизм наследования и новые средства работы с динамической памятью и с вводом/выводом.

Благодаря данным средствам появилась возможность не только писать объектно-ориентированные программы, но и создавать библиотеки шаблонов, классов - т.е. расширить инструментарий пользователя и сферу применения самого языка. С/С++ объединяет в себе вышесказанные достоинства С и новые возможности С++, предоставляя возможность “изнутри“ изучить принципы программирования высокого уровня. [20, с.146]

Язык С++ содержит в себе средства и методы как высокоуровневого, так и низкоуровневого программирования. К первым относятся классы, структуры, механизмы наследования и позднего связывания, шаблоны. Ко вторым можно отнести механизм указателей, работу с битами символов, работу с механизмом прерываний. Благодаря этому С++ весьма привлекательный для целей решения обширного круга задач.

Язык С (по-русски произносится как «Си») был разработан сотрудником фирмы AT&T из подразделения Bell Labs Денисом Ритчи в 1972 г. во время совместной работы с Кеном Томпсоном над ОС UNIX. Прообразом С послужил язык Би (B), разработанный К. Томпсоном. Также большое влияние на С имел язык BCPL, автором которого был М. Ричардсоном.

Язык С разрабатывался в основном как инструмент для системного программирования. Благодаря прекрасному сочетанию лаконичности конструкций и богатства выразительных возможностей язык С сумел найти быстрое распространение и стать одним из самых популярных языков как прикладного, так и системного программирования. Компиляторы языка С работоспособны почти на всех типах современных ПК в операционных системах Windows, Mac OS, Linux, FreeBSD, Solaris и др. [6, с.107]

В отличие от многих языков программирования (Ада, Алгол-60 и т.д.), вступавшими в силу только после принятия соответствующих национальных и международных стандартов, язык С изначально создавался в целях применения его как рабочего инструмента, который не ставил своей задачей широкое распространение.

До 1989 года на язык С стандарта не существовало, и в роли формального описания авторы компиляторов (разработчики) применяли книгу Б. Кернигана и Д. Ритчи (первое издание), которая вышла в 1978 году в США (на русский язык она была переведена в 1985году). Роль этой книги как неформального стандарта для языка С осталась и по сей день. Не случайно во всей литературе и различной документации по компиляторам ссылка на эту работу обозначается специальным сокращением K&R. [1, с.144]

Первый официальный стандарт языка С приняли в 1989годув Американском национальном институте стандартов (American National Standards Institute — ANSI). Эту версию языка на практике обозначается С89. Также, данный стандарт приняла и Международная организация стандартов (International Standarts Organization — ISO). В 1995г. стандарт С89 был незначительно изменен.

Язык С++ (по-русски читается «Си-Плюс-Плюс»), как развитие С, появился в 1979году. Его разработчиком стал Бьярни Страуструп, в то время он начал работать в BellLabs. Разработка и усовершенствование языка С++ вызвал от его создателя значительных усилий в течении 80-х - 90-х годов. В итоге, в 1998г. был принят ANSI/ISO-стандарт для языка С++.

Если говорить общими словами, язык С++ - это объектно-ориентированная, усовершенствованная версия языка С. С++ построен на основе версии С89, которая содержала в себе все изменения 1995г., и теперь эту версию С89 называют С-подмножеством языка С++. [8, с.152]

Несмотря на то, что язык С++ задумывался как набор объектно-ориентированных расширений для языка С, впоследствии он смог развиться как самостоятельный язык программирования. Сегодня его новые средства почти в два раза увеличили объем исходного языка. Не нужно никаких доказательств, что С++ является одним из самых мощных компьютерных языков, разработанных до сих пор.

В 1999 году приняли второй ANSI/ISO - стандарт для языка С. Эта версия называется С99, включающая набор усовершенствований, а также некоторые новые средства. Одни из этих «новых» средств пришли из языка С++, а другие – представляют пользователю совершенно иные, новые возможности. Таким образом, отдельные элементы, привнесенные в С99, несовместимы с языком С++. Это значит, что с появлением версии С99 стандарт языка С больше не считается чистым подмножеством языка С++.

К счастью, причина многих «несовместимостей» связана со средствами специального назначения, которые можно легко преодолеть. В итоге, и этот вариант языка С дает возможность создавать программы, которые будут совместимы с языком С++. [2, с.143]

В последующие несколько лет велись работы с целью вырабатывания новых стандартов языков С и С++, завершившиеся в конце 2011года.

В октябре 2011 года появился новый стандарт языка С++. Его обозначение- C++11 или ISO/IEC 14882:2011. Полная его поддержка обещана в GCC 4.7.

А в декабре 2011г. принимают новый стандарт и для языка С. Эту версию условно называют С11 или ISO/IEC 9899:2011. Часть её возможностей уже сейчас поддерживается компилятором GCC.

Сегодня существует очень огромное количество С-подобных языков - языков, в основу которых лег язык С. Наиболее имеющие важность из них — это языки C++ Бьярни Страуструпа, Java фирмы Sun и С# (читается Си-Шарп) фирмы Microsoft.

1.2 Основные понятия языков С и С++

Алфавит языка представляет собой набор знаков (символов), который допустим в данном языке. Такое определение справедливо и для языка человека, и для языков программирования. [4, с.112]

В языке С++ алфавит можно условно разделить на группы знаков:

- прописные и строчные латинские буквы (A, B,..., Z, a, b,..., z);

- арабские цифры (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);

- специальные знаки: " , { } | [ ] ( ) + - / % \ ; '. : ? < = > _ ! & * # ~ ^

- пробельные символы - это символы пробела, табуляции, перехода на новую строку.

Идентификатор - это имя какого-либо объекта программы. Например, имена дают переменным, функциям, классам и т.д. Имя может состоять из латинских букв, цифр и символа _ (символ подчеркивания). Начинаться имя может с буквы или символа подчеркивания, но не с цифры.

Важно учитывать, что прописные и строчные латинские буквы, используемые в идентификаторах, считаются различными (это требование является общим для всех С-подобных языков: С, С++, С#, Java, Perl и многих других. В таких же языках, как Fortran, Pascal, Basic не делается различия в именах между прописными и строчными латинскими буквами). [17, с.239]

Пример допустимых идентификаторов:

Alfa Alfa ALFA x _x a25 i_tek

Обратите внимание: здесь Аlfa, Alfa и ALFA - разные имена.

Имена, подобные приведённым ниже, ни в коем случае нельзя использовать в качестве идентификаторов:

25a (начинается с цифры);

Альфа (кириллица не допустима).

Общепринятые рекомендации по использованию имён:

- желательно, чтобы имя объекта было осмысленным;

- в качестве имён констант используйте имена, состоящие из прописных латинских букв, например, PI, GAMMA;

- не используйте имена, начинающиеся с символа подчеркивания, так как такие имена часто используют разработчики компиляторов для своих целей;

- чем больше область видимости имени, тем более выразительным и длинным должно быть имя. Короткие однобуквенные или двухбуквенные имена допустимы только внутри небольших блоков программы, внутри коротких функций пользователя. [9, с.118]

Длина имени в большинстве случаев не ограничена, но на длину внешних имён (имён библиотек, функций) может накладывать ограничение операционная система.

Ключевые (зарезервированные) слова - это слова, которые можно использовать в программе только по их прямому назначению, т.е. эти имена нельзя использовать для обозначения, например, своих переменных.

В языке С++ имеется 63 ключевых слова. Все они приведены в таблице 1:

Таблица 1

Ключевые слова в языке С++

asm	do	if	return	typedef
auto	double	inline	short	typeid
bool	dynamic_cast	int	signed	typename
break	else	long	sizeof	union
case	enum	mutable	static	unsigned
catch	explicit	namespace	static_cast	using
char	export	new	struct	virtual
class	extern	operator	switch	void
const	false	private	template	volatile
const_cast	float	protected	this	wchar_t
continue	for	public	throw	while
default	friend	register	true
delete	goto	reinterpret_cast	try

Константы - это неизменяемые величины. В языке C++ имеется пять типов констант: целые, вещественные, символьные, строковые и булевые.

1. Целые константы. Правила языка допускают использование трёх видов целых констант: десятичных, шестнадцатеричных и восьмеричных. Основание определяется префиксом в записи константы. Для десятичных констант префикс не нужен. [14, с.155]

Десятичное целое - это последовательность десятичных цифр, начинающаяся не с нуля (если это не число нуль), например:

100 25 0 2009

Восьмеричное целое - это последовательность цифр, начинающаяся с 0 и не содержащая десятичных цифр старше 7, например:

016 - восьмеричное представление десятичного целого 14;

025 - восьмеричное представление десятичного целого 21.

Шестнадцатеричное целое - это последовательность шестнадцатеричных цифр (0, 1,…, 9, А, B, С, D, Е, F), перед которой записаны символы 0х или 0Х, например:

0х25 - шестнадцатеричное представление десятичного целого 37;

0ХFF - шестнадцатеричное представление десятичного целого 255.

2.Вещественные константы. Для представления вещественных (нецелых) чисел используются константы, представляемые в памяти компьютера в форме с плавающей точкой. [18, с.141]

Каждая вещественная константа состоит из следующих частей: целая часть (десятичная целая константа); десятичная точка; дробная часть (десятичная целая константа); признак показателя "е" или "Е"; показатель десятичной степени (десятичная целая константа, возможно, со знаком).

При записи констант с плавающей точкой могут опускаться целая или дробная часть (но не одновременно); десятичная точка или символ экспоненты с показателем степени (но не одновременно). Примеры констант с плавающей точкой:

125. 3.14159265 1.0е-5 .314159Е25 0.0

3. Символы, или символьные константы. Для изображения отдельных знаков, имеющих индивидуальные внутренние коды, используются символьные константы. Каждая символьная константа — это лексема, которая состоит из изображения символа и ограничивающих апострофов. Например: 'A', 'a', '5', '?', и т.д. [11, с.188]

Внутри апострофов можно записать любой символ, изображаемый на дисплее или принтере в текстовом режиме. Однако в компьютере используются и коды, не имеющие графического представления на экране дисплея, клавиатуре или принтере.

Примерами таких кодов служит код перехода курсора дисплея на новую строку или код возврата каретки (возврат курсора к началу текущей строки).

Для изображения в программе соответствующих символьных констант используются комбинации из нескольких символов, имеющих графическое представление.

Каждая такая комбинация начинается с символа '\' (обратная косая черта - backslash). Такие наборы литер, начинающиеся с символа '\', в литературе по языкам C и С++ называют управляющими последовательностями. Ниже приводится их список: [7, с.229]

'\n' - перевод строки;

'\t' - горизонтальная табуляция;

'\r' - возврат каретки (курсора) к началу строки;

'\\' - обратная косая черта \;

'\'' - апостроф (одиночная кавычка);

'\"' - кавычка (символ двойной кавычки);

'\0' - нулевой символ;

'\a' - сигнал-звонок;

'\b' - возврат на одну позицию (на один символ);

'\f' - перевод (прогон) страницы;

'\v' - вертикальная табуляция;

'\?' - знак вопроса.

Обратите внимание на то, что перечисленные константы изображаются двумя или более литерами, а обозначают они одну символьную константу, имеющую индивидуальный двоичный код. Управляющие последовательности являются частным случаем эскейп-последовательностей (ESCAPE-sequence), к которым также относятся лексемы вида '\ddd' либо'\xhh' или '\Xhh', где

- '\ddd' - восьмеричное представление любой символьной константы. Здесь d — восьмеричная цифра (от 0 до 7). Например, '\017' или '\233'.

- '\xhh' или '\Xhh' - шестнадцатеричное представление любой символьной константы. Здесь h - шестнадцатеричная цифра (от 0 до F). Например, '\x0b', '\x1A', и т.д. [3, с.194]

Символьная константа (символ) имеет целый тип, т.е. символы можно использовать в качестве целочисленных операндов в выражениях.

4. Строки, или строковые константы. Строки вообще-то не относятся к константам языка С++, а представляют собой отдельный тип его лексем. Для них в литературе используется еще одно название: «строковые литералы».

Строковая константа определяется как последовательность символов (см. выше символьные константы), заключенная в двойные кавычки (не в апострофы!):

"Это строка" [6, с.180]

Среди символов строки могут быть эскейп-последовательности, т.е. сочетания знаков, соответствующие неизображаемым символам, или символам, задаваемым их внутренними кодами. В этом случае, как и в представлениях отдельных символьных констант, их изображения начинаются с обратной косой черты '\':

"\n Текст \n разместится \n на 3-х строках"

Представления строковых констант в памяти компьютера подчиняются следующим правилам. Все символы строки размещаются подряд, и каждый символ (в том числе представленный эскейп-последовательностью) занимает ровно 1 байт. В конце записи строковой константы компилятор помещает символ '\0'.

Таким образом, количество байтов, выделяемое в памяти компьютера для представления значения строки, на единицу больше, чем число символов в записи этой строковой константы:

"Строка в 18 байт." [8, с.171]

Внимание. При работе с символьной информацией важно помнить, что длина символьной константы, например, 'A' равна 1 байту, а длина строки "A" равна 2 байтам, т.к. строка заканчивается нуль-символом ('\0').

5. Булевые константы. Имеется всего два значения: true - истина и false - ложь.

Комментарий - это последовательность любых знаков (символов), которая используется в тексте программы для её пояснения. Обычно в тексте программы делают вводный комментарий к программе в целом (её назначение, автор, дата создание и т.д.), а далее дают комментарии к отдельным фрагментам текста программы, смысл которых не является очевидным. Важно дать объяснение не только того, что делается, а с какой целью это делается. Комментарии важны всегда: будь то создание программа для себя, или с ней будут работать другие.

Комментарии игнорируются компилятором языка программирования, они имеют значение только для пользователя. В языке С++ имеется два вида комментариев: однострочные и многострочные. [4, с.246]

Однострочный комментарий начинается с символов // (две косые черты).

Всё, что записано после этих символов и до конца строки, считается комментарием. Например:

// Это текст комментария

Многострочный комментарий начинается парой символов /* (косая черта и звёздочка) и заканчивается символами */ (звёздочка и косая черта).

Текст такого комментария может занимать одну или несколько строк. Всё, что находится между знаками /* и */, считается комментарием. Например:

/* Это мой большой

многострочный комментарий */

ГЛАВА 2 ПРОГРАММИРОВАНИЕ JAVA

2.1 История возникновения и развития языка программирования Java

Java - язык программирования, который был разработан в компании SunMicrosystems. Приложения Java обычно компилируются в специальный байт-код, вследствие чего они имеют возможность работать на любой виртуальной Java-машине (JVM) независимо от самой компьютерной архитектуры.

Дата официального выпуска языка -23 мая 1995 года. Сегодня технология Java предоставляет средства для превращения статических Web-страниц в интерактивные динамические документы, а также возможности создания распределенных (не зависящих от платформы) приложений. [12, с.133]

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

Гослинг, в возрасте 40 с небольшим лет перешел в компанию Sun в 1984 г. из исследовательского отдела IBM. Первая его задача, проект, - интересный с технической точки зрения, но не имевший коммерческого успеха оконный интерфейс NeWS. Он также написал GOSMACS - первую реализацию текстового редактора EMACS на языке С.

Благодаря деятельности в сфере бытовой электроники (в последствии она будет называться проектом "Green") появилась возможность увидеть Гослингу и его коллегам, какую ценность имеют для потребителя показатели - надежность, стоимость, соответствие стандартам и простота. [9, с.142]

Если у пользователей рабочих станций есть интерес к большой мощности, и они достаточно терпимы к высоким ценам, необходимости длительного обучения и присутствию различных ошибок, то обычным потребителям нужны дешевые, простые в своем применении и надежные устройства.

Для того, чтобы иметь возможность успешной конкуренции на рынке бытовой электроники, фирмы должны воспринимать процессоры в роли обычного товара, который в любую минуту можно заменить другим, более дешевым, и предоставить возможность обеспечить обратную совместимость и соблюдение стандартов, которые установлены на устройства длительного использования, будь то тостер, или телевизор.

Беря во внимание произношение в русском языке, мы видим, что образовались две разные нормы данного языка - заимствованная англоязычная джава» и традиционно - национальная «ява», которая соответствует принятому произношению названия острова Ява. [19, с.227]

Компания Sun придерживается первого варианта - англоязычного произношения везде. Иногда в обычной жизни применяют и жаргонное слово «Жаба» (например, изображение жабы есть на календарях группы российских пользователей Java (JavaUsersGroup).

Java – это название не только самого языка, но и платформы для создания и исполнения приложений на основе данного языка.

Изначально язык назывался Oak («дуб») и разрабатывался, как было отмечено выше, Джеймсом Гослингом для программирования бытовых электронных устройств. Затем он был переименован в Java и стал применяться для написания клиентских приложений и серверного ПО.

Название было дано в честь марки кофе Java, который так любили некоторые программисты, поэтому на официальной эмблеме языка и изображена чашка с дымящимся кофе. [15, с.197]

Существует, конечно, и другая версия происхождения названия Java, а именно – Java - это сленговое обозначение кофе (по имени одноименного острова, где производится популярный кофе) с аллюзией на кофе-машину, как пример бытового устройства, для программирования чего и изначально язык создавался.

Гослинг не хотел связывать разработку с определенной платформой, поэтому он начал с расширения компилятора С++. Со временем пришло понимание, что как ни расширяй С++, все равно он не сможет никогда удовлетворить один все существующие потребности.

Результатом этого понимания явилось создания языка Oak (позже при поиске торговой марки его название было изменено на Java). "В конце концов, язык - это средство, а не самоцель, - поясняет Гослинг. - Мы не собирались зацикливаться на С++, а хотели разработать систему, которая позволяла бы создавать большую распределенную разнородную сеть из бытовых электронных устройств, способных взаимодействовать между собой".

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

"За полтора года мы сделали столько же, сколько иные большие коллективы в Sun делали за три года, - с гордостью отмечает Нотон. - Операционную систему GreenOS, язык, инструментарий, пользовательский интерфейс, новую аппаратную платформу, три заказных микросхемы... и каждый этап был связан с риском, т.к. мы использовали совершенно новые технологии". [3, с.185]

30-летний Нотон до прихода в команду Green возглавлял проект Sun по разработке пользовательской среды OpenWindow.

Малогабаритность устройства *7 выставляла в выгодном свете компактность и эффективность кода, который являлся ядром технологии. Этот продукт широко демонстрировали в Sun, он смог произвести впечатление на таких важных людей, как Скотт Макнили и Билл Джой, однако, что случилось с ним потом, осталось неизвестным. [11, с.255]

Гослинг считал, что браузер является таким компонентом, который "создает рынок" для всех инструментальных средств, серверов и сред разработки. И именно язык Java во всех этих средствах играет центральную, главенствующую роль. До появления Java страница WWW по факту представляла собой листок бумаги. С появлением Java браузер задает структуру и резко расширяет возможности провайдеров содержания.

Гослинг полагал, что технология Java предоставит людям возможность переосмыслить роль вычислений клиент-сервер. В стандартной модели вы имеете конкретные базы данных, пишете пакеты клиентского программного обеспечения, который имеет возможность взаимодействия с ними, и создаете какой-то интерфейс". В границах этой модели трудно создавать распределенные системы и осуществлять их модернизацию, в частности, если их элементы имеют разное происхождение, указывает Гослинг.

Если иметь инструментальные средства как Java и Web, мы можем получить изначально организованную систему- подчеркивает Гомслинг. "Если вы создаете на языке Java клиентскую часть приложения, его запуск сводится всего лишь к переходу на соответствующую страницу. [2, с.113]

Инсталляция примитивна - просто поместите необходимое программное обеспечение на Web-сервер. И не возникнет никаких проблем с переносом, в силу того, что присутствует только одна версия приложения".

Многие фирмы, по словам Гослинга, уже организуют БД в виде Web-страниц с применением интерфейса Common Gateway Interface (CGI) - специфического стандарта для работы внешних программ на сервере HTTP.

Программы на Java транслируются в байт-код, которые выполняет виртуальная машина Java (JVM) - программа, которая обрабатывает байтовый код и передает далее инструкции оборудованию в роли интерпретатора.

Достоинство подобного способа выполнения программ в том, что существует полная независимость байт-кода от ОС и оборудования, что дает возможность выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. [13, с.143]

Следующей немаловажным достоинством технологии Java можно отметить полный контроль исполнения программы виртуальной машиной.

Операции, превышающие лимиты установленных полномочий программы - будь то попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим ПК - приводят к немедленному прерыванию.

Часто к недостаткам данной концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может достаточно снизить производительность программ и алгоритмов, которые реализованы на языке Java.

В последнее время были внесены большое число усовершенствований, которые смогли улучшить скорость выполнения программ на Java:

- применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с одновременным сохранением версий класса в машинном коде;

- широкое применение платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках;

- аппаратные средства, которые обеспечивают ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, которая поддерживается некоторыми процессорами фирмы ARM). [16, с.252]

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для 7 разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в 1,5-2 раза больше, чем для C/C++, а в некоторых случаях Java даже быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее.

С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10-30 раз больше, чем программой на C/C++.

Также примечательно исследование, проведённое компанией Google, согласно которому отмечается существенно более низкая производительность и большее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на C++. [3, с.429]

Идеи, которые лежат в основе концепции и различных реализациях среды виртуальной машины Java, дали вдохновение для множества энтузиастов на расширение перечня языков, которые можно было бы использовать для создания программ, которые исполняли на виртуальной машине.

Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы.NET компанией Microsoft.

Основные возможности:

- автоматическое управление памятью;

- расширенные возможности обработки исключительных ситуаций;

- богатый набор средств фильтрации ввода/вывода;

- набор стандартных коллекций, таких как массив, список, стек и т. п.;

- наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);

- наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;

- встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;

- унифицированный доступ к базам данных:

- на уровне отдельных SQL-запросов - на основе JDBC, SQLJ;

- на уровне концепции объектов, обладающих способностью к хранению в базе данных - на основе Java Data Objects и Java Persistence API;

- поддержка шаблонов (начиная с версии 1.5);

- параллельное выполнение программ. [9, с.124]

Рождению языка Java предшествовала довольно интересная история. В 1990 году разработчик ПО компании Sun Microsystems Патрик Нотон (Patrick Naughton) понял, что ему надоело поддерживать сотни различных интерфейсов программ, используемых в компании, и сообщил исполнительному директору Sun Microsystems и своему другу Скотту МакНили (ScottMcNealy) о своем намерении перейти работать в компанию NeXT. МакНили, в свою очередь, попросил Нотона составить список причин своего недовольства и выдвинуть такое решение проблем, как если бы он был Богом и мог исполнить все, что угодно. [12, с.201]

Нотон, хотя и не рассчитывал на то, что кто-то обратит внимание на его письмо, все же изложил свои претензии, беспощадно раскритиковав недостатки SunMicrosystems, в частности, разрабатываемую в тот момент архитектуру ПО NeWS. К удивлению, Нотона, его письмо возымело успех: оно было разослано всем ведущим инженерам SunMicrosystems, которые не замедлили откликнуться и высказать горячую поддержку своему коллеге и одобрение его взглядов на ситуацию в SunMicrosystems. Обращение вызвало одобрение и у высшего руководства компании, а именно, у Билла Джоя (BillJoy), основателя SunMicrosystems, и Джеймса Гослинга (JamesGosling), начальника Нотона.

В тот день, когда Нотон должен был уйти из компании, было принято решение о создании команды ведущих разработчиков с тем, чтобы они делали что угодно, но создали нечто необыкновенное. [4, с.194]

Команда из шести человек, с кодовым названием Green, ушла в самовольное изгнание, погрузившись в исследования бытовых устройств, таких как NintendoGameBoys, устройств дистанционного управления.

Команда Green пыталась найти средство, с помощью которого можно было бы установить взаимодействие между этими устройствами. Вскоре стало ясно, что такие электроприборы, как видеомагнитофоны, проигрыватели лазерных дисков, стереосистемы - все они были реализованы на разных процессорах.

Это означало, что если производитель захочет добавить телевизору или видеомагнитофону дополнительные функции или характеристики, он будет зажат в рамках средств, зашитых в аппаратное обеспечение. Эта проблема, в сочетании с ограниченностью памяти микросхем этих устройств, выдвинула новый подход к программированию ПО, который должен был стать ведущим на рынке бытовой электроники. [15, с.177]

Команда приступила к разработке нового объектно-ориентированного языка программирования, который был назван Oak (дуб), в честь дерева, росшего под окном Гослинга.

Вскоре компания SunMicrosystems преобразовала команду Green в компанию FirstPerson. Новая компания обладала интереснейшей концепцией, но не могла найти ей подходящего применения. После ряда неудач неожиданно ситуация для компании резко изменилась: был анонсирован Mosaic - так родился WorldWide Web, с которого началось бурное развитие Internet.

Нотон предложил использовать Oak в создании Internet- приложений. Так Oak стал самостоятельным продуктом, вскоре был написан Oak-компилятор и Oak-браузер "WebRunner".

В 1995 году компания SunMicrosystems приняла решение объявить о новом продукте, переименовав его в Java (единственное разумное объяснение названию - любовь программистов к кофе). [6, с.130]

Когда Java оказалась в руках Internet, стало необходимым запускать Java-аплеты - небольшие программы, загружаемые через Internet. WebRunnerбыл переименован в HotJava и компания Netscape встала на поддержку Java-продуктов.

2.2 Основные понятия языка Java

Алфавит языка Java состоит из букв, десятичных цифр и специальных символов. Буквами считаются латинские буквы (кодируются в стандарте ASCII), буквы национальных алфавитов (кодируются в стандарте Unicode, кодировка UTF-16), а также соответствующие им символы, кодируемые управляющими последовательностями

Буквы и цифры можно использовать в качестве идентификаторов (т.е. имен) переменных, методов и других элементов языка программирования. Правда, при использовании в идентификаторах национальных алфавитов в ряде случаев могут возникнуть проблемы – эти символы будут показываться в виде вопросительных знаков. [10, с.149]

Как буквы рассматривается только часть символов национальных алфавитов. Остальные символы национальных алфавитов - это специальные символы. Они используются в качестве операторов и разделителей языка Java и не могут входить в состав идентификаторов.

Латинские буквы ASCII:

- ABCD...XYZ - заглавные (прописные);

- abcd...xyz – строчные.

Дополнительные "буквы" ASCII:

- _ - знак подчеркивания;

- $ - знак доллара.

Национальные буквы на примере русского алфавита:

- АБВГ…ЭЮЯ - заглавные (прописные),

- абвг…эюя – строчные

- Десятичные цифры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

- Десятичные и шестнадцатеричные цифры и целые числа

Целые числовые константы в исходном коде Java (так называемые литерные константы) могут быть десятичными или шестнадцатеричными.

Они записываются либо символами ASCII, или символами Unicode следующим образом. [13, с.237]

Десятичные константы записываются как обычно. Например, -137.

Шестнадцатеричная константа начинается с символов 0x или 0X (цифра 0, после которой следует латинская буква X), а затем идет само число в шестнадцатеричной нотации. Например, 0x10 соответствует $10_{16}=16$ ; 0x2F соответствует $2F_{16}=47$ , и т.д. О шестнадцатеричной нотации рассказано чуть ниже.

Ранее иногда применялись восьмеричные числа, и в языках C/C++, а также старых версиях Java можно было их записывать в виде числа, начинающегося с цифры 0. То есть 010 означало 10_8=8 .

В настоящее время в программировании восьмеричные числа практически никогда не применяются, а неадекватное использование ведущего нуля может приводить к логическим ошибкам в программе.

Целая константа в обычной записи имеет тип int. Если после константы добавить букву L (или l, что хуже видно в тексте, хотя в среде разработки выделяется цветом), она будет иметь тип long, обладающий более широким диапазоном значений, чем тип int. [9, с.121]

Поясним теперь, что такое шестнадцатеричная нотация записи чисел и зачем она нужна.

Информация представляется в компьютере в двоичном виде – как последовательность бит. Бит – это минимальная порция информации, он может быть представлен в виде ячейки, в которой хранится или ноль, или единица. Но бит – слишком мелкая единица, поэтому в компьютерах информация хранится, кодируется и передается байтами - порциями по 8 бит.

Под "ячейкой памяти" будет пониматься непрерывная область памяти (с последовательно идущими адресами), выделенная программой для хранения данных. На рисунках мы будем изображать ячейку прямоугольником, внутри которого находятся хранящиеся в ячейке данные. Если у ячейки имеется имя, оно будет писаться рядом с этим прямоугольником. [14, с.153]

Мы привыкли работать с числами, записанными в так называемой десятичной системе счисления. В ней имеется 10 цифр (от 0 до 9), а в числе имеются десятичные разряды.

Каждый разряд слева имеет вес 10 по сравнению с предыдущим, то есть для получения значения числа, соответствующего цифре в каком-то разряде, стоящую в нем цифру надо умножать на 10 в соответствующей степени. То есть $52=5 \times 10+2, 137=1 \times 10^2+3 \times 10^1+7$ , и т.п.

В программировании десятичной системой счисления пользоваться не всегда удобно, так как в компьютерах информация организована в виде бит, байт и более крупных порций. Человеку неудобно оперировать данными в виде длинных последовательностей нулей и единиц.

В настоящее время в программировании стандартной является шестнадцатеричная система записи чисел. Например, с ее помощью естественным образом кодируется цвет, устанавливаются значения отдельных бит числа, осуществляется шифрование и дешифрование информации, и так далее. [8, с.182]

В этой системе счисления все очень похоже на десятичную, но только не 10, а 16 цифр, и вес разряда не 10, а 16. В качестве первых 10 цифр используются обычные десятичные цифры, а в качестве недостающих цифр, больших 9, используются заглавные латинские буквы A, B, C, D, E, F:

- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

То есть A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15.

Заметим, что в шестнадцатеричной системе счисления числа от 0 до 9 записываются одинаково, а превышающие 9 отличаются. Для чисел от 10 до 15 в шестнадцатеричной системе счисления используются буквы от A до F, после чего происходит использование следующего шестнадцатеричного разряда.

Десятичное число 16 в шестнадцатеричной системе счисления записывается как 10. Для того, чтобы не путать числа, записанные в разных системах счисления, около них справа пишут индекс с указанием основания системы счисления. [15, с.176]

Для десятичной системы счисления это 10, для шестнадцатеричной 16. Для десятичной системы основание обычно не указывают, если это не приводит к путанице.

Точно так же в технической литературе часто не указывают основание для чисел, записанных в шестнадцатеричной системе счисления, если в записи числа встречаются не только "обычные" цифры от 0 до 9, но и "буквенные" цифры от A до F. Обычно используют заглавные буквы, но можно применять и строчные. [11, с.168]

Рассмотрим примеры.

- $0x10 = 10_{16} =16 ;$

- $0x100 = 100_{16} =16 \times 16=256;$

- $0x1000 = 1000_{16} =(16)^3=4096;$

- $0x20 = 20_{16} =2 \times 16 =32;$

- $0x21 = 21_{16} =2 \times 16 +1=33;$

- $0xF = F_{16} =15 ;$

- $0x1F = 1F_{16} =1 \times 16 +15=31 ;$

- $0x2F = 2F_{16} =2 \times 16 +15=47 ;$

- $0xFF = FF_{16} =15 \times 16+15=255;$

Зарезервированные слова языка Java

Это слова, указанные в таблице 2, зарезервированные для синтаксических конструкций языка, причем их назначение нельзя переопределять внутри программы.

Таблица 2

Слова, зарезервированные для синтаксических конструкций языка Java

abstract	boolean	break	byte	case
catch	char	class	const	continue
default	do	double	else	enum
extends	false	final	finally	float
for	goto	if	implements	import
instanceof	int	interface	long	native
new	null	package	private	protected
public	return	short	static	super
switch	synchronized	this	throw	throws
transient	true	try	void	volatile
while

Их нельзя использовать в качестве идентификаторов (имен переменных, подпрограмм и т.п.), но можно использовать в строковых выражениях.

В языке Java только 8 примитивных (скалярных, простых) типов: boolean, byte, char, short, int, long, float, double.

Длины и диапазоны значений примитивных типов определяются стандартом, а не реализацией и приведены в таблице. Тип char сделали двухбайтовым для удобства локализации (один из идеологических принципов Java): когда складывался стандарт, уже существовал Unicode-16, но не Unicode-32. [5, с.196]

Поскольку в результате не осталось однобайтового типа, добавили новый тип byte, причем в Java, в отличие от других языков, он не является беззнаковым. Типы float и double могут иметь специальные значения, и «не число» (NaN).

Для типа double они обозначаются Double.POSITIVE_INFINITY, Double.NEGATIVE_INFINITY, Double.NaN; для типа float- так же, но с приставкой Float вместо Double. Минимальные положительные значения, принимаемые типами float и double, тоже стандартизованы в таблице 3.

Таблица 3

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

Такая жёсткая стандартизация была необходима, чтобы сделать язык платформенно-независимым, что является одним из идеологических требований к Java и одной из причин её успеха. Тем не менее, одна небольшая проблема с платформенной независимостью всё же осталась.

Некоторые процессоры используют для промежуточного хранения результатов 10-байтовые регистры или другими способами улучшают точность вычислений. [8, с.549]

Для того, чтобы сделать Java максимально совместимой между разными системами, в ранних версиях любые способы повышения точности вычислений были запрещены. Однако это приводило к снижению быстродействия.

Выяснилось, что ухудшение точности ради платформенной независимости мало кому нужно, тем более, если за это приходится платить замедлением работы программ.

После многочисленных протестов этот запрет отменили, но добавили ключевое слово strictfp, запрещающее повышение точности.

Преобразования при математических операциях

В языке Java действуют следующие правила:

1. Если один операнд имеет тип double, другой тоже преобразуется к типу double.

2. Иначе, если один операнд имеет тип float, другой тоже преобразуется к типу float.

3. Иначе, если один операнд имеет тип long, другой тоже преобразуется к типу long.

4. Иначе оба операнда преобразуются к типу int.

Данный способ неявного преобразования встроенных типов полностью совпадает с преобразованием типов в C++. [10, с.702]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как было обещано в первом издании книги «Бьерн Страуструп. Язык программирования С++, запросы пользователей определили развитие С++. Его направлял опыт широкого круга пользователей, которые трудились в различных сферах программирования.

За 6 лет, которые отделяли нас от первого издания описания С++, количество пользователей увеличилось в сотни раз. За этот небольшой период усвоились множество уроков, рассмотрены в теории и применено на практике достаточное число приемов программирования.

Благодаря языку C++ произошел стремительный прорыв в развитии всего программирования. С++ и сегодня занимает доминирующее положение среди всех зыков программирования в мире. Благодаря ему множество программистов разрабатывает огромное число различных проектов. И в будущем этот язык программирования сохранит свои позиции, совершенствуясь изо дня в день

Язык Java является объектно-ориентированным и поставляется с достаточно объемной библиотекой классов. Благодаря библиотекам классов Java значительно упростилась разработка приложений, ведь в распоряжение программиста предоставлены мощные средства решения распространенных задач.

Вследствие этого программист имеет возможность больше внимания уделить решению прикладных задач, а не таких, как, например, организация динамических массивов, взаимодействие с ОС или реализация элементов пользовательского интерфейса.

Свойства языка Java:

- язык программирования объектно-ориентирован, оснащён богатой библиотекой классов и одновременно довольно прост для освоения;

- цикл разработки приложений сокращен при помощи того, что система построена на основе интерпретатора;

- приложение получается автоматически переносимым между множеством платформ и ОС;

- за счет встроенной системы сборки «мусора» программист освобождается от необходимости явного управления памятью;

- приложение легко сопровождается и модифицируется, т.к. модули могут быть загружены с сети;

- в приложения встроена система безопасности, не допускающая незаконного доступа и проникновения вирусов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Айра Пол. Объектно-ориентированное программирование на С++ / Айра Пол. - М.: Бином-Пресс, 2017. - 464 c.

2. Беркунський Е.Ю. Объектно-ориентированное программирование на языке Java: методические указания для студентов направления "Компьютерные науки" / Е.Ю. Беркунський. - М.: НУК, 2016. - 352 с.

3. Вязовик Н.А. Программирование на Java: курс лекций для вузов / Н.А. Вязовик. – М.: Инфра-М, 2018. - 592 с.

4. Грэхем Иан. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика / Иан Грэхэм. - М.: Вильямс, 2015. - 800 с.

5. Дейтел П.Дж., Дейтел Х.М. Как программировать на С++ и Java. Введение в объектно-ориентированное проектирование с использованием / П.Дж. Дейтел, Х.М. Дейтел. - М.: КНОРУС, 2017. - 454 с.

6. Кетков Ю.А. Практика программирования. Visual Basic, C++ Builder, Delphi / Ю.А. Кетков. – М.: БХВ-Петербург, 2015. - 464 c.

7. Культин Н.А. Основы программирования в Microsoft Visual C++ 2010 / Н.А. Культин. - М.: НОРМА, 2015. - 384 c.

8. Либерти Джесс. Освоение самостоятельно C++ за 21 день / Джесс Либерти. – М.: ЛиРа, 2018. - 816 с.

9. Перри Грег. Программирование на C и Java для начинающих / Грег Перри. - М.: ЭКСМО, 2015. - 368 c.

10. Прата Стивен. Язык программирования C: лекции и упражнения для студентов высших учебных заведений / Стивен Прата. - М.: Вильямс, 2017. - 928 c.

11. Саттер Герб. Решение сложных задач на С++ и Java / Герб Саттер. - М.: СПАРК, 2016. - 400 c.

12. Секунов Н.С. Самоучитель Visual C++ / Н.С. Секунов. –М.: Альпина-Букс, 2017. - 925 с.

13. Синтес Антони. Самостоятельное изучение объектно-ориентированного программирования за 21 день / Антони Синтес. - М.: Дашков и К, 2016. - 372 с.

14. Страуструп Бьерн. Дизайн и эволюция языка С++ / Бьерн Страуструп. - М.: ДМК-Пресс, 2018. - 446 c.

15. Стефан К. Дьюхэрст Скользкие места С++. Как избежать проблемы при проектировании и компиляции ваших программ / Стефан К. Дьюхэрст. - М.: СФЕРА, 2016. - 264 c.

16. Фленов М.И. Программирование на C++ и Java глазами хакера / М.И. Фленов. - М.: БХВ-Петербург, 2015. - 352 c.

17. Хабибуллин И.Ш. Самоучитель Java / И.Ш. Хабибуллин. – Ростов на Дону: Филинь, 2017. - 720 с.

18. Чиртик А.С. Программирование на C++. Трюки и эффекты / А.С. Чиртик. - М.: Инфра-М, 2018. - 352 c.

19. Шилдт Герберт. Искусство программирования на Java и C++ / Герберт Шилдт. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2015. - 496 c.

20. Шмидт Дуглас. Программирование сетевых приложений на C++ и Java / Дуглас Шмидт. - М.: Бином-Пресс, 2017. - 394 c.

21. Эккель Брюс. Философия Java. Библиотека программиста / Брюс Эккель. - СПб.: Питер, 2016. - 640 с.

Приложение 1

История развития языков программирования

$C:\Users\user\Desktop\Снимок.JPG$

$C:\Users\user\Desktop\2.JPG$

Приложение 2

Языки программирования

на Allbest.ru