С интерпретатором работать проще, так как команды программы выполняются в той последовательности, в которой они записаны, что облегчает контроль за выполнением программы. Компилятор же вносит дополнительные этапы компиляции и компоновки программы, в результате чего получается исполняемый файл, недоступный для анализа и редактирования. Однако скомпилированные программы выполняются быстрее, так как перевод команд программы на машинный язык уже произошел на этапе компиляции.
Еще одно преимущество компилируемых языков программирования, таких как C++, состоит в том, что полученные программы могут выполняться на компьютерах без компилятора. При работе же с интерпретируемыми языками для выполнения готовой программы нужно обязательно иметь соответствующую программу-интерпретатор.
В некоторых языках (например, Visual Basic) роль интерпретатора выполняет динамическая библиотека. Интерпретатором языка Java является виртуальная машина (Virtual Machine, или VM). В качестве виртуальной машины обычно используется браузер (такой как Internet Explorer или Netscape).
В течение многих лет основным достоинством программы считалась ее краткость и быстрота выполнения. Программу стремились сделать как можно меньше, поскольку память стоила весьма недешево, да и заинтересованность в высокой скорости выполнения объяснялась высокой стоимостью процессорного времени. Но по мере того как компьютеры становились все портативнее, дешевле (особенно ощутимо дешевела память) и быстрее, приоритеты менялись. Сегодня стоимость рабочего времени программиста намного превышает стоимость большинства компьютеров, используемых в бизнесе. Сейчас большим спросом пользуются профессионально написанные и легко эксплуатируемые программы. Простота эксплуатации означает, что при изменении требований, связанных с решением конкретных задач, программа легко перенастраивается без больших дополнительных затрат.
Программы
Слово программа используется в двух значениях: для обозначения отдельных блоков команд (или исходного кода), написанных программистом, и для обозначения исполняемого программного продукта как единого целого. Это различие в понятиях может ввести читателя в заблуждение, поэтому постараемся явно определять, что имеется в виду: исходный код или исполняемый продукт.
Итак, программу можно определить либо как набор написанных программистом команд, либо как выполняемый на компьютере продукт.
Исходный текст программы можно превратить в выполняемую программу двумя способами. В одном случае интерпретаторы переводят исходный код в машинные команды, и компьютер сразу же их выполняет. В качестве альтернативного варианта компиляторы переводят исходный код в исполняемый файл программы, который затем можно использовать самостоятельно. Хотя с интерпретаторами работать легче, большинство серьезных программ создается с использованием компиляторов, поскольку скомпилированный код выполняется намного быстрее. Примером компилируемого языка программирования служит C++.
Решение многих проблем
С течением времени проблемы, ставящиеся перед программистами, меняются. Двадцать лет назад программы создавались в основном для обработки больших объемов данных. При этом зачастую как те, кто писал программы, так и те, кто их использовал, были профессионалами в компьютерной области знаний. Сегодня многое изменилось. С компьютером нередко работают те, кто даже понятия не имеет о его аппаратном и программном обеспечении. Компьютеры стали инструментом, который используется людьми, больше заинтересованными в решении своих деловых проблем, чем в глубоком освоении компьютера.
По иронии судьбы, чтобы облегчить новому поколению пользователей работу с программами, сложность самих этих программ значительно повысилась. Канули в лету те дни, когда пользователи вводили "таинственные знаки" (т.е. команды) в ответ на понятные только посвященным подсказки-приглашения, в результате получая поток "сырых", т.е. совершенно необработанных данных. В современных программах используются высокоорганизованные, дружественные по отношению к пользователю интерфейсы, оснащенные многочисленными окнами, меню, диалоговыми окнами и мириадами визуальных графических средств, с которыми все уже хорошо знакомы. Программы, написанные для поддержки этого нового уровня взаимодействия человека с компьютером, гораздо сложнее написанных всего лишь десять лет назад.
С развитием всемирной информационной сети Web для компьютеров началась новая эра проникновения на рынок. Пользователей компьютеров сейчас больше, чем когда бы то ни было, и при этом их претензии чрезвычайно высоки. Даже по прошествии всего нескольких лет с момента выхода первого издания этой книги программы заметно увеличились и усложнились, а необходимость использования методов объектно-ориентированного программирования для решения проблем, ставящихся перед современными программистами, стала просто очевидной.
С изменением требований к программированию, претерпели изменение как языки, так и технология написания программ. Хотя в истории эволюции программирования есть много интересного, в этой книге мы остановимся на переходе от процедурного программирования к объектно-ориентированному.
Процедурное, структурированное и объектно-ориентированное программирование
До недавних пор программы рассматривались как последовательности процедур, выполнявших некоторые действия над данными. Процедура, или функция, представляет собой набор определенных команд, выполняемых друг за другом. Данные были отделены от процедур, и главным в программировании было проследить, какая функция, какую вызывает и какие данные при этом меняются. Чтобы внести ясность в эту потенциально запутанную ситуацию, были разработаны принципы структурированного программирования.
Основная идея структурированного программирования вполне соответствует принципу "разделяй и властвуй". Компьютерную программу можно представить состоящей из набора задач. Любая задача, которая слишком сложна для простого описания, должна быть разделена на несколько более мелких составных задач, и это деление необходимо продолжать до тех пор, пока задачи не станут достаточно простыми для понимания.
В качестве примера возьмем вычисление средней заработной платы всех служащих компании. Это не такая уж простая задача. Однако ее можно разбить на ряд подзадач.
1. Выясняем, сколько зарабатывает каждый служащий.
2. Подсчитываем количество людей в компании.
3. Суммируем все зарплаты.
4. Делим суммарную зарплату на количество служащих в компании.
Суммирование зарплат тоже можно разделить на несколько этапов.
1. Читаем запись каждого служащего.
2. Получаем доступ к информации о зарплате.
3. Прибавляем очередное значение зарплаты к накопительной сумме.
4. Читаем запись следующего служащего.
В свою очередь, операцию чтения записи каждого служащего можно разбить на еще более мелкие подоперации.
1. Открываем файл служащих.
2. Переходим к нужной записи.
3. Считываем данные с диска.
Структурированное программирование остается довольно успешным способом решения сложных проблем. Однако к концу 1980-х годов слишком очевидными стали некоторые недостатки структурированного программирования.
Во-первых, не было реализовано естественное желание думать о данных (например, записях служащих) и действиях над ними (сортировке, редактировании и т.п.) как о едином целом. Процедурное программирование, наоборот, отделяло структуры данных от функций, которые манипулировали этими данными.
Во-вторых, программисты обнаружили, что они постоянно переизобретают новые решения старых проблем. Такая ситуация часто называется изобретением колеса (или велосипеда). Желание иметь возможность многократного использования рутинных блоков, повторяющихся во многих программах, вполне естественно. Это чем-то напоминает сборку приемника из радиодеталей. Конструктору не нужно каждый раз изобретать диоды и транзисторы. Он просто использует стандартные, заранее подготовленные радиодетали. Но для разработчиков программных продуктов такой возможности долгое время не было.
Внедрение в практику дружеского пользовательского интерфейса с рамочными окнами, меню и экранными кнопками определило новый подход к программированию. Программы стали выполняться не последовательно от начала до конца, а отдельными блоками в ответ на выполнение некоторого события. При возникновении определенного события (например, щелчка на кнопке или выбора из меню команды) программа должна отреагировать на него соответствующим образом. При таком подходе программы становятся все более интерактивными, что необходимо учитывать при их разработке.
