Файл: История возникновения и развития языка программирования Си (С++) и Java (Этапы развития языка Java и его применение. Сравнение C++ с языками Java и C).pdf

Осень 1994 г. - Ван Хофф реализует компилятор Java на языке Java. (Ранее Гослинг реализовывал его на языке С).

23 мая 1995 г. - Компания Sun официально представляет Java и HotJava на выставке SunWorld '95

Одним из интереснейших аспектов Java программирования являются Java-апплеты.

Java-апплет -- прикладная программа на Java в форме байт-кода. Java-апплеты выполняются в веб-браузере с использованием виртуальной Java машины (JVM), или в Sun'sAppletViewer, автономном инструменте для тестирования апплетов. Java-апплеты были внедрены в первой версии языка Java в 1995. Java-апплеты обычно пишутся на языке программирования Java, но могут быть написаны и на других языках, которые компилируются в байт?код Java, таких, как Jython.

Апплеты используются для предоставления интерактивных возможностей веб-приложений, которые не могут быть предоставлены HTML. Так как байт-код Java платформо-независим, то Java-апплеты могут выполняться с помощью плагинов браузерами многих платформ, включая Microsoft Windows, UNIX, Apple Mac OS и GNU/Linux. Такие программы с открытым исходным кодом, как applet2app[1], могут быть использованы для преобразования апплета в самостоятельные программы на Java или исполняемые файлы Linux и Windows.

Java-апплеты позволяют строить эффективные и безопасные приложения Интернет с частичной обработкой информации на стороне пользователя. В простейшем случае это проверка правильности заполнения форм на странице (без запроса к серверу), в сложных - серьезные Гео-информационные системы (ГИС), которые благодаря Java-апплетам не требуют постоянной передачи больших объемов графической информации от сервера к пользователю: после загрузки компьютер пользователя работает практически автономно. И, даже при начальной загрузке, исходные данные передаются не в графическом, а в компактном векторном виде.

Python

Python ([?pa?и?n]; памйтон, широко используется также русскоязычное произношение питомн) -- высокоуровневый язык программирования общего назначения с акцентом на производительность разработчика и читаемость кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций. Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется свободно под очень либеральной лицензией, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные. CPython -- наиболее распространённая, эталонная реализация языка программирования Python. CPython являетсяинтерпретатором байт-кода, написан на C. Разработка CPython ведётся группой разработчиков под руководством создателя Python Гвидо ван Россумом и является программным обеспечением с открытым исходным кодом.

Кроме CPython существуют другие реализации Python: Jython, IronPython, PyPy, Stackless Python.

Python является простым и, в то же время, мощным интерпретируемым объектно-ориентированным языком программирования. Он предоставляет структуры данных высокого уровня, имеет изящный синтаксис и использует динамический контроль типов, что делает его идеальным языком для быстрого написания различных приложений, работающих на большинстве распространенных платформ.

Разработка языка Python была начата в конце 1980-х годов сотрудником голландского института CWI Гвидо ван Россумом. Для распределённой ОС Amoeba требовался расширяемый скриптовый язык, и Гвидо начал писать Python на досуге, позаимствовав некоторые наработки для языка ABC (англ.) (Гвидо участвовал в разработке этого языка, ориентированного на обучение программированию). В феврале 1991 года Гвидо опубликовал исходный текст в ньюсгруппе alt.sources. С самого начала Python проектировался как объектно-ориентированный язык.

Название языка произошло вовсе не от вида пресмыкающихся. Автор назвал язык в честь популярного британского комедийного телешоу 1970-х «Летающий цирк Монти Пайтона». Впрочем, всё равно название языка чаще ассоциируют именно со змеёй, нежели с фильмом -- пиктограммы файлов в KDE или в Microsoft Windows и даже эмблема на сайте python.org (до выхода версии 2.5) изображают змеиные головы.

Наличие дружелюбного, отзывчивого сообщества пользователей считается наряду с дизайнерской интуицией Гвидо одним из факторов успеха Python. Развитие языка происходит согласно чётко регламентированному процессу создания, обсуждения, отбора и реализации документов PEP (Python Enhancement Proposal) -- предложений по развитию Python.

3 декабря 2008 года, после длительного тестирования, вышла первая версия Python 3000 (или Python 3.0, также используется сокращение Py3k). В Python 3000 устранены многие недостатки архитектуры с максимально возможным (но не полным) сохранением совместимости со старыми версиями Питона. На сегодня поддерживаются обе ветви развития (Python 3.x и 2.x).

Типы и структуры данных

Python поддерживает динамическую типизацию, то есть тип переменной определяется только во время исполнения. Поэтому вместо «присваивания значения переменной» лучше говорить о «связывании значения с некоторым именем». В Питоне имеются встроенные типы: булевые, строки, Unicode-строки, целые числа произвольной точности, числа с плавающей запятой, комплексные числа и некоторые другие. Из коллекций Python поддерживает кортежи (tuples), списки, словари (ассоциативные массивы) и, начиная с версии 2.4, множества. Все значения в Питоне являются объектами, в том числе функции, методы, модули, классы.

Добавить новый тип можно либо написав класс (class), либо определив новый тип в модуле расширения (например, написанном на языке C). Система классов поддерживает наследование (одиночное и множественное) и метапрограммирование. Возможно наследование от большинства встроенных типов и типов расширений.

Все объекты делятся на ссылочные и атомарные. К атомарным относятся int, long, complex и некоторые другие. При присваивании атомарных объектов копируется их значение, в то время как для ссылочных копируется только указатель на объект, таким образом, обе переменные после присваивания используют одно и то же значение. Ссылочные объекты бывают изменяемые и неизменяемые. Например, строки и кортежи являются неизменяемыми, а списки, словари и многие другие объекты -- изменяемыми. Кортеж в Питоне является, по сути, неизменяемым списком. Во многих случаях кортежи работают быстрее списков, поэтому если вы не планируете изменять последовательность, то лучше использовать именно их.

2.3 Сравнение C++ с языками Java и C

Целью создания C++ было расширение возможностей Си, наиболее распространённого языка системного программирования. Ориентированный на ту же самую область применения, C++ унаследовал множество не самых лучших, с теоретической точки зрения, особенностей Си. Перечисленные выше принципы, которых придерживался автор языка, предопределили многие недостатки C++. В области прикладного программирования альтернативой C++ стал его язык-потомок, Java. Несмотря на преемственность по отношению к C++, Java строилась на принципиально иной основе, её разработчики не были связаны требованиями совместимости с языком-предком и обеспечения максимально достижимой эффективности, благодаря чему они смогли кардинально переработать язык, отказаться от множества синтаксических средств, чтобы добиться идеологической целостности языка. Позже фирма Майкрософт предложила язык C#, представляющий собой ещё одну переработку C++ в том же направлении, что и Java. В дальнейшем появился язык Nemerle, в котором к средствам C# добавлены средства функционального программирования. Ещё позже появилась попытка объединения эффективности C++ с безопасностью и скоростью разработки Java и C# — был предложен язык D, который пока не получил широкого признания.

Java и C++ можно рассматривать как два языка-потомка Си, разработанных из различных соображений и пошедших, вследствие этого, по разным путям. В этой связи представляет интерес сравнение данных языков (всё, сказанное ниже про Java, можно с равным успехом отнести к языкам C# и Nemerle, поскольку в рассматриваемых деталях эти языки отличаются лишь внешне).

• Синтаксис

C++ сохраняет совместимость с C, насколько это возможно. Java сохраняет внешнее подобие C и C++, но, в действительности, сильно отличается от них — из языка удалено большое число синтаксических средств, объявленных необязательными. В результате программы на Java бывают более громоздки по сравнению с их аналогами на С++. С другой стороны, Java проще, что облегчает как изучение языка, так и создание трансляторов для него.

• Исполнение программы

Java-код компилируются в промежуточный код, который в дальнейшем интерпретируется или компилируется, тогда как C++ изначально ориентирован на компиляцию в машинный код заданной платформы (хотя, теоретически, ничто не мешает создавать для C++ трансляторы в промежуточный код). Это уже определяет разницу в сферах применения языков: Java вряд ли может быть использована при написании таких специфических программ, как драйверы устройств или низкоуровневые системные утилиты. Механизм исполнения Java делает программы, даже откомпилированные (в байт-код) полностью переносимыми. Стандартное окружение и среда исполнения позволяют выполнять программы на Java на любой аппаратной платформе и в любой ОС, без каких-либо изменений, усилия по портированию программ минимальны (при соблюдении рекомендаций по созданию переносимых программ — и вовсе нулевые). Ценой переносимости становится потеря эффективности — работа среды исполнения приводит к дополнительным накладным расходам.

• Управление ресурсами

C++ позволяет использовать принцип «захват ресурсов путём инициализации» (RAII), при котором ресурсы ассоциированы с объектом и автоматически освобождаются при разрушении объекта (например, std::vector <T> и std::ifstream). Также возможен подход, когда программист, выделяя ресурсы (память под объекты, открытые файлы и т. п.), обязан явно позаботиться о своевременном их освобождении. Java работает в среде со сборкой мусора, которая автоматически отслеживает прекращение использования объектов и освобождает занимаемую ими память, если в этом есть необходимость, в некоторый неопределённый момент времени. Ручное управление предпочтительнее в системном программировании, где требуется полный контроль над ресурсами, RAII и сборка мусора удобнее в прикладном программировании, поскольку в значительной степени освобождают программиста от необходимости отслеживать момент прекращения использования ресурсов. Сборщик мусора Java требует системных ресурсов, что снижает эффективность выполнения программ, лишает программы на Java детерминированности выполнения и способен следить только за памятью. Файлы, каналы, сокеты, объекты графического интерфейса программист на Java всегда освобождает явно.

• Стандартизация окружения

В Java есть чётко определённые стандарты на ввод-вывод, графику, геометрию, диалог, доступ к базам данных и прочим типовым приложениям. C++ в этом отношении гораздо более свободен. Стандарты на графику, доступ к базам данных и т. д. являются недостатком, если программист хочет определить свой собственный стандарт.

• Указатели

C++ сохраняет возможность работы с низкоуровневыми указателями. В Java указателей нет. Использование указателей часто является причиной труднообнаруживаемых ошибок, но необходимо для низкоуровневого программирования. В принципе, C++ обладает набором средств (конструкторы и деструкторы, стандартные шаблоны, ссылки), позволяющих почти полностью исключить выделение и освобождение памяти вручную и опасные операции с указателями. Однако такое исключение требует определённой культуры программирования, в то время как в языке Java оно реализуется автоматически.

• Парадигма программирования

В отличие от С++, Java является чисто объектно-ориентированным языком, без возможности процедурного программирования. Для объявления свободных функций или глобальных переменных в Java необходимо создавать фиктивные классы, содержащие только static члены . Для задания главной функции даже самой простой программы на Java необходимо поместить её в класс .

• Динамическая информация о типах

в C++ RTTI ограничена возможностью сравнивать типы объектов между собой и с буквальными значениями типов. В системе Java доступна более подробная информация о типах. Эту возможность можно было бы реализовать в C++, имея полную информацию о типах во время компиляции CTTI.

• Препроцессор

C++ использует препроцессор для включения определений функций и классов, для подключения библиотек, полностью выполненных в исходном коде, а также позволяет осуществлять метапрограммирование с использованием препроцессора, которое, в частности, решает сложные проблемы высокоуровневого дублирования кода[8]. Есть мнение, что этот механизм небезопасен, так как имена макросов препроцессора глобальны, а сами макросы почти никак не связаны с конструкциями языка. Это может приводить к сложным конфликтам имён. С другой точки зрения, C++ предоставляет достаточно средств (константы, шаблоны, встроенные функции) для того, чтобы практически полностью исключить использование препроцессора. Java исключила препроцессор полностью, избавившись разом от всех проблем с его использованием, потеряв при этом возможности метапрограммирования препроцессора и текстовых замен в коде средствами языка.