Описание языка программирования

В системе Delphi используется специализированная, постоянно совершенствуемая версия языка программирования Паскаль, которая называется Object Pascal. Эта версия включает набор расширений, ориентированных только на применение в рамках среды Delphi5 и предназначенных для ускоренного создания приложений.

Язык Паскаль, названный в честь французского математика и философа Блеза Паскаля (1623−1662), был создан как учебный язык программирования в 1968;1971 годах Никлаусом Виртом в Высшей технической школе в Цюрихе. В настоящее время этот язык имеет более широкую сферу применения, чем предусматривалось при его создании. Целью работы Н. Вирта было создание языка, который.

• · строился бы на небольшом количестве базовых понятий,
• · имел бы простой синтаксис,
• · допускал бы перевод программ в машинный код простым компилятором.

По природе своей компьютер может выполнять только простейшие операции, которые можно вводить одну за другой в его память прямо в машинных кодах. Изнурительная монотонность такой работы привела когда-то первых программистов к естественному решению — созданию Ассемблеров, т. е. средств, упрощающих подготовку машинных кодов программ пользователя за счет написания их в некоторых мнемонических обозначениях с последующим автоматическим переводом. Дальнейшее развитие этих идей привело к созданию языков программирования высокого уровня, в которых длинные и сложные последовательности машинных операций были заменены одним-единственным обозначающих им словом — операторы. В области малых ЭВМ среди языков программирования высокого уровня следует в первую очередь назвать Бейсик. Программы, написанные на этом языке, к сожалению, часто содержат запутанные последовательности операторов.

Лингвистическая концепция Паскаля отрицает методы программирования, которые могут привести к подобным эффектам. В ней, напротив, пропагандируется системный подход, выражающийся, в частности, в расчленении крупных проблем на меньшие сложности и размеру задачи, легче поддающиеся решению. Основные принципы Паскаля таковы:

• · Структурное программирование. Суть его заключается в оформлении последовательностей команд как замкнутых функций или процедур и в объединении данных, связанных по смыслу, в сложные структуры данных. Благодаря этому повышается наглядность текста и упрощается его отладка.
• · Проектирование сверху вниз. Программист разбивает свою задачу на несколько более простых, после чего каждая из задач решается по отдельности. Затем компонуются результаты проектирования сверху вниз в целом.
• · Объектно-ориентированное программирование делает следующий шаг от ремесла к науке программирования. Его руководящая идея заключается в стремлении связать данные с обрабатывающими эти данные процедурами в единое целое — объект. Характерной чертой объекта является инкапсуляция (объединение) данных и алгоритмов их обработки, в результате чего и данные, и процедуры во многом теряют самостоятельное значение. Фактически объектно-ориентированное программирование можно рассматривать как модульное программирование нового уровня, когда вместо во многом случайного, механического объединения процедур и данных акцент делается на их смысловую связь.

Объектно-ориентированное программирование основано на «трех китах» — трех важнейших принципах, придающих объектам новые свойства. Этими принципами является инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция есть объединение в единое целое данных и алгоритмов обработки этих данных.

Инкапсуляция позволяет в максимальной степени изолировать объект от внешнего окружения. Она существенно повышает надежность разрабатываемых программ, т.к. локализированные в объекте алгоритмы обмениваются с программой сравнительно небольшими объемами данных, причем количество и тип этих данных обычно тщательно контролируется. В результате замена или модификация алгоритмов и данных, инкапсулированных в объект, как правило, не влечет за собой плохо прослеживаемых последствий для программы в целом.

Наследование есть свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует от родителя все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями и заменять (перекрывать) методы родителя или дополнять их.

Принцип наследования решает проблему модификации свойств объекта и придает ООП в целом исключительную гибкость. При работе с объектами программист обычно подбирает объект, наиболее близкий по своим свойствам для решения конкретной задачи, и создает одного или нескольких потомков от него, которые «умеют» делать то, что не реализовано в родителе.

Полиморфизм — это свойство родственных объектов (т.е. объектов, имеющих одного общего родителя) решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ООП поведенческие свойства объекта определяются набором входящих в него методов. Изменяя алгоритм того или иного метода необходимо перекрыть его в потомке, т. е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие разную алгоритмическую основу и, следовательно, придающие объектам разные свойства. Это и называется полиморфизмом объектов.

Алфавит языка.

Язык программирования Паскаль, как и любой другой, имеет свой алфавит. Как правило, алфавитом языка программирования называется набор символов (разрешенный к использованию и воспринимаемый компилятором), с помощью которого могут быть образованы величины, выражения и операторы данного языка.

Алфавит языка Паскаль составляют:

• 1. Символы, используемые для составления идентификаторов:
  • · Латинские строчные и прописные буквы,
  • · Арабские цифры от 0 до 9 (в идентификаторах цифры могут использоваться наряду с буквами, начиная со второй позиции),
  • · Символ подчеркивания.
• 2. Символы-разделители:
  • · Символ пробела. Основное назначение этого символа — разделение ключевых слов и имен.
  • · Управляющие символы. Эти символы могут применяться при описании строчных и символьных констант.
• 3. Специальные символы — символы, выполняющие определенные функции при построении различных конструкций языка: + - * / { } [ ] (). , `:; ^ @ # $
• 4. Составные символы — группа символов, которые воспринимаются компилятором как единое целое: := (* *) (. .). .
• 5. «Неиспользуемые «символы. Символы, не используемые в идентификаторах (например, символы алфавита русского языка, (&), (%), (~), (!) и некоторые другие). Тем не менее, их можно использовать в тексте комментариев, а также в виде значений констант строк или констант символов.
• 6. Зарезервированные слова. Паскаль включает в себя так называемые ключевые или зарезервированные слова (begin, end, program). В качестве имен идентификаторов в программе зарезервированные слова использоваться не могут.

Идентификаторы Идентификаторы в Паскале — это имена констант, переменных, меток, типов, объектов, процедур, функций, модулей, программ и полей в записях. Идентификаторы могут иметь произвольную длину, но значащими (уникальными в области определения) являются только первые 63 символа.

Идентификатор всегда начинается буквой, за которой могут следовать буквы и цифры. Буквой считается также символ подчеркивания, поэтому идентификатор может начинаться этим символом и даже состоять только из одного или нескольких символов подчеркивания. Пробелы и специальные символы алфавита не могут входить в идентификатор.

В качестве пользовательских идентификаторов нельзя использовать зарезервированные слова и стандартные идентификаторы.

Переменные Во время работы программы данные в ней могут храниться как константы, или же они записываются и обрабатываются как переменные. Переменные можно рассматривать как ячейки памяти компьютера, имеющие свои имена (идентификаторы). Содержимое переменных может многократно меняться. Каждая переменная имеет тип, определяющий, какого рода данные в ней хранятся. Паскаль не допускает использования переменных с неопределенным типом и не разрешает записывать в переменную одного типа данные другого типа.

Константы В некоторых случаях бывает удобно вместо явного указания конкретных значений (чисел и строк) использовать константы — фиксированные значения, для которых определено имя. Константы отличаются от переменных тем, что не могут менять свои значения. Они предназначены только для удобства программиста.

Константы, как и переменные, нельзя использовать до их первого описания.

В качестве констант в Паскале могут использоваться целые, вещественные и шестнадцатеричные числа, логические константы, символы, строки символов и конструкторы множеств.

Выражения Основными элементами, из которых конструируется исполняемая часть программы, являются константы. Переменные и обращения к функциям. Каждый из этих элементов характеризуется своим значением и принадлежит к какому-либо типу данных. С помощью знаков операций и скобок из них можно составлять выражения, которые фактически представляют собой правила получения новых значений.

Частным случаем выражения может быть просто одиночный элемент, т. е. константа, переменная или обращение к функции. Значение такого выражения имеет, естественно, тот же тип, что и сам элемент. В более общем случае выражение состоит из нескольких элементов (операндов) и знаков операций, а тип его значения определяется типом операндов и видов примененным к ним операций.

Операции В Паскале определены следующие операции:

• · Унарные not, @;
• · Мультипликативные *, /, div, mod, and, shl, shr;
• · Аддитивные +, -, or, xor;
• · Отношения =,, , =, in.

Приоритет операций убывает в указанном порядке, т. е. наивысшим приоритетом обладают унарные операции, низшим — операции отношения. Порядок выполнения нескольких операций равного приоритета устанавливается компилятором из условия оптимизации кода программы и не обязательно слева направо. При исчислении логических выражений операции равного приоритета всегда вычисляются слева направо, причем будут вычисляться все или только операции, достаточные для получения результата.

В Паскале определены следующие логические операции:

• · Not — логическое НЕ;
• · And — логическое И;
• · Or — логическое ИЛИ;
• · Xor — исключительное ИЛИ.

Логические операции применимы к операндам целого и логического типов.

Процедуры и функции Процедуры и функции представляют собой важный инструмент Паскаля, позволяющий писать хорошо структурированные программы. В структурированных программах обычно легко прослеживается основной алгоритм, их нетрудно понять любому читателю, они проще в отладке и менее чувствительны к ошибках программирования. Все эти свойства являются следствием важной особенности процедур (функций), каждая из которых представляет собой во многом самостоятельный фрагмент программы, связанный с основной программой лишь с помощью нескольких параметров. Самостоятельность процедур (функций) позволяет локализировать в них все детали программной реализации того или иного алгоритмического действия и поэтому изменение этих деталей не приводит к изменениям основной программы.

Процедурой называется особым образом оформленный фрагмент программы, имеющий собственное имя. Упоминание этого имени в тексте программы приводит к активизации процедуры и называется ее вызовом. Сразу после активации процедуры начинают выполняться входящие в нее операторы, после выполнения последнего из них управление возвращается обратно в основную программу, и выполняются операторы, стоящие непосредственно за оператором вызова процедуры.

Для обмена информацией между основной программой и процедурой используется один или несколько параметров вызова.

Функция отличается от процедуры тем, что результат ее работы возвращается в виде значения этой функции, и, следовательно, вызов функции может использоваться наряду с другими операндами в выражениях.

Структура программы на Паскале Программа на Паскале состоит из набора модулей (Unit), в каждом из которых содержится описание логически независимой части программы. Расширение имени файлов, содержащих модули — .PAS. Модули программы часто создаются системой Delphi автоматически, например, при добавлении новой формы. При этом происходит автоматическая генерация исходного текста соответствующего модуля, что избавляет программиста от рутинной работы.

Вносить изменения в исходный код программы, созданной автоматически, в большинстве случаев не разрешается. Это может привести к возникновению серьезных ошибок на этапе компиляции.

Модули могут иметь связь друг с другом, то есть, из одного модуля разрешается обращаться к функциям других модулей. Применение модулей во время разработки программы напоминает применение компонентов во время проектирования экранных форм в том плане, что позволяет повторно использовать программный код, созданный заранее.

В реальности исходные тексты компонентов Delphi представляют собой обычные модули Паскаля, содержащие описание логики работы и способа отображения на экране соответствующих компонентов.

В программе может быть любое количество модулей, но только один главный файл проекта. Этот файл чаще всего невелик и содержит обращения к модулям. Он имеет расширение .DPR и создается средой Delphi автоматически.

Команды Паскаля принято группировать в логические блоки, представляющие собой своего рода модули в миниатюре. В логических блоках размещаются операторы, ответственные, например, за обработку нажатия пользователем кнопки, или оператор, выполняющий определенные действия в зависимости от некоторого условия. Главная часть программы всегда состоит из одного логического блока, в котором обычно происходит инициализация программы, затем выполняются операторы, ответственные за основную реализацию алгоритма работы, и в заключение выполняются действия по освобождению памяти и других ресурсов.

Решение практически любой задачи можно запрограммировать самостоятельно от начала до конца. Однако при составлении программ очень часто возникает потребность выполнить какое-либо действие, которое уже использовалось в различных программах. Поэтому в систему Delphi входит обширный набор стандартных модулей, содержащих стандартные функции. Такие модули представляют собой готовый откомпилированный и оптимизированный код, предназначенный для решения самых разных задач.

Помимо функций, в Паскале имеются стандартные процедуры. Если функции используются для вычисления конкретных значений, то процедуры предназначены для выполнения каких-то часто встречающихся действий.

Отладка программы После подготовки текста программы можно попытаться исполнить ее, т. е. откомпилировать программу, связать ее (если необходимо) с библиотекой стандартных процедур и функций, загрузить в оперативную память и передать ей управление. Вся эта последовательность действий называется прогоном программы и реализуется командой CTRL+F9.

Если в программе нет синтаксических ошибок, то все действия выполняются последовательно одно за другим, при этом на экране сообщается о количестве строк откомпилированной программы и объеме доступной оперативной памяти.

Если на каком-либо этапе среда обнаружила ошибку, она прекращает дальнейшие действия, восстанавливает окно редактора и помещает курсор на ту строку программы, при компиляции или исполнении которой обнаружена ошибка. При этом в верхней строке редактора появляется диагностическое сообщение о причине ошибки. Все это позволяет очень быстро отладить программу, т. е. устранить в ней синтаксические ошибки и добиться правильной ее работы.