Джозеф Фокс - Программное обеспечение и его разработка

В какой-то момент проектирование доходит до такого низкого уровня, что для того, чтобы заставить вычислительную машину выполнить то, что задумал проектировщик, достаточно написать соответствующие команды.

Для очень маленьких программ, которые пишутся одним, двумя программистами, единственной загвоздкой тут является выбор инструмента, т. е. языка, на котором следует писать. А при программировании больших программ этот вопрос также является одним из ключевых.

Наше изучение процесса написания команд мы разделим на три части — выбор языка программирования, процесс доведения программы до выполнения и управление этими двумя процессами. Мы ограничимся только изучением деятельности по написанию маленьких программ. Написание небольшой программы (до 10 тыс. строк текста программы) не так уж сильно отличается от написания программы в 1 млн. строк; различия скорее находятся в других частях процесса их разработки. Поскольку различия в написании невелики, мы будем обсуждать проблемы, не уделяя внимания дополнительным обязанностям, имеющимся у программистов при программировании программ в 1 млн. строк. Конечно, различия все-таки есть, все дополнительные обязанности мы обсудим в следующем разделе, посвященном компоновке. Дополнительная нагрузка на программиста обычно заключается в некоторых ограничениях и устанавливает определения данных, констант и интерфейсов.

После того как программист выяснил алгоритм и структуру программы, он начинает писать команды.

Написание программы обычно выглядит как акт записи команд на листке бумаги, которые, возможно, будут переданы на машину. После того как команды будут записаны, их надо перенести на какой-нибудь носитель информации, с которого их сможет считать машина и с которого они могут быть загружены в вычислительную машину, чтобы проверить, выполняет ли программа то, что от нее требовали. Сотни тысяч программистов водят карандашом по бумаге и пишут команды. Они занимаются «кодированием». В настоящее время все большее число программистов вводят в машину команды, пользуясь терминалами, но большинство делают это, уже имея готовый текст.

Важнейшие моменты, связанные с написанием текста программ, таковы:

1. Ясность того, что нужно сделать — это мы уже обсуждали.

2. Язык, который будет использоваться, и стандарты, которым необходимо следовать.

3. Процесс управления преобразованием программ с языка программирования на машинный язык.

4. Инструментарий для реализации пп. 2 и 3.

Лингвисты, занимающиеся семантикой языков, до сих пор продолжают открывать в языках новые свойства. Все еще продолжаются дебаты по вопросу, что важнее — разговорный язык или язык письменный. В книге « Введение в теоретическую лингвистику» Джон Лайонс [20] J. Lyons. Introduction to Theoretical Linguistics. (London: Cambridge University Press, 1972). отмечает, что язык — это не просто свод правил, лингв, это и не собрание всех возможных устных и письменных форм слов, но и то и другое вместе. Даже неправильно произнесенное, синтаксически неправильное выражение может быть понято. Это происходит потому, что слушатель заполняет пропуски и исправляет ошибки. К сожалению, вычислительная машина и ее транслирующая программа (ассемблер или транслятор) делают только то, что им приказывают. Даже самые хорошие трансляторы имеют весьма ограниченный интеллект. Для языков вычислительных машин синтаксические правила приобретают решающее значение.

Наверное, не очень очевиден тот факт, что процесс получения команд основывается на трех важнейших положениях:

1. Вы должны понимать процесс, для выполнения которого пишутся команды.

2. Вы должны уметь сформулировать (выразить словами) последовательность команд.

3. Вы должны выбирать такие слова, которые будут поняты вашими собеседниками.

Мы часто предполагаем, что п.1 выполняется; что это не так, мы видели в разделе, посвященном определению требований. Мы также предполагаем, что человек, который может «выполнить процесс», может и облечь его в словесную форму, — это тоже не всегда так.

Теперь обратимся к третьему пункту — написание команд для конкретного исполнителя. В нашем случае исполнителем оказывается вычислительная машина, но, прежде чем переходить к командам для вычислительных машин, я хотел бы обсудить некоторую аналогию.

Если бы я был великим нейрохирургом, я мог бы сформулировать инструкции для разрабатываемой новейшей хирургической техники, у меня не было бы трудностей по выдаче таких инструкций другим нейрохирургам. Введите в мою аудиторию обычных хирургов, и моя задача сразу усложнится. Добавьте туда студентов-первокурсников медицинского института, и я не уверен, что вообще смогу выполнить свою задачу. И так далее.

Так же и с вычислительной машиной. Словарный запас ее крайне примитивен. Заставить ее что-то сделать, сказать это на ее родном языке, называемом машинным языком, исключительно трудно. И все же мы должны осуществлять сложные логические построения именно с таким словарным запасом, поскольку только на такие слова машина и может реагировать.

Самые первые пользователи вычислительных машин сразу поняли, что вести дела таким образом невозможно, поэтому и «наняли переводчиков».

Возвращаясь к аналогии с нейрохирургией, заметим, что этот процесс выглядит так — выдающийся хирург будет теперь передавать инструкции посреднику, который переведет их на язык, доступный студентам-первокурсникам медицинских институтов.

Так же обстоит дело и с вычислительными машинами. Мы больше не заставляем программистов пользоваться машинным языком, а переводим их на работу с языком высокого уровня. Мы нанимаем в качестве переводчика ту же самую вычислительную машину, которая будет выполнять процесс после его перевода (или трансляции), и помещаем в нее программу, которая будет осуществлять перевод: либо ассемблер, либо транслятор, либо и то и другое вместе (рис. 5.31).

Для того чтобы машина могла выполнить перевод, в нее должны быть введены программы ассемблера или транслятора .

Транслятор воспринимает операторы языков высокого уровня, т. е. Фортрана, Кобола, Паскаля, Бейсика, и «заставляет» вычислительную машину преобразовать эти операторы в команды на машинном языке, которые затем можно будет в свою очередь поместить в машину и выполнить с целью решить реальную задачу — например напечатать платежную ведомость.

Такой процесс выполняется по крайней мере в два этапа. В нем присутствуют этап трансляции и этап использования. Пока никто даже не приступил к созданию машины, которая могла бы сразу понимать языки высокого уровня [21] Это утверждение не совсем верно. Коммерческих машин такого типа еще нет, но экспериментальные уже есть. — Прим. ред. .