Бизенц Торра - Том 15. От абака к цифровой революции. Алгоритмы и вычисления

Решением проблемы стало использование абстрактных типов данных и языков, в которых они поддерживались ( Ada, Modula-2и CLU). В них проводилось различие между этими уровнями абстракции и применялась так называемая инкапсуляция (ограничение доступа к определенным компонентам объектов). На уровне, на котором программист использовал тип, доступ к его внутренней структуре был закрыт. На уровне реализации определялся интерфейс объекта, его внутренняя структура и доступные операции.

Так как программисту были известны операции, доступные для определенных объектов, и их поведение (но не внутреннее представление!), он оперировал терминами абстракции. Любое изменение реализации, которое не приводило к изменению интерфейса, не влияло на модули, где использовался этот интерфейс, так как в них был доступен только сам интерфейс, а не его внутренняя реализация.

Благодаря этим механизмам абстракции программы, написанные на этих языках, стало возможным представлять в терминах объектов. В некоторых языках, например в языке Ада и Modula-2, использование объектов было необязательным, в других — обязательным. В языке CLU программист должен был группировать данные приложения в классы, которые назывались кластерами. Аналогичный принцип использовался в объектно-ориентированных языках, в которых вводилось понятие наследования, позволявшее определять объекты на основе предопределенных объектов.

Объектно-ориентированное программирование — это парадигма программирования, в которой приложения и компьютерные программы понимаются как совокупность объектов и их взаимодействий.

Его появление должно было облегчить создание крупномасштабных программ и помочь в создании искусственного интеллекта. В работах над искусственным интеллектом эта парадигма помогла разработать приемы структурирования знаний путем группировки информации о каком-либо понятии и о его свойствах.

Первым языком, в котором данные и операции группировались в рамках единой сущности, был Simula I, предназначенный для решения задач симуляции. Он был разработан в Норвежском вычислительном центре под руководством математика и политика Кристена Нюгорда. Работы над первой версией языка были завершены в январе 1965 года. Следующая версия получила название Simula 67. Это был язык общего назначения, в котором были формализованы понятия объекта и класса и вводилось понятие наследования. Позднее в языке Smalltalk 80, который был создан на основе языка Simula и двух предыдущих версий ( Smalltalk 72и Smalltalk 76), понятие объекта было обобщено и объекты стали единственными сущностями, используемыми в языке. В начале 1970-х в научно-исследовательском центре Xerox Palo Alto Research Center , известном как Xerox PARC, была создана система Dynabook — персональное средство обработки информации с оконным интерфейсом, текстовыми меню, значками, то есть с полноценным графическим интерфейсом (англ. GUI — Graphical User Interface ), очень похожим на современные. Dynabook был разработан американцем Аланом Кеем для обучения детей работе с компьютером. Работы были завершены в 1972 году. Программы в этой системе были написаны на языке BASIC, в них использовался механизм передачи сообщений, а также понятия класса и объекта, введенные в языке Simula.

Алан Кейполучает степень почетного доктора испанского Университета Мурсииза вклад в развитие информатики. Торжественная церемония состоялась 28 января 2010 года.

Сейчас существует множество объектно-ориентированных языков программирования ( Eiffel, C++и другие), некоторые из которых являются расширенными и дополненными вариантами других языков. Так, C++ является расширенным вариантом языка С. Он был создан датским программистом Бьёрном Страуструпом и содержит классы, подобно языку Simula. Система CLOS была разработана с целью стандартизировать объектную систему языка Common LISP. Понятия объекта и наследования использовались в работах по созданию искусственного интеллекта при разработке языков для представления знаний, например KRL и KL-ONE, и языков с акторами, в частности Actl, Act2, Act3, ABCL/1 и других.

Абстракция и объекты применяются во всех языках программирования, появившихся в последние годы, как в объектно-ориентированных языках, например Java или Python, так и в процедурных, где используются объектно-ориентированные конструкции, например в языке РНР. Также появились языки, ориентированные на быструю разработку приложений, и сценарные языки. К ним относятся РНРи JavaScript, разработанные в последнее десятилетие XX века. Целью авторов этих языков было упростить и ускорить разработку программ. Разумеется, для небольших программ этого действительно удалось достичь, однако по сравнению с языками прошлого проектирование крупномасштабных программ усложнилось. Как бы то ни было, влияние объектно-ориентированных языков на разработку программ привело к появлению новых вспомогательных средств, например языков моделирования, подобных UML.

В императивных языках программирования вычисления производятся путем присваивания переменным нужных значений. Программа, написанная на императивном языке, имитирует структуру машины фон Неймана, содержащую ячейки, где хранятся значения. Присваивание значения переменной — не более чем изменение значения этой ячейки. В функциональных языках программирования результат получается путем применения функций, определенных при помощи композиции или рекурсии.

Функциональные языки впервые были описаны Джоном Маккарти из MIT (Массачусетского технологического института), создателем термина «искусственный интеллект», в работе, опубликованной в 1960 году в журнале Communications of the ACM . Этот ежемесячный журнал выпускается американской Ассоциацией вычислительной техники (ACM) — обществом, присуждающим премию Тьюринга.

В 1958 году Маккарти изучал использование операций с упорядоченными списками в программе символьного дифференцирования. Дифференцирование — это рекурсивный процесс, поэтому Маккарти использовал рекурсивные функции. Более того, он передавал функции в качестве аргументов другим функциям. Проект по реализации задуманного им языка начался осенью того же года. Результаты были опубликованы спустя два года под названием «Рекурсивные функции над символьными выражениями и их вычисление с помощью машины. Часть I» (часть II никогда не была опубликована). Так появилась первая версия языка LISP(англ. List Processing — «обработка списков») — первого функционального языка, в котором нашло применение множество передовых идей. В описании разработанного им языка Маккарти использовал лямбда-исчисление Алонзо Чёрча.