Особенности языка

«Hello, world!» на Аде

Несколько различных вариантов программы «Hello, world!» можно увидеть в Викиучебнике (англ.) . Различия обусловлены необходимостью использовать библиотечную функцию Put_Line - в этом языке есть три различных способа организации такого использования.

with Ada.Text_IO;

procedure Hello is

Use Ada.Text_IO;

Put_Line("Hello, world!");

end Hello;

Здесь для применения функции Put_Line содержащий её пакет Ada.Text_IO импортируется с помощью конструкции use, что даёт возможность вызывать функцию по имени без квалификации - указания в вызове имени пакета, содержащего функцию.

История

Разработка языка была проведена в рамках международного конкурса, организованного и профинансированного министерством обороны США .Целью разработки было получение языка программирования , который мог бы стать единым для разработки проектов по заказам военного ведомства, главным образом, для разработки встроенных систем военного назначения и для больших военных компьютеров (на базе процессора iAPX 432 от Intel). Работа началась в 1975 году , с формирования набора требований к языку, который бы в полной мере удовлетворил разработчиков систем указанного типа. Первоначальный список требований, выпущенный под кодовым наименованием «Соломенный», был представлен на рецензию в ряд организаций и фирм, в течение двух лет последовательно уточнялся, в конечном счёте превратившись в итоговый документ под названием «Стальной».

После завершения формирования требований был проведён анализ, который показал, что ни один из имеющихся языков программирования не удовлетворяет требованиям в достаточной мере, так что было принято решение разработать новый язык. Конкурс на его создание был объявлен в 1977 году , разработчикам было предложено базироваться на одном из трёх языков: Паскаль , Алгол-68 или PL/1 .

Из представленных на конкурс 15 проектов было отобрано 4 (все основаны на Паскале). Эти проекты были отправлены на дальнейшую доработку. На следующем этапе из 4 проектов отобрали два, из которых, после очередной доработки, был выбран один. Этот язык получил наименование «Ада» - разработавшая его группа под руководством француза Жана Ишбиа дала языку название в честь Огасты Ады Кинг Лавлейс (дочери поэта Дж. Байрона), которая считается первым программистом в мире за разработку программ для вычислительной машины Бэббиджа .

Дейкстра в одной из своих статей усомнился, что язык такой сложности, как Ада, может быть обозрим и управляем. Он заметил: «Если Ada собирается выдать стандарт, желательно, чтобы он был недвусмысленно документирован. По меньшей мере две группы попытались сделать это; в результате обе выдали около 600 страниц формального текста. Это гораздо больше, чем необходимо, чтобы удостовериться в невозможности хотя бы твердо установить, что оба документа определяют один и тот же язык. Ошибка очевидной неуправляемости этих двух документов кроется ни в двух группах, составивших их, ни в принятом ими формализме, а лишь в самом языке: сами не обеспечив формального определения, могут ли его разработчики скрыть, что они предлагают неуправляемого монстра. То, что Ada уменьшит проблемы программирования и увеличит надёжность наших разработок до приемлемых границ, - это лишь одна из тех сказок, в которые могут поверить только люди с военным образованием».

Хоар выразил своё сожаление тем, что «погремушки и побрякушки возобладали над фундаментальными требованиями надёжности и безопасности» и предостерёг от «армады ракет, летящих не туда из-за не обнаруженной вовремя ошибки в компиляторе Ады». Никлаус Вирт высказался более сдержанно, но тоже негативно. Он сказал: «Слишком много всего вываливается на программиста. Я не думаю, что, изучив треть Ады, можно нормально работать. Если вы не освоите всех деталей языка, то в дальнейшем можете споткнуться на них, и это приведёт к неприятным последствиям» . Жан Ишбиа, руководитель группы разработчиков Ады, выразив своё «уважение и восхищение» Виртом, не согласился с ним, сказав: «Вирт верит в простые решения сложных проблем. Я не верю в такие чудеса. Сложные проблемы требуют сложных решений».

Вызывает сомнения и процедура проверки соответствия компилятора стандарту языка путём тестирования. Из общих соображений ясно, что тестирование может найти несоответствие, но не может гарантировать правильность. Практическим подтверждением этого является тот факт, что сертифицированные компиляторы, будучи проверены на другом наборе тестов, обнаруживали несоответствие стандарту .

Сторонники Ады утверждают, что единственная альтернатива большому и сложному языку в больших проектах - это применение нескольких компактных языков, неизбежно порождающее проблемы с совместимостью, для избавления от которых и была придумана Ада. Они замечают также, что представление о сложности разработки на Аде верно лишь отчасти: написание простой программы на Аде действительно требует больше времени, чем на других, менее формальных языках, типа Си , но отладка и сопровождение программ, особенно крупных и сложных, значительно упрощается. По утверждению Стефена Цейгера из Rational Software Corporation , разработка программного обеспечения на Аде в целом обходится на 60 % дешевле, а разработанная программа имеет в 9 раз меньше дефектов, чем при использовании языка Си.

Распространение, перспективы

На практике оказалось, что Ада, заняв предназначенную ей нишу в военных и родственных им разработках встроенных систем, за пределы данной ниши так и не вышла, ни на Западе, ни в СССР, ни на постсоветском пространстве. Причин этому называется много. Противники языка упирают на его сложность и недостатки, сторонники говорят, прежде всего, об объективных обстоятельствах появления языка и негативных сторонах процесса его внедрения. Интересно мнение С. И. Рыбина, старшего научного сотрудника НИВЦ МГУ, консультанта компании AdaCore EU, эксперта по языку Ада рабочей группы ISO по стандарту языка. Он считает , что своими неудачами Ада обязана двум основным причинам:

• Во время проектирования языка Пентагон предполагал, что всё новое ПО будет создаваться только на Аде. Из-за этого Ада получила крайне примитивные средства взаимодействия с программами на других языках. На практике оказалось, что написать на Аде вообще всё - нереально (хотя бы потому, что возникала необходимость взаимодействовать с готовыми разработками на других языках). Поэтому в отраслях, где не было жёсткого требования «писать только на Аде», предпочитали другие языки, более приспособленные к мультиязычной среде. В стандарте 1995 года проблема взаимодействия с другими языками была решена, но время оказалось упущено.
• Парадоксально, но распространению Ады помешала финансовая и организационная поддержка Пентагона. Программы на Аде, написанные для военных, работали на самой мощной вычислительной технике, какая была доступна, поэтому разработчики компиляторов заботились в первую очередь о прохождении тестов ACVC, и только потом - об эффективности компилятора и создаваемого им кода. В начале 1980-х годов начался бум микрокомпьютеров, и трансляторы для распространённых языков (Паскаля, Си, Бейсика) были оперативно оптимизированы под маломощные системы. Для Ады стимула в такой модернизации не оказалось, в результате ставшие через несколько лет основной массой мирового вычислительного парка персональные компьютеры оказались без качественного транслятора Ады. Естественно, что Ада потеряла этот сегмент рынка. Лишь относительно недавно появился компилятор GNAT , качественный и производительный, но и здесь время оказалось упущено.

В настоящее время Ада достаточно прочно обосновалась в разработках больших встроенных систем повышенной надёжности, здесь у неё практически нет сильных конкурентов. Применение языка постепенно растёт, хотя и довольно медленно. По некоторым осторожным прогнозам, с удешевлением аппаратуры и распространением встроенных систем со сложным ПО рынок для программ на Аде может заметно вырасти, вырастет и использование языка.

Кроме того, Ада имеет, пусть и весьма ограниченное, применение в сфере высшего образования. В МГУ и Харьковском университете читаются спецкурсы по Аде. Однако, по словам того же С. И. Рыбина,

… сейчас на пост-советском пространстве в области программной индустрии и образования сложился очевидный порочный круг: в индустрии практически не знают про Аду, соответственно, со стороны индустрии нет запроса к образованию по подготовке Ада-специалистов, и из вузов в индустрию приходят новые люди, которые практически ничего не знают про Аду.

Операционные системы, написанные на Аде

Встроенные системы

• RTEMS - ОС с открытым исходным кодом, разработана DARPA МО США
• Ravenskar
• RTOS -32 - проприетарная ОС

Системы в разработке

• AuroraUX (проект по переписыванию ядра OpenSolaris на язык Ада)
• Lovelace (операционная система на ядре )

Больше не существующие системы

• BiiN™
• Pulse™
• AdaOS

Компиляторы Ада

Название	Компания	Версия	Операционная система	Сайт
AdaMagic	SofCheck	Ада 95	?	www.sofcheck.com
AdaMULTI	Green Hills Software	Ада 83, Ада 95,

Все языки программирования делятся на две группы:

1. со «статическими» (или «сильными») типами;

2. с «динамическими» (или «слабыми») типами.

Обе группы языков имеют свои достоинства и недостатки. Главный тезис этой статьи: «Ада - лучший из языков со статическими типами».

Преимущества языков со статическими типами (а значит, автоматически преимущества Ады, поскольку Ада относится к языкам со статическими типами):

1. более высокая скорость выполнения программы во много (зачастую в сотни) раз (кстати, во столько же раз уменьшается расход электричества на бесполезный нагрев процессора);

2. возможность (полностью реализованная в Аде) более надежного контроля «глупых» ошибок, вроде «перепутанных» числа и строковой переменной (последовательности символов).

Ада, в некотором смысле, - это язык с «самыми сильными» типами среди языков с сильными типами. Отсюда автоматически выводы:

1. Ада - один из самых быстрых языков программирования среди всех языков программирования. Программа реально может работать в сто раз быстрее по сравнению с динамическими языками программирования.

2. Ада напрочь отметает «глупые» ошибки с перепутанными типами данных. На этом мы остановимся ниже подробнее.

История Ады

История появления Ады заслуживает отдельного рассмотрения.

Пентагон (так называют американское министерство обороны, потому что они расположены в здании в форме пентагона) объявил конкурс на создание языка программирования для решения военных задач. Язык должен был обеспечивать высокую надежность программ, давать возможность разрабатывать большие сложные системы, быть высокоскоростным и «читаемым» для программистов (даже если текст программы был написан другим программистом), а также поддерживать эффективное использование многопроцессорных систем (в недавнее время получивших широкое распространение в виде многоядерных процессоров - заметьте, как разработчики смотрели в будущее!)

В конкурсе победил язык «Ада» (названный в честь женщины-математика 19-ого века Ады Лавлейс). К 1983 году была написана, так называемая, формальная спецификация Ады, ставшая известной как Ada83.

Ada83 не соответствовал требованиям к современному языку программирования. Поэтому на его основе были созданы Ada95 (1995 год), который уже можно назвать современным языком, а позднее Ada2005 и Ada2012 (понятно каких годов).

Ада получила широкое распространение в сферах, требующих повышенной надежности (военной промышленности, финансах, управлении инфраструктурой и т. п.), например, самолет F-16 сделан на Аде.

Список достоинств Ады

Список основных достоинств Ады:

1. Ада - один из самых быстрых языков программирования. Программа реально может работать в сто раз быстрее.

2. Ада напрочь отметает «глупые» ошибки с перепутанными типами данных.

3. Хорошая поддержка контроля даже против менее грубых ошибок. (Это дает в четыре раза меньше ошибок в программах на Аде). На этом мы остановимся подробнее ниже.

4. Модульная структура языка. Поддержка больших и сложных программ.

5. Очень хорошая поддержка современных многоядерных процессоров, а также суперкомпьютеров с более чем одним процессором.

6. «Мощный» современный язык программирования: объектно-ориентированное программирование, шаблоны, гибкое управление выделением динамической памяти и т. д. и т. п. (Не волнуйтесь, если не понимаете терминологию: это просто означает, что Ада - мощный современный язык).

7. Довольно-таки быстрая компиляция (программист меньше ждет, пока Ада создаст.exe файл и имеет больше свободного времени на программирование и поиск ошибок).

8. Поддержка всех видов устройств: компьютеры, встроенная электроника, космические корабли и т. д.

9. Язык таков, что его удобно не только писать, но и читать (если Вы - программист).

10. Есть бесплатная, но хорошая среда разработки (программы для программистов).

11. Есть международный стандарт.

12. Десятичные дроби позволяют работать, например, с финансовой информацией.

Надежность или скорость

Между требованием надежности и скорости есть естественное противоречие:

Чтобы программа работала с максимально возможной скоростью, надо отказаться от проверки правильности программы по ходу ее выполнения.

Например, есть список из 10-ти чисел. Если программа пытается изменить 12-ое число в этом списке - это бессмыслица. Если проверка не была осуществлена, эта программа запишет наше 12-ое число, выражаясь технической терминологией, «куда попало» и программа может даже испортить сама себя и начать делать что-то бессмысленное.

Поэтому, для обеспечения надежности программа должна делать проверки против таких бессмысленных действий. Но проверки требуют затрат процессорного времени.

Разрешение этого противоречия в Аде следующее: Есть два режима работы: с проверками и без проверок (точнее режимов больше, потому что есть возможность селективно включить некоторые виды проверок, а некоторые оставить выключенными). С проверками программа может работать в несколько раз медленнее, но с проверками во много раз реже бывает, что программа начинает делать полную бессмыслицу.

Часто проверки оставляют включенными при изначальной отладке (поиске и исправлении ошибок) программы и выключают, когда программа готова, чтобы увеличить скорость и уменьшить затраты электричества на нагрев процессора. Если вы закажете мне программирование на Аде, мы можем договориться, оставить ли проверки включенными после того, как я передаю вам готовую программу.

Кстати, Ада готова проверять не только самую выдающуюся бессмыслицу (типа 12-ого элемента в списке из 10-чисел или деление на ноль), но и менее грубые ошибки. Уникальная система «сильных» типов в Аде способна автоматически проверить, например, что месяц всегда в интервале 1..12 (а не 14-ый месяц, например). Эти проверки позволяют сделать программу намного надежней, чем программы на других языках программирования. Недавние версии Ады более того позволяют программисту делать вообще любые виды проверок, которые он пожелает сделать.

Мифы об Аде

Миф 1: Ада - «древний» язык программирования

На самом деле, этот миф истинен только для первой версии Ады, Ada83, разработанной в 1983 году.

А последняя версия спецификации Ады, Ada2012 - вполне недавний и современный язык программирования с такими современными чертами, как объектно-ориентированное программирование и шаблонные типы.

Я бы сказал, что Ада даже «более современный» язык, чем другие современные языки программирования.

Миф 2: Ада только для больших систем

Да, Ада была разработана в первую очередь для больших систем, таких, как сложные оборонные проекты Пентагона.

Но эти «большие» возможности полезны и для менее сложных систем. Они делают программирование в целом более удобным и более надежным даже для не таких уж больших программ. Они уменьшают время на отладку (поиск ошибок) и, таким образом, уменьшают общее время разработки. Это значит, что я делаю ту же работу за меньшее время.

Миф 3: Ада - это для электроники

Действительно, Ада - хороший язык программирования для «встроенных» систем (электроники), но она так же хороша для обычных персональных компьютеров. Она просто универсальна.

Миф 4: Ада требует дорогих технологий

На самом деле, есть бесплатный компилятор Ады (GNAT) для большинства современных операционных систем. Он идет со всем программным обеспечением для программиста-профессионала.

Я работаю в первую очередь с Линуксом. И конечно, есть GNAT для Линукс.

Недостатки Ады

Возможно, было бы несправедливо говорить только о достоинствах и не упомянуть недостатки.

Ада имеет следующие недостатки:

1. Ада - мощный профессиональный инструмент, а потому, чтобы им умело пользоваться, нужен высококвалифицированный специалист (вроде меня!)

2. К сожалению, Ада не стала высокопопулярным языком. Как следствие, «компоненты» (готовые фрагменты программ) для многих задач отсутствуют. Например, нет действительно хороших компонентов для разработки Web-сайтов на Аде.

3. Программа на Аде может получиться несколько длиннее, чем на других языках программирования; поэтому то, что помещается на одну страницу текста, скажем на Пайтоне (кстати, программированием на Пайтоне я тоже занимаюсь), может не поместиться на одну страницу на Аде.

4. Есть и еще некоторые недостатки (о которых я не буду говорить подробно, поскольку такой разговор требует специальной терминологии), но они могут показаться достоинствами на фоне недостатков других языков программирования.

(Ада 2005), Эйфелева (Ada 2012)

C ++ , Chapel , "Драго" . , Eiffel , "Грифон" . , Java , Nim , летать на парашюте за катером , PL / SQL , PL / PgSQL , рубин , Seed7 , "SPARforte" . , Sparkel , SQL / PSM , VHDL

Особенности Ada включают в себя: сильные печатать , модульность механизмы (пакеты), во время выполнения проверки , параллельной обработки (задачи , синхронные передачи сообщений , защищенных объектов и недетерминированных операторов выбора), обработку исключений и дженерики . Ада 95 добавлена поддержка объектно-ориентированного программирования , в том числе динамической диспетчеризации .

Синтаксис Ada минимизирует выбор способов выполнения основных операций, и предпочитает английские ключевые слова (например, «или же» и « а затем») в символы (такие как «||» и «&&»). Ада использует основные арифметические операторы «+», «-», «*» и «/», но избегает использования других символов. Блоки кода ограничивается словами, такие как «объявить», «начать» и «конец», где «конец» (в большинстве случаев) следует идентификатор блока он закрывает (например, если конец, если... , петля... конец цикла ). В случае условных блоков это позволяет избежать оборванных еще , что может спариваться с неправильным вложенным if-выражения в других языках, таких как C или Java.

Ада предназначена для разработки очень больших программных систем. пакеты Ada могут быть собраны отдельно. спецификации пакета Ada (интерфейс пакета) также могут быть скомпилированы отдельно без осуществления проверки на предмет соответствия. Это позволяет обнаруживать проблемы на ранней стадии на стадии проектирования, до начала реализации.

Большое количество проверок во время компиляции поддерживается, чтобы помочь избежать ошибок, которые не будут обнаружено до времени выполнения в некоторых других языках, или же требуют явных проверок, которые будут добавлены к исходному коду. Например, синтаксис требует явного имя закрытия блоков для предотвращения ошибок из-за Несовпадающие конечные маркер. Соблюдение строгой типизации позволяет обнаружить наличие стандартных ошибок программного обеспечения (неправильные параметры, нарушения диапазона, недействительные ссылки, несоответствующие типы и т.д.) либо во время компиляции, или в противном случае во время выполнения. Как параллелизм является частью спецификации языка, компилятор может в некоторых случаях обнаружения потенциальных тупиков. Составители также обычно проверять орфографические ошибки идентификаторов, видимость пакетов, избыточных деклараций и т.д., и может предоставить предупреждения и полезные советы о том, как исправить ошибку.

Ада также поддерживает проверки времени выполнения для защиты от доступа к нераспределенной памяти, переполнение буфера ошибок, нарушений диапазона, вне череде ошибок , ошибки доступа к массиву, и других обнаруживаемых ошибок. Эти проверки могут быть отключены в интересах эффективности выполнения, но часто могут быть собраны эффективно. Она также включает в себя средства, чтобы помочь проверки программы. По этим причинам, Ада широко используется в критических системах, где любая аномалия может привести к очень серьезным последствиям, например, смерти от несчастного случая, травмы или тяжелой финансовой потери. Примеры систем, в которых используются Ada включают авионику , УВД , железные дороги, банковское дело, военный и космическую технику.

Динамическое Ады управление памятью является высоким уровнем и типа-сейф. Ада не имеет общие или нетипизированные указатели ; и не неявно объявить любой тип указателя. Вместо этого, все динамическое распределение памяти и освобождение должно происходить через явно объявленных типов доступа . Каждый тип доступа имеет соответствующий пул устройств хранения данных , который обрабатывает низкоуровневые детали управления памятью; программист может использовать либо пул хранения по умолчанию или определить новые (это особенно актуально для Non-Uniform Memory Access). Можно даже объявить несколько различных типов доступа, которые все обозначают один и тот же тип, но используют различные пулы хранения. Кроме того, язык обеспечивает доступности проверок , как во время компиляции и во время выполнения, что гарантирует, что стоимость доступа не может изгладить тип объекта он указывает.

Хотя семантика языка позволяет автоматически сбор мусора недоступных объектов, большинство реализаций не поддерживают его по умолчанию, так как это приведет к непредсказуемому поведению в системах реального времени. Ада поддерживает ограниченную форму области на основе управления памятью ; Кроме того, творческое использование пулов хранения может обеспечить ограниченную форму автоматической сборки мусора, поскольку уничтожение пула устройств хранения данных также уничтожает все объекты в бассейне.

история

Продолжается работа по совершенствованию и обновлению технического содержания языка программирования Ada. Техническое исправление к Аду 95 было опубликовано в октябре 2001 года, а основная поправке, ISO / IEC 8652: 1995 / Amd 1: 2007 было опубликовано 9 марта 2007 года В Ada-Europe 2012 конференции в Стокгольме, Ассоциация Ada ресурсов (ARA) и Ад-Europe объявили о завершении проектирования последней версии языка программирования Ada и представления справочного руководства к Международной организации по стандартизации (ISO) для утверждения. ISO / IEC 8652: 2012 был опубликован в декабре 2012 года.

Другие соответствующие стандарты включают ISO 8651 -3: 1988 Системы обработки информации, компьютерной графики, графического ядра системы (ГКС) язык привязок-Часть 3: Ада .

Языковые конструкции

"Привет, мир!" в Ada

Типичным примером такого языка в синтаксисе является Привет мир программа : (hello.adb)

with Ada.Text_IO ; use Ada.Text_IO ; procedure Hello is begin Put_Line ("Hello, world!" ); end Hello ;

Эта программа может быть составлена с использованием свободно распространяемого с открытым исходным кодом компилятора GNAT , выполнив

gnatmake hello.adb

Типы данных

Система типа Ады не на основе набора предопределенных примитивных типов , но позволяет пользователям объявлять свои собственные типы. Это заявление, в свою очередь, не основано на внутреннем представлении типа, но на описание цели, которая должна быть достигнута. Это позволяет компилятору, чтобы определить подходящий размер памяти для данного типа, и для проверки наличия нарушения определения типа во время компиляции и времени выполнения (т.е. нарушение диапазона, переполнение буфера, типа консистенция и т.д.). Ада поддерживает числовые типы, определенные в диапазоне, по модулю типов, агрегатные тип (записи и массивы), а также тип перечисления. Типы доступа определить ссылку на экземпляр указанного типа; нетипизированных указатели не разрешены. Специальные типы, предоставляемые на языке типов задач и охраняемые виды.

Например, дата может быть представлена ​​в виде:

type Day_type is range 1 .. 31 ; type Month_type is range 1 .. 12 ; type Year_type is range 1800 .. 2100 ; type Hours is mod 24 ; type Weekday is (Monday , Tuesday , Wednesday , Thursday , Friday , Saturday , Sunday ); type Date is record Day : Day_type ; Month : Month_type ; Year : Year_type ; end record ;

Типы могут быть уточнены путем объявления подтипов:

subtype Working_Hours is Hours range 0 .. 12 ; -- at most 12 Hours to work a day subtype Working_Day is Weekday range Monday .. Friday ; -- Days to work Work_Load : constant array (Working_Day ) of Working_Hours -- implicit type declaration := (Friday => 6 , Monday => 4 , others => 10 ); -- lookup table for working hours with initialization

Типы могут иметь модификаторы, такие как ограниченные, абстрактные, частные и т.д. Частные типы могут быть доступны и ограниченные типы могут быть изменены только или скопированы в пределах пакета, который определяет их только. Ada 95 добавляет дополнительные возможности для объектно-ориентированного расширения типов.

Управляющие структуры

Ада также предлагает защищенные объекты для взаимного исключения . Защищенные объекты являются монитор, как конструкция, но и использовать защитные вместо условных переменных для сигнализации (аналогично условных критических областей). Охраняемые объекты сочетают инкапсуляцию данных и безопасное взаимное исключение из мониторов, а также въездные охранник из условных критических областей. Главное преимущество по сравнению с классическими мониторами является то, что условные переменные не требуется для передачи сигналов, избегая потенциальные тупики из - за неправильную запирающих семантику. Как и задачи, защищаемый объект является встроенным ограниченным типом, и он также имеет декларацию часть и тело.

Защищенный объект состоит из инкапсулированных личных данных (которые могут быть доступны только в пределах охраняемого объекта), а также процедуры, функции и записи, которые гарантированно являются взаимоисключающими (с единственным исключением функций, которые необходимы, чтобы быть побочным эффектом бесплатно Таким образом, и может работать одновременно с другими функциями). Задача вызова защищенного объекта блокируется, если другая задача выполняется в данный момент в том же защищаемом объекте, и освобождается, когда эта другая задача оставляет защищаемый объект. Заблокированные задачи ставятся в очередь на защищаемом объекте заказанного времени прибытия.

Защищенные данные объекта аналогичны процедурам, но дополнительно имеют охрану . Если охранник оценивается как ложное, задача вызова блокируется, и добавляется в очередь этой записи; Теперь другая задача может быть допущен к защищаемому объекту, так как ни одна из задач не выполняется в данный момент внутри защищаемого объекта. Охранники переоценены всякий раз, когда задача выходит из охраняемого объекта, так как это единственный раз, когда оценка охранников может быть изменена.

Звонки на запись могут быть requeued для других записей с той же подписью. Задача, которая requeued блокируется, и добавляются в очередь целевой записи; это означает, что защищаемый объект освобождается и позволяет прием другой задачи.

Выберите оператор в Ada может быть использован для реализации неблокируемых вызовов входа и принимает, недетерминирован выбор записей (также с охраной), время ожидания и прерывает.

Следующий пример иллюстрирует некоторые концепции параллельного программирования в Ada.

with Ada.Text_IO ; use Ada.Text_IO ; procedure Traffic is type Airplane_ID is range 1. . 10 ; -- 10 airplanes task type Airplane (ID : Airplane_ID ); -- task representing airplanes, with ID as initialisation parameter type Airplane_Access is access Airplane ; -- reference type to Airplane protected type Runway is -- the shared runway (protected to allow concurrent access) entry Assign_Aircraft (ID : Airplane_ID ); -- all entries are guaranteed mutually exclusive entry Cleared_Runway (ID : Airplane_ID ); entry Wait_For_Clear ; private Clear : Boolean := True ; -- protected private data - generally more than just a flag... end Runway ; type Runway_Access is access all Runway ; -- the air traffic controller task takes requests for takeoff and landing task type Controller (My_Runway : Runway_Access ) is -- task entries for synchronous message passing entry Request_Takeoff (ID : in Airplane_ID ; Takeoff : out Runway_Access ); entry Request_Approach (ID : in Airplane_ID ; Approach : out Runway_Access ); end Controller ; -- allocation of instances Runway1 : aliased Runway ; -- instantiate a runway Controller1 : Controller (Runway1 " Access ); -- and a controller to manage it ------ the implementations of the above types ------ protected body Runway is entry Assign_Aircraft (ID : Airplane_ID ) when Clear is -- the entry guard - calling tasks are blocked until the condition is true begin Clear := False ; Put_Line (Airplane_ID " Image (ID ) & " on runway " ); end ; entry Cleared_Runway (ID : Airplane_ID ) when not Clear is begin Clear := True ; Put_Line (Airplane_ID " Image (ID ) & " cleared runway " ); end ; entry Wait_For_Clear when Clear is begin null ; -- no need to do anything here - a task can only enter if "Clear" is true end ; end Runway ; task body Controller is begin loop My_Runway . Wait_For_Clear ; -- wait until runway is available (blocking call) select -- wait for two types of requests (whichever is runnable first) when Request_Approach " count = 0 => -- guard statement - only accept if there are no tasks queuing on Request_Approach accept Request_Takeoff (ID : in Airplane_ID ; Takeoff : out Runway_Access ) do -- start of synchronized part My_Runway . Assign_Aircraft (ID ); -- reserve runway (potentially blocking call if protected object busy or entry guard false) Takeoff := My_Runway ; -- assign "out" parameter value to tell airplane which runway end Request_Takeoff ; -- end of the synchronised part or accept Request_Approach (ID : in Airplane_ID ; Approach : out Runway_Access ) do My_Runway . Assign_Aircraft (ID ); Approach := My_Runway ; end Request_Approach ; or -- terminate if no tasks left who could call terminate ; end select ; end loop ; end ; task body Airplane is Rwy : Runway_Access ; begin Controller1 . Request_Takeoff (ID , Rwy ); -- This call blocks until Controller task accepts and completes the accept block Put_Line (Airplane_ID " Image (ID ) & " taking off..." ); delay 2.0 ; Rwy . Cleared_Runway (ID ); -- call will not block as "Clear" in Rwy is now false and no other tasks should be inside protected object delay 5.0 ; -- fly around a bit... loop select -- try to request a runway Controller1 . Request_Approach (ID , Rwy ); -- this is a blocking call - will run on controller reaching accept block and return on completion exit ; -- if call returned we"re clear for landing - leave select block and proceed... or delay 3.0 ; -- timeout - if no answer in 3 seconds, do something else (everything in following block) Put_Line (Airplane_ID " Image (ID ) & " in holding pattern" ); -- simply print a message end select ; end loop ; delay 4.0 ; -- do landing approach... Put_Line (Airplane_ID " Image (ID ) & " touched down!" ); Rwy . Cleared_Runway (ID ); -- notify runway that we"re done here. end ; New_Airplane : Airplane_Access ; begin for I in Airplane_ID " Range loop -- create a few airplane tasks New_Airplane := new Airplane (I ); -- will start running directly after creation delay 4.0 ; end loop ; end Traffic ;

Прагмы

Прагма является директивой компилятора , который передает информацию в компилятор, чтобы конкретные манипуляции скомпилированной продукции. Некоторые псевдокомментарии встроены в язык, а другие реализации.

Примеры общего использования компилятора прагм будут отключать определенные функции, такие как проверка типов времени выполнения или индекс массива проверка граничной, или поручить компилятор, чтобы вставить код объекта вместо вызова функции (в C / C ++ делает с инлайн функции).

• APSE - спецификация для среды программирования для поддержки разработки программного обеспечения в Ada
• Ravenscar профиль - это подмножество функций Ada многозадачных, предназначенных для обеспечения безопасности критически важных жесткого реального времени вычислений
• СПАРК (язык программирования) - язык программирования, состоящий из весьма ограниченного подмножества Ada, аннотированные с мета - информацией, описывающей желаемое поведение компонента и индивидуальных требований во время выполнения

Высокого уровня, ориентированный на применение в системах реального времени и предназначенный для автоматизации задач управления процессами и/или устройствами, например, в бортовых (корабельных, авиационных) компьютерах.

Язык Ada разработан по инициативе Министерства обороны США в 1980-х годах, назван в честь математика Ады Августы Лавлейс (1815-1851). При проектировании языка в первую очередь внимание акцентировалось на надежности и эффективности - язык создавался специально для разработки больших программных комплексов реального времени для встроенных систем, к которым предъявляются высокие требования надежности; в первую очередь, это системы военного предназначения.
Язык Ада основан на идеях структурного программирования и обеспечивает разработку сложных многомодульных программ, высокую степень машиннонезависимости и переносимости. Ада содержит такие возможности паскалеподобных языков, как определение типов, общие управляющие структуры и подпрограммы, а также достижения теории языков программирования, полученные после 1970 года. Язык поддерживает логическую модульность, для которой данные, типы и подпрограммы - все могут быть пакетами. Физическая модульность достигается раздельной компиляцией. Язык Ада поддерживает программирование в реальном масштабе времени за счет механизмов распараллеливания и обработки исключений. Системное программирование поддерживается за счет доступа к системно-зависимым параметрам и управлением точностью при представлении данных.

К 1974 году в структурах Министерства обороны США использовалось множество различных языков программирования. Это увеличивало затраты времени и средств на разработку новых систем, на техническую переподготовку персонала. Руководители министерства пришли к выводу о необходимости использования единого языка программирования. В 1975 году был согласован список требований к такому языку. Ни один из существовавших на тот момент языков программирования (таких, как Паскаль, ALGOL-68 или PL/1) не соответствовал выдвинутым требованиям. Поэтому в 1977 году было принято решение создать новый язык, и был объявлен конкурс на его разработку. Из всех предложений было отобрано четыре (каждое из которых являлось расширением Паскаля), для последующего пересмотра и доработки. Позже, для дальнейшего уточнения, из них отобрали два, и в финале выбрали проект, представленный компанией Cii-Honeywell Bull. Этому языку было дано название Ada (изначально язык назывался DOD-1).

В 1983 году был принят стандарт языка ANSI/MIL-STD-1815A, а в 1987 - международный стандарт ISO 8652. В 1987 году появились и первые эффективные трансляторы Ады. Стандарт ISO был пересмотрен в начале 1995 года (ANSI/ISO/IEC 8652). Новый стандарт исправлял многие упущения и недостатки оригинального языка, и дополнял его многими новыми полезными свойствами, такими, как процедурные типы, базированные указательные типы (то есть указатели на нединамические объекты), иерархические библиотеки, дополнительные средства управления параллелизмом, множество стандартных библиотек. Кроме того, в Аде-95 появилась поддержка объектно-ориентированного программирования.
Следующий стандарт получил неформальное название Ada-2005, несмотря на то, что в 2005 году он еще не был принят. Ада-сообщество приняло решение отойти от традиции в неофициальном назывании стандарта по году опубликования, поскольку в 2005 году были согласованы все его основные параметры. В язык добавились множественное наследование, префиксная форма доступа к методам объектов, более гибкие ссылочные типы, улучшенное управление задачами и большое количество новых стандартных библиотек. Кроме того, Ада-2005 удовлетворяет стандарту ISO/IEC 10646 (2003), что позволяет использовать в названиях идентификаторов (имена переменных, функций) буквы русского и греческого алфавитов.
Ада считается единым языком программирования как для вооруженных сил США, так и для НАТО .

Кроме того, Ада используется для построения больших систем к которым предъявляются высокие требования по надежности, таких как: управляющие компьютерные системы для авиации (в том числе и гражданской); управляющие компьютерные системы для скоростных железных дорог; банковские системы; промышленная автоматика и робототехника; медицинская техника; телекоммуникационные системы.

Ада используется в высших учебных заведениях США и Западной Европы, как основа для изучения программирования, часто применяется в научно-исследовательских разработках. Ада-программа управляет движением поездов без машинистов в парижском метрополитене. Ряд фирм специализируются на разработке компиляторов, различных библиотек и инструментальных средств, охватывая широкий спектр аппаратных платформ и операционных систем. Кроме коммерческих средств разработки, существуют свободно доступные версии компиляторов, такие как ObjectAda от Aonix или GNAT от Ada Core Technologies.

Ада - самый стандартизованный язык программирования. Международный стандарт был принят до того, как появились первые работающие версии трансляторов, что позволило избежать несовместимости различных диалектов Ады. Ада превосходит СИ и C++ по строгости типизации данных, гибкости раздельной компиляции, возможности создания высоконадежных систем реального времени, наличием средств строгого контроля за параметрами функций и выходом индексов за границы массивов (80% ошибок, возникающих при создании программ на C/C++, связано именно с этим) и машинно-независимого представления двоичных значений (вместо битовых операций выполняется выборка полей записи). При этом Ада прозрачна семантически и синтаксически, поэтому изучать ее проще, чем Java.

Ада уступает C/C++ в поддержке новых операционных систем, а также в наличии средств сопровождения, отладки и формирования графических интерфейсов. Но в стандарт языка входят автоматически формируемые спецификации для стыковки с другими языками программирования, и на практике вместе с Адой применяются математические библиотеки Фортрана, системные функции, написанные на Си, классы Java для работы с Интернет. Поэтому встречаются многоязыковые интегрированные среды разработки, поддерживающие другие зыки, кроме Ады, например, IBM Rational Ada Developer (C/C++/Ada).

В Аде реализована как автоматическая сборка мусора (как в Java или C#), так и возможность непосредственного высвобождения памяти (как в C, C++, Pascal). Как и в C/C++, в Аде доступны богатые низкоуровневые средства. Встроенная поддержка многозадачности является уникальной особенностью языка программирования Ада, которая выгодно отличает его от большинства языков программирования. Эта поддержка обеспечивается не расширениями или внешними библиотеками, а с помощью стандартизированных средств, которые встроены непосредственно в язык программирования.

Сергей Бобровский

История этого языка начинается отнюдь не с 1975 года, когда Министерство Обороны (МО) США приняло решение о начале разработки единого языка программирования для американских вооруженных сил, а в дальнейшем и для всего НАТО. История его начинается с названия, ибо Ада - имя Августы Ады Лавлейс, считающейся первой программисткой, дочери английского поэта Байрона и некоей Анабеллы Милбэнк, с которой супруг расстался навсегда через месяц после рождения дочери, появившейся на свет 10 декабря 1815 года. Вообще, история кибернетики окутана мрачной тайной, и лишь по отрывочным фактам можно судить, что родоначальниками этой науки в последние двести лет являлись различные мистики и оккультисты, начиная от Августа де Моргана, одного из учителей Ады, и кончая сподвижниками Норберта Винера, изучавшими способы формирования общественного мнения и манипулирования им.

После того как Чарльз Бэббидж сконструировал свою механическую вычислительную машину, Ада написала для нее первую программу для вычисления коэффициентов Бернулли. В дальнейшем она разработала настоящую теорию программирования, ввела понятие цикла и еще нескольких ключевых терминов, которые почти дословно изучают сегодня студенты кибернетических факультетов! Сегодня Ада известна всем как первая программистка - и только, но удивляет, откуда у молодой девушки такие уникальные способности? На этот вопрос откровенно ответила она сама: "Клянусь Дьяволом, что не пройдет и 10 лет, как я высосу некоторое количество жизненной крови из загадок Вселенной, причем так, как этого не смогли бы сделать обычные смертные умы и губы. Никто не знает, какие ужасающие энергия и сила лежат еще неиспользованными в моем маленьком гибком существе...". Однако спонсоров на проект вычислительной машины не нашлось - ядерных ракет тогда еще не было, и Ада, проиграв на скачках все свое состояние и попав в грязную историю, скончалась в возрасте 37 лет, как и ее знаменитый отец.

Поэтому стоило ли американцам так превозносить Аду, используя ее имя в качестве названия для столь амбициозного проекта, вопрос весьма спорный.

Но вернемся к истории самого языка. Через пять лет после начала проекта сотни экспертов отобрали из 17 вариантов единственный, удовлетворяющий требованиям МО, язык, разработанный небольшой группой под руководством талантливого ученого Жана Ишбиа. Конечная версия международного стандарта ISO 8652:1987 была опубликована в 1987 году. По официальным сообщениям, в создании и доработке этого языка участвовали все лучшие специалисты мира в области программирования, что, однако, вызывает сомнение. Это, например, подтверждается отсутствием понятия объекта в первоначальном варианте Ады и неучастием, по очевидным причинам, в этом проекте советских программистов.

В развитие инфраструктуры Ады во всем мире были вложены десятки миллиардов долларов. Это привело к появлению амбициозных заявлений типа "20-й век пройдет под знаком Ады", однако, как обычно, жизнь все расставила по своим местам.

К сожалению для МО США (и соответственно к счастью для "потенциальных противников" Америки), выработка четкого стандарта на этот язык и создание эффективных компиляторов были завершены как раз в то время (начало 80-х), когда уже стал вырисовываться на горизонте программной индустрии новый язык Си++ с объектной идеологией. Теперь трудно сказать, что испытывал комитет разработчиков Ады, видя, как растет популярность Си++ и старой, хорошо забытой, объектной парадигмы мышления. Но выделенные средства уже были потрачены, стандарт создан, и обратной дороги не было.

Структура Ады очень похожа на Паскаль, а еще точнее, на Модулу. Синтаксис большинства операторов и описаний практически идентичен синтаксису Модулы, хотя она появилась практически в одно время с Адой, и трудно сказать, кто на кого оказал влияние и оказал ли влияние вообще. В Аду, в частности, было добавлено довольно много различных расширений, так что компактным, в сравнении с тем же Паскалем, этот язык назвать никак нельзя. По количеству возможностей он скорее напомнит PL/1. Но так как основной упор создатели Ады делали на соответствие пожеланиям американских "первых отделов", то средства закрытости (видимости) данных и возможность создания отдельных блоков с использованием только спецификаций (интерфейсных описаний модулей) других разработчиков были для своего времени самыми совершенными. Например, программист, реально писавший код для вычисления траектории полета крылатой ракеты, даже не представлял, где и для каких целей его модуль будет использоваться, хотя имел доступ к требуемым спецификациям других сотрудников и мог без проблем отлаживать свой участок кода. Из-за строгого разграничения доступа к различным уровням спецификаций подчас даже бывает невозможно определить, для чего и какими средствами будет вызываться данная процедура. Однако такое стремление к независимой разработке программ привело к весьма сложной системе взаимосвязей между спецификациями модулей и появлению некоторых "дыр", способных вызвать побочные эффекты, наличие которых, впрочем, МО США сочло даже полезным.

Значительно были усилены элементы типизации данных, а также более формализованы сами типы. Все функции, связанные с вводомвыводом, были исключены из стандартного синтаксиса, а обработка исключительных ситуаций стала неотъемлемой частью языка. Кроме того, была доведена до предела мощность управляющих конструкций, что делало Аду наиболее передовым среди других паскалеподобных языков.

Фирма Borland вскоре выпустила свой Turbo Pascal, в который было встроено понятие модуля, и приблизила по возможностям свою версию Паскаля к Аде, но в дальнейшем попыток создания необъектных языков программирования 3-го поколения, предназначенных для разработки сверхбольших проектов, к счастью, не предпринималось. Поэтому Ада поставила жирную точку в длинной веренице простых процедурных языков, начиная с Фортрана и Алгола. Фактически все, что только можно было придумать в рамках идеологии структурного программирования, было воплощено в Аде. Затем стремительно расцвело объектное программирование, и Ада отошла на второй план.

Однако этот язык по-прежнему занимает одну нишу, в которой равных ему пока нет. Помимо раздельной компиляции модулей и обеспечения иерархической секретности спецификаций, в этом языке было реализовано такое свойство, как поддержка параллельного программирования. Предпринятое на более-менее высоком уровне в Алголе-68, затем развитое в Модуле-2, оно воплотилось в очень мощных средствах Ады, так называемых задачах, способных выполняться независимо друг от друга на параллельных компьютерах. Это привело к рождению целой идеологии программирования, базирующейся на задачах, которые могли выполняться "псевдопараллельно" - на компьютере с одним процессором. При этом сама решаемая задача разбивалась на набор одновременно работающих процедур, независимо взаимодействующих друг с другом. Это немного напоминало способ решения задачи на Прологе: просто описывается некий виртуальный мир, а затем он как бы "запускается" на функционирование, и решение находится само собой.

Тем более удивительно, что МО США по тем или иным причинам отказалось от объектной идеологии, прекрасно воплощенной еще в

60-х годах в Симуле-67, и наверняка не раз пожалело об этом. Правда, в язык Ада была введена некая жалкая замена ряда возможностей, предоставляемых объектно-ориентированным программированием - так называемые шаблоны, т. е. процедуры с параметрами неопределенных типов. Но все-таки главными преимуществами Ады, позволяющими ей и сегодня выдерживать натиск более развитых языков, явились, помимо мощного финансирования, встроенная поддержка параллельного выполнения задач и мощные средства координации их взаимодействия. Необходимо отметить, что основная ориентация Ады - это отнюдь не системы автоматизации бухгалтерии в МО США, а чисто боевые задачи такого, например, рода, как микропроцессорная навигация в реальном времени самонаводящейся ракеты, где требуется одновременно обрабатывать информацию, непрерывно поступающую от множества самых разнообразных датчиков. Ранее такие задачи писались на ассемблере, что приводило к множеству ошибок и трудностям сопровождения. Для подобных задач Ада, конечно, подходит как нельзя лучше.

Однако Ада продолжает позиционироваться и как хорошее средство для разработки больших программных комплексов. Правда, теперь голоса в поддержку этого языка звучат уже тише, примерно так: "Ада, по крайней мере, не хуже Си". МО США, учтя свой главный промах - отсутствие объектов, в соответствии с современными требованиями к технологии разработки программ выработало новый стандарт языка ISO/IEC 8652:1985(E). Он описывает версию языка Ada95 (или Ada9X). Самое интересное, что эта версия является первой в мире объектно-ориентированной системой программирования, на которую международный стандарт введен, по-видимому, в приказном порядке (с Си++ так пока не получается). Кроме того, в языке была улучшена система согласования видимости данных в спецификациях модулей и добавлены средства повышения эффективности функционирования параллельных задач.

МО США довольно ревниво относится к своему дорогому детищу и даже зарегистрировало слово "Ada" как свою торговую марку. Правда, впоследствии вместо торговой марки МО решило использовать "Ada" как свой внутренний сертифицированный знак. Без особой радости МО США относится и к появлению коммерческих версий этого языка. Конечно, никто не вправе запретить вам написать свой компилятор, но, чтобы он получил коммерческое признание, необходимо его соответствие военному стандарту, а тестирование осуществляется только комитетом AJPO при МО США, который очень строго проверяет соответствие компилятора множеству требований, в том числе, очевидно, и чисто политических.

Тем не менее различные версии Ады можно получить, как это обычно бывает с языками программирования, на халяву, то бишь даром, только не пиратским способом, а просто freeware-версии, и, конечно, за деньги.

Из свободно распространяемых версий в первую очередь необходимо выделить компилятор GNAT - GNU Ada95. В рамках проекта GNU (свободно распространяемого ПО) его можно получить в исходных текстах. Работать он может и на компьютере с одним процессором, только надо, чтобы операционная система поддерживала многозадачность. Это может быть, например, какая-нибудь версия UNIX или OS/2. Что касается MS DOS - догадайтесь сами. Однако если очень хочется запустить сотню-другую параллельных процессов на вашей персоналке под MS DOS 6.x, то вполне можно попробовать Ada/Ed - компилятор и интерпретатор версии языка 1987 года, который, впрочем, совершенно несовместим со стандартом и не имеет ряда существенных элементов.

Если есть деньги, то ситуация, конечно, облегчается. В пределах месячной зарплаты среднего российского программиста можно приобрести, например, FirstAda и написать систему управления холодильником. Более дорогие системы для Windows, OS/2 или UNIX, сертифицированные МО США, вы можете попытаться приобрести непосредственно у фирм-разработчиков, коих насчитывается около десятка.

Интересно, что стандартизации подвергся не только сам язык, что позволило создавать легко переносимые программы, но и набор вспомогательных средств разработчика - различные библиотеки ввода-вывода и организации графического интерфейса, препроцессоры, верификаторы, генераторы кода, анализаторы логической структуры исходного кода, программы для тестирования компиляторов и т. д. Конечно, имеются крупные пакеты, включающие в себя все стандартизированные средства разработки, но стоят они, по всей видимости, очень дорого.

Было бы весьма интересно узнать, не велись ли в СССР работы над языками, предназначенными для решения похожих военных задач. Или наши спецы писали только на Ассемблере?