Реферат на тему:

Ada

План:

Введение

• 1 Особенности языка
• 2 «Hello, world!» на Аде
• 3 История
• 4 Ада в СССР и России
• 5 Критика
• 6 Распространение, перспективы
• 7 Операционные системы, написанные на Аде
  • 7.1 Встроенные системы
  • 7.2 Системы в разработке
  • 7.3 Больше не существующие системы
• 8 Компиляторы Ада
• 9 Производные языки
• 10 Интересные факты
Примечания
Литература

Введение

А́да (Ada ) - язык программирования, созданный в 1979-1980 годах в результате проекта, предпринятого Министерством обороны США с целью разработать единый язык программирования для встраиваемых систем (то есть систем управления автоматизированными комплексами, работающими в реальном времени). Имелись в виду, прежде всего, бортовые системы управления военными объектами (кораблями, самолётами, танками, ракетами, снарядами и т. п.). Перед разработчиками не стояло задачи создать универсальный язык, поэтому решения, принятые авторами Ады, нужно воспринимать в контексте особенностей выбранной предметной области. Язык назван в честь Ады Лавлэйс.

1. Особенности языка

В исходном варианте, стандартизованном в 1983 году, Ада - это структурный, модульный язык программирования, содержащий высокоуровневые средства программирования параллельных процессов. Синтаксис Ады унаследован от языков типа Algol или Паскаль, но расширен, а также сделан более строгим и логичным. Ада - язык со строгой типизацией, в нём исключена работа с объектами, не имеющими типов, а автоматические преобразования типов сведены к абсолютному минимуму. В стандарте 1995 года в язык были добавлены базовые средства объектно-ориентированного программирования, в стандарте 2007 эти средства были дополнены, поэтому современная Ада - объектно-ориентированный язык программирования.

Из особенностей синтаксиса можно отметить:

• Язык регистро-независимый.
• Программы модульные, механизм контроля импорта-экспорта описаний между модулями включает две разные директивы: одну для подключения другого модуля (with), другую - для импорта его описаний (use). Также существует возможность переименовать модуль при импорте (rename) - этот вариант позволяет использовать для обозначения пакета более удобные программисту идентификаторы.
• Пакеты (один из типов модулей) могут содержать заголовок и личную часть - то, что содержится в ней, не экспортируется и другим модулям недоступно.
• Поддерживается механизм обобщённых (настраиваемых) модулей: пакетов, процедур и функций, позволяющих описывать обобщённые алгоритмы обработки данных без указания конкретного типа.
• Развитая система типов, как встроенных, так и порождаемых программистом. Есть множество способов создания новых типов, язык поддерживает два разных понятия: «подтип» и «производный тип». Переменные типа и подтипа совместимы, переменные типа и его производного типа - нет.
• Средства обработки исключений.
• Развитые средства обращения к процедурам и функциям: поддерживаются входные и выходные параметры, передача фактических параметров в произвольном порядке с указанием имён формальных, параметры со значениями по умолчанию.
• Поддерживается переопределение процедур, функций и операторов - создание нескольких вариантов процедуры, функции или оператора с одним и тем же именем, но различными сигнатурами (типами и количеством параметров).
• Встроенные в язык конструкции поддержки параллельного программирования: поддерживаются понятия «задача» (параллельно выполняемый фрагмент программы), «вход задачи» (средство синхронизации и коммуникации параллельно выполняющихся задач), поддерживается механизм «рандеву» (протокол взаимодействия параллельно выполняемых задач через вход одной из них), имеется оператор выбора SELECT для организации условного межпотокового взаимодействия (выбора параллельной задачи, с которой следует взаимодействовать, в зависимости от готовности к рандеву и некоторых других условий). В принципе, имеющихся в языке средств параллельного программирования достаточно для решения большого класса задач, требующих параллельной обработки, без обращения к внешним средствам, таким как дополнительные библиотеки или API операционной системы.

Для удовлетворения требованиям надёжности язык построен таким образом, чтобы как можно большее количество ошибок обнаруживалось на этапе компиляции. Кроме того, одним из требований при разработке языка была максимально лёгкая читаемость текстов программ, даже в ущерб лёгкости написания . Результатом такого подхода стал несколько «тяжеловесный» синтаксис и множество ограничений, отсутствующих в наиболее распространённых промышленных языках (С и C++) и часто воспринимаемых профессиональными программистами как избыточные, например, та же строгая типизация. Это привело к формированию представления об Аде как о сложном, малопонятном и неудобном в использовании языке .

2. «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 ; begin 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.

3. 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 (1815-1852), дочери поэта Дж. Байрона, которая занималась разработкой программ для вычислительной машины Бэббиджа и считается первым программистом в мире.

В 1983 году язык был официально стандартизован ANSI. Стандарт языка ANSI/MIL-STD-1815-A-1983 был утверждён 17 февраля 1983 года. МО США сделало наименование «Ada» зарегистрированной торговой маркой, запретив выпускать трансляторы языка, не прошедшие официальную процедуру тестирования на соответствие стандартам. Процедура состояла в прогоне через тестируемый компилятор большого количества (более 1000) тестовых программ (так называемый комплект ACVC), для каждой из которых был однозначно определён результат тестирования: либо удачная компиляция, либо выдача вполне конкретного сообщения об ошибке. Тестирование проводилось по принципу «всё или ничего» - при ошибке в обработке хотя бы одного тестового примера компилятор считался не прошедшим тест, причём тестирование было действительно только на той аппаратной и программной платформе, на которой оно проводилось. Таким образом была в зародыше подавлена возможность образования «версий» или «диалектов» языка Ада.

В 1987 году язык Ада был официально стандартизован ISO. С этого момента МО США предоставило язык в публичное распоряжение.

К 1990 году в мире существовало уже около 200 компиляторов, соответствовавших стандарту языка Ада.

В 1995 году был принят новый стандарт Ады, известный как Ada95. В язык были введены средства объектного программирования. Кроме того, язык был дополнен более развитыми средствами для взаимодействия с программами, написанными на других языках.

В марте 2007 года опубликованы изменения в стандарте Ады. Они коснулись, в основном, возможностей объектно-ориентированного программирования: введены интерфейсы, принят обычный для большинства гибридных языков синтаксис вызова метода, внесён ещё ряд дополнений.

4. Ада в СССР и России

В СССР в 80-х годах была организована Рабочая Группа по языку Ада при Госкомитете по науке и технике. Группа занималась изучением всех открытых (а также, по слухам, добытых разведкой закрытых) данных по языку Ада и исследовала возможность и целесообразность развития и использования Ады в СССР. Деятельность этой группы привела к концу 80-х годов к разработке компиляторов Ады для практически всех применяемых в СССР компьютеров. Было выпущено несколько книг по языку Ада на русском языке.

В МГУ проводилась работа по созданию собственных пакетов тестирования Ада-трансляторов на соответствие стандартам. В ЛГУ для создания Ада-системы была использована ранее разрабатываемая для реализации Алгола-68 система «Паллада», которую перевели на Аду. Система содержит интегрированную среду разработки, компилятор, текстовый редактор, отладчик, библиотеки, систему контроля версий и командный интерпретатор.

После распада СССР работа по распространению Ады практически прервалась. Правда, были приняты три программы развития разработки ПО на Аде (в министерстве обороны, министерстве гражданской авиации и министерстве образования и науки), но разработка их ведётся медленно и нескоординированно. В результате в России язык Ада малоизвестен, большинство современных российских программистов считают его «мёртвым языком» и ничего о нём не знают. Ада используется в России и СНГ отдельными энтузиастами. Тем не менее, язык применяется для промышленной разработки ПО. Известно несколько разработанных на Аде проектов, работающих в России. Среди них:

• Станция документальной связи МО РФ. Основной задачей является обеспечение обмена документальной информацией в сетях передачи данных Министерства Обороны Российской Федерации. Программно-аппаратный комплекс был совместно разработан Производственной организацией «Вычислительная техника и средства автоматизации» (аппаратное обеспечение) и группой программистов сектора вне трасс Северо-Кавказского центра управления воздушным движением «Стрела». Программное обеспечение комплекса написано на языке программирования Ada с использованием компилятора GNAT. Поддержка распределенных вычислений осуществляется дополнительным компонентом GLADE.
• Комплекс стандартного пилотажно-навигационного и связного оборудования для российского самолета-амфибии Бериев Бе-200 . Разработка проведена Научно-исследовательским институтом авиационного оборудования г. Жуковский, совместно с американской фирмой Allied Signal, Флорида, США. Использован комплекс разработки Ада-систем фирмы DDC-I на платформе Intel 80486.

5. Критика

С момента появления Ада подверглась критике некоторых признанных авторитетов в области разработки языков программирования, в первую очередь - за сложность синтаксиса и большой объём. В частности, язык критиковали Чарльз Хоар и Никлаус Вирт (участвовавшие со своим проектом в данном конкурсе, но выбывшие после первого этапа), а также Эдсгер Дейкстра.

Дейкстра усомнился, что язык такой сложности, как Ада, может быть обозрим и управляем.

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 не в двух группах, составивших их, не 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.

Научная фантастика и научная реальность в информатике (Edsger W. Dijkstra, EWD952)

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.

6. 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.

7. Операционные системы, написанные на Аде

7.1. Встроенные системы

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

7.2. Системы в разработке

• AuroraUX (проект по переписыванию ядра OpenSolaris, а потом DragonFly BSD на язык Ада)
• Lovelace (операционная система на ядре L4)

7.3. Больше не существующие системы

• BiiN™
• Pulse™
• AdaOS

8. Компиляторы Ада

За исключением GNAT и XGC (для некоторых платформ) вышеперечисленные компиляторы являются платными. Некоторые фирмы, например Aonix, предлагают бесплатные демонстрационные версии, ограниченные либо по времени использования, либо по функциональности.

Среды разработки NetBeans и Eclipse имеют плагины для работы с Ада.

9. Производные языки

Синтаксис языка Ада использован в таких языках, как:

• PL/SQL

10. Интересные факты

• Формально конкурс на разработку языка, в результате которого был создан язык Ада, был анонимным - группы разработчиков представляли свои проекты под кодовыми названиями, чтобы конкурсная комиссия не могла учитывать личности разработчиков при выборе победителя. Но на практике, как писал один из членов комиссии, вкусы разработчиков были настолько разными, что определить автора по проекту не представляло никакого труда.
• Все языки, дошедшие до последних туров этого конкурса, были основаны на Паскале. В связи с этим Аду можно предварительно охарактеризовать как Паскаль, развитый с учётом заданных пяти основных требований. При этом авторы пошли в основном по пути расширения Паскаля новыми элементами. В результате получился существенно более сложный язык.
• В русском языке существуют шутки, связанные с двусмысленностью выражения «Язык Ада», в том числе и основанные на параллели с Русским Алгоритмическим Языком, известным также как «Язык РАЯ». В программистский фольклор вошло и заключение статьи советского пропагандиста Мэлора Стуруа (1984 год):

Язык Пентагона - враг мира. Язык «Ады» - голос термоядерного ада… В языке «Ады» слышится проклятие роду людскому.

Примечания

1. Справочное руководство по языку Ада 83. Глава 1.3. Цели и источники разработки - www.ada-ru.org/arm83/ch01s03.html
2. Вадим Станкевич. Леди Ада - www.kv.by/index2006451104.htm
3. Обновлённый стандарт на сайте iso.org - www.iso.org/iso/en/CatalogueDetailPage.CatalogueDetail?CSNUMBER=45001
4. Брябрин В. М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. М.: Наука, 1988.
5. 1 2 Интервью С. И. Рыбина - www.ada-ru.org/wiki/rybin
, Объектно-ориентированные языки программирования , Языки программирования платформы NET , Ада , Статьи с примерами кода Ада .
Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike .

Если спросить отечественного ИТ-специалиста: «Что такое Ада?», большинство лишь удивленно пожмет плечами, а кто-то даже скажет, что это мертвый язык, когда-то придуманный Пентагоном, а ныне практически не используемый. На самом же деле Ада и сегодня - вполне благополучный и активно применяемый в различных областях язык программирования. Правда, большинство российских программистов знают о нем мало.

Наверное, каждый, кому приходилось пользоваться четырнадцатой линией парижского метрополитена, удивлялся, впервые увидев поезд, в котором нет кабины машиниста. Движение поездов на этой линии полностью управляется Ада-программой.

Несмотря ни на что, в отдельных областях техники Россия все еще «впереди планеты всей». И одна из них - конструирование и производство самолетов-амфибий. Всемирно признанным лидером в этой области является ТАНТК им. Г.М. Бериева. Недавно это предприятие приобрело средства разработки бортового программного обеспечения на базе языка Ада для использования при модернизации своей последней модели Бе-200.

Между тем, большинство отечественных ИТ-специалистов в лучшем случае ничего не знают о языке Ада, в худшем же - имеют совершенно неверное представление об Аде как о языке-монстре, некогда придуманном Пентагоном для разработки военных систем, а ныне окончательно забытом.

Немного истории

Официальным днем рождения языка программирования Ада можно считать 17 февраля 1983 года - дату утверждения стандарта ANSI/MIL-STD-1815-A-1983.

Технические и административные меры, предпринятые Минобороны как часть проекта по созданию и внедрению Ады, полностью предотвратили появление и распространение диалектов языка. С 1983 года и по настоящее время все индустриальные реализации поддерживают действующий стандарт Ады. Когда же речь заходит о подмножествах Ады, то эти подмножества определяются не реализацией, а стандартами разработки конкретного класса систем.

В 1987 году стандарт ANSI без единого изменения был утвержден в качестве стандарта ISO (ISO/IEC 8652), а когда в начале 90-х годов назрела необходимость пересмотра стандарта, работа по пересмотру также была проведена под управлением и на средства Министерства обороны США. Стартовал новый международный проект, который завершился утверждением в конце 1994-го и публикацией в начале 1995 года новой версии стандарта ISO/IEC 8652. Именно этот документ и служит сегодня определением языка программирования Ада.

В СССР в начале 80-х годов была образована Рабочая группа по языку программирования Ада при Государственном комитете по науке и технике. Тщательно собиралась и анализировалась вся открытая информация о проекте, а усилиями специальных служб добывалась и закрытая информация. Были организованы проекты по реализации Ады для практически всех использовавшихся тогда архитектур ЭВМ, и некоторые из них оказались весьма успешными. Распад СССР положил конец этой деятельности. Сегодня Ада используется в России и СНГ отдельными энтузиастами.

Что такое Ада

Все современные индустриальные языки предоставляют по сути один и тот же базовый набор возможностей, различаясь не тем, что они позволяют делать, а тем, как именно они позволяют это делать. Однако Ада, по крайней мере, в двух аспектах расширяет стандартный для современных языков набор возможностей. Во-первых, Ада предоставляет высокоуровневые средства программирования асинхронных процессов. Во-вторых, является единственным языком, который без всяких оговорок можно назвать модульным.

Пример такой просто необходим для того, чтобы опровергнуть достаточно распространенный миф о том, что Ада - большой, сложный и «тяжелый» язык, пригодный лишь для написания сверхбольших и сверхсложных систем. На самом же деле, Ада может применяться для разработки небольших и средних программ с тем же успехом, как и современные клоны Си, Паскаля, Бейсика и Java. Так, классический пример программы «Hello, World!» выглядит на Аде следующим образом:

Легко видеть, что код на Аде похож на код на Паскале, который был выбран в качестве его прототипа. Первая строка описывает связь данного компилируемого модуля с другими модулями - указывается, что подпрограмма Hello_World должна компилироваться совместно с модулем Ada.Text_IO, который является компонентом предопределенной библиотеки.

Следующая программа определяет два асинхронных процесса :

В разделе локальных объявлений процедуры Tasking_Example описывается задача Outputter (строка 6, строки с 8 по 17 содержат тело этой задачи). Когда управление в процессе, соответствующем процедуре Tasking_Example, доходит до строки 20, перед тем, как выполнить этот первый оператор, запускается процесс, соответствующий задаче Outputter, после чего два этих процесса живут и асинхронно выполняются независимо друг от друга. Выполнение оператора задержки (строки 14 и 20) состоит в приостановке соответствующего процесса на указанное количество секунд. Таким образом, процесс Tasking_Example приостанавливается на 20 секунд, а в это время процесс Outputter начинает печатать значения увеличивающегося на единицу счетчика, приостанавливаясь на одну секунду после вывода каждого значения. По истечении 20 секунд процесс Tasking_Example устанавливает флаг Finished в положение «истина», в результате завершается цикл в процессе Outputter. Спецификация переменной Finished как атомарного объекта данных (строка 4) делает невозможным одновременное чтение и изменение значения этой переменной.

Далее представлен шаблон функции, позволяющей покомпонентно складывать два одномерных массива. Этот шаблон может быть настроен на произвольный тип, являющийся одномерным массивом, для компонентов которого определены операции присваивания и сложения («сложение» не обязано быть арифметическим сложением).

Строки 1-6 содержат объявление настраиваемой функции, а строки 8-20 - ее тело. Содержательно, параметром настройки является произвольный одномерный регулярный тип с неуточненным индексным диапазоном (строка 4), про которого известно только, что тип компонента у него произвольный, однако для компонентов определена операция присваивания (строка 2), тип индекса - произвольный дискретный (строка 4). Поскольку нам предстоит покомпонентно складывать два массива, надо знать, что такое операция сложения для типа компонентов. Так как это произвольный тип, мы вынуждены передавать сложение для типа компонента как формальный параметр настройки (строка 5).

В теле функции мы первым делом проверяем, совпадают ли длины операндов (строка 12), иначе покомпонентное сложение не имеет смысла. Совпадение длин операндов не гарантирует совпадение индексных диапазонов, поэтому в цикле по индексному диапазону первого аргумента (строка 15) нам необходимо каждый раз вычислять индекс соответствующего компонента второго аргумента. Мы лишены возможности сделать это для типа Index, так как знаем про него только, что он дискретен, поэтому переходим от значения дискретного типа к его порядковому номеру (атрибут?Pos), вычисляем необходимый сдвиг для порядкового номера и возвращаемся к соответствующему значению типа Index (атрибут?Val).

Заметим, что параметры (настраиваемой) функции «+» Left и Right объявлены как имеющие тип Arr, индексный диапазон которого не уточнен. Однако Left и Right - это формальные параметры, на место которых при вызове (результата конкретизации) функции «+» будут подставлены конкретные массивы с известными индексными диапазонами. Мы же в теле функции «+» пользуемся атрибутами массивов (?Range, ?First, ?Length), чтобы из объекта получить информацию о его индексном диапазоне.

Почему Ада?

Выбор языка для программного проекта ранее был чисто техническим вопросом. Сегодня это стало вопросом стратегической важности, имеющим далеко идущие последствия для успеха проекта. Перечислим некоторые причины, благодаря которым язык Ада был выбран для реализации программных проектов различными компаниями, либо сделан обязательным для использования в рамках тендеров.

• Желание повысить надежность разрабатываемой системы, так как программные дефекты могут иметь серьезные последствия для здоровья людей, экономики, экологии и т.п. (Ада обладает встроенными средствами обеспечения надежности).
• Желание снизить стоимость разработки и сопровождения системы.
• Наличие международных стандартов и наличие компиляторов языка практически для любой платформы.
• Преимущества дисциплинированного подхода к разработке программного обеспечения, которые становятся особенно существенными по мере увеличения объема и сложности программного обеспечения.

Ада и Си

При проведении сравнительных анализов популярных языков переломано столько копий, что сегодня эту тему часто относят к разряду «религиозных войн». Поэтому ограничимся лишь ссылкой на известную статью , в которой делается ряд красноречивых выводов.

1. Разработка программ на языке Ада обходится на 60% дешевле аналогичных программных проектов, реализуемых на Си.
2. Программа на языке Ада имеет в 9 раз меньше дефектов, чем программа на Си; программа на Си++ имеет еще более низкие, чем программа Си, характеристики.
3. предпочтительнее Си как для опытных, так и для неопытных программистов, а также для программистов, имеющих как максимальный, так и минимальный рейтинг в своей группе.
4. Трудоемкость изучения языка Ада не выше трудоемкости изучения Си.
5. Программы на Аде более надежны, чем программы на Си.

В качестве иллюстрации этих выводов, приведем пример разработки бортового программного обеспечения самолета C-130J в соответствии с требованиями Уровня А стандарта DO-178B . При этом констатировалось качество кода, в 10 раз превышающее среднее для программного обеспечения Уровня А. Производительность труда выросла вчетверо относительно сопоставимых программных проектов.

Ада и Java

В Microsoft были вынуждены включить в лицензионные соглашения для своих операционных систем следующий пункт (www.microsoft.com/msdownload/ieplatform/ie/ license.txt ): «Замечание относительно поддержки языка Java... Технология Java не является устойчивой к сбоям и не предназначена... для использования в рамках управляющих систем реального времени..., в которых сбой языка Java может повлечь за собой смерть, увечье, или тяжелый урон инфраструктуре или окружающей среде. Компания Sun Microsystems, Inc. обязала компанию Microsoft разместить данное предупреждение».

Укажем также на статьи и , демонстрирующие преимущества языка Ада над Java.

«Адские» мифы

Довольно часто с Адой связывают набор устойчивых заблуждений, препятствующих как распространению языка, так и осознанному выбору Ады в качестве языка реализации проекта.

Ада - мертвый язык, на нем сейчас никто не программирует. В действительности, Ада уверенно занимает нишу больших встроенных систем с повышенными требованиями к надежности. По сравнению с «коробочными» продуктами для Windows, такие системы не так заметны, поскольку либо существуют в одном экземпляре (какой смысл тиражировать программу, управляющую движением поездов метро), или распространяются как часть системы, в которую они встроены (бортовое программное обеспечение).

Ада - язык, предназначенный исключительно для военных применений. Ада действительно была разработана при участии Министерства обороны США, однако отсутствуют какие-либо технические, административные или иные причины, препятствующие использованию Ады для разработки гражданских систем. Количество «гражданских» проектов, основанных на этом языке, сегодня сопоставимо с количеством «военных» проектов.

Ада - слишком большой и сложный язык, для того чтобы использовать его в небольшом проекте. Объем и сложность всех современных индустриальных языков практически одинаковы, и чтобы убедиться в этом, достаточно просто сравнить объем их описаний. Этот миф восходит к началу 80-х годов, когда Аду сопоставляли с Паскалем, Фортраном 77 или Бейсиком.

Программистов, знающих Аду, мало, изучение языка с нуля требует чрезмерных усилий и времени. На самом же деле, настоящую трудность представляет отыскание специалистов, понимающих специфику встроенных систем и способных создавать качественные программы для них. Так, например, компания BAE, один из активных пользователей языка Ада, не требует от кандидатов знания этого языка; вместо этого ищутся люди, знакомые со встроенными системами и процессами создания программного обеспечения индустриального качества. После найма таких людей требуется всего две недели для обучения их языку Ада.

Наш личный опыт показывает, что программистам, знакомым с той или иной разновидностью Паскаля, требуется всего несколько дней, чтобы начать разрабатывать несложные программы на Аде.

Существующие Ада-технологии неэффективны; и трансляторы, и порождаемый ими код, отличаются низкой производительностью. Этот миф также восходит к первой половине 80-х годов, когда появились первые реализации Ады, фактически всего лишь доказывавшие «теорему существования Ада-транслятора, соответствующего стандарту». Достаточно провести ряд несложных экспериментов, запрограммировав некоторую модельную задачку на Аде, Паскале и Си/Си++, и сравнив (при сопоставимых параметрах компиляторов) затем скорость компиляции, объем порождаемого кода и скорость его выполнения, чтобы убедиться, что какой-либо специфической неэффективности, свойственной Аде, просто не существует. Можно также отметить, что система программирования GNAT при объеме исходных текстов более 40 Мбайт, на 90% реализована на Аде, и построение ее из исходных текстов (в его ходе она трижды сама себя компилирует) на современном ПК занимает не более получаса.

Существующие реализации Ады крайне дороги. Это верно, однако следует иметь в виду, что существует публично доступная версия системы программирования GNAT, которая бесплатно и на совершенно законных основаниях может быть взята из программного репозитория Нью-йоркского университета (ftp://cs.nyu.edu/pub/gnat ) вместе с исходными текстами

Бесплатный сыр и как избежать мышеловки

GNAT (GNu Ada Translator) - многоплатформная реализация языка Ада, существующая практически на всех современных индустриальных платформах и поддерживающая генерацию кода для популярных встроенных архитектур. GNAT (www.gnat.com ) полностью реализует стандарт Ады, включая те библиотеки, которые стандартом классифицируются как необязательные. Помимо собственно Ада-транслятора, GNAT включает инструментарий, в котором следует отметить развитую интегрированную среду разработчика и многоязыковый графический отладчик, позволяющий, в том числе, исследовать поведение программ с асинхронными процессами. Транслятор и сопутствующие инструменты можно использовать как по отдельности, вызывая их из командной строки, так и в рамках интегрированной графической среды разработки Ада-программ. Все компоненты GNAT, включая среду разработки, имеют один и тот же интерфейс на всех платформах. Помимо полной реализации описываемых стандартом средств GNAT предлагает богатый набор допускаемых стандартом расширений. GNAT - реализация Ады в многоязыковой системе программирования gcc, состоящей из набора компиляторов переднего плана для различных входных языков при общем генераторе кода, что существенно упрощает разработку программ, содержащих компоненты, реализованные на различных языках программирования.

GNAT с самого начала разрабатывался и распространялся под лицензией GPL. Увы, с GPL также связана масса мифов. Так, многие считают, что программы под GPL разрабатываются неорганизованными группами энтузиастов, распространяются абсолютно бесплатно; в результате и надежность, и функциональность таких программ оставляют желать лучшего, не позволяют использовать их в сколько-нибудь серьезных проектах. В случае с GNAT это далеко не так. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно просмотреть список компаний, заключивших с его разработчиками контракты на техническую поддержку: Boeing, British Aerospace, Lockheed, Ericsson, SAAB, Avionics и др.

Свободное предоставление демонстрационных версий - обычная практика многих разработчиков программного обеспечения. GNAT отличается тем, что находящаяся в свободном доступе публичная версия является абсолютно полной версией технологии, без каких-либо юридических или технических ограничений на ее использование. Ряд серьезных проектов был успешно реализован именно на базе публичных версий GNAT. Программное обеспечение спускаемого аппарата Beagle 2 европейской автоматической станции Mars Express, направляющейся в данный момент к Марсу (www.beagle2.com/index.htm ), автоматизированная станция документальной связи Министерства обороны РФ (www.ada-ru.org/prj_doc.html ). Единственным недостатком публичных версий является то, что разработчик не предоставляет для них технической поддержки.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что язык Ада предоставляет разработчикам идеальное сочетание цельности, последовательности, надежности и эффективности. Язык поддерживает созидательное творчество и новаторство, обеспечивая в то же время дисциплину и индустриальный уровень разработки программного обеспечения, необходимые для реализации программных систем большой важности.

Литература

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.

Язык программирования Ада родился в середине 1970-х, когда министерство обороны США и министерство обороны Британии решили заменить сотни специализированных языков программирования для встроенных вычислительных систем, всё чаще использовавшихся в военных проектах. Язык Ада разрабатывали так, чтобы это был единственный язык, способный работать на всех этих встроенных системах, и при этом обеспечивавший надёжность и быстродействие уровнем не хуже специализированных.

После обновления от 1995 года язык приспособили для систем общего назначения, добавив объектно-ориентированное программирование, не теряя из вида ключевые ценности – надёжность, простоту поддержки и эффективность. Сегодня написанное на Ада ПО формирует основу не только военного оборудования, но и коммерческих проектов в сфере авионики и систем управления воздушным трафиком. Код на Ада управляет такими ракетами, как Ариан-4 и 5, многими спутниками, и бесчисленным количеством других систем, в которых небольшие сбои могут иметь серьёзные последствия.

Возможно, Ада подойдёт и для использования в вашем следующем встроенном проекте.

Планирование военного качества

Главными пунктами запросов были:

• Гибкая схема работы общего назначения, адаптирующаяся к нуждам встроенных вычислительных приложений.
• Надёжность. Язык должен способствовать проектированию и разработке надёжных программ.
• Лёгкость поддержки. Код должен быть читаемым, а программные решения - ясными.
• Лёгкость производства эффективного кода. Должна быть возможность легко определять неэффективные конструкции.
• Отсутствие ненужной сложности. Семантическая структура должна быть последовательной, и минимизировать количество концепций.
• Независимость от машины. Язык не должен быть привязан к каким-то деталям ОС или оборудования.
• Полное определение. Все части языка должны быть полностью и недвусмысленно определены.

Группа заключила, что хотя среди существовавших на тот момент языков ни один не подходил для нужд минобороны, было вполне реально создать новый язык, подходящий под все указанные вопросы. Четырём проектировщикам получили это сделать. Промежуточный процесс выбора подобрал два наиболее подходящих метода работы, и в итоге лишь один язык победил в конкурсе и получил название "Ада ".

Встроенная по умолчанию защита

Typedef uint32_t myInt; myInt foo = 42; uint32_t bar = foo;
Это допустимый код; он откомпилируется, запустится и выдаст очевидный результат, обозначающий ответ на главный вопрос жизни, вселенной и всего такого. В Аде так не получится:

Type MyInt is Integer; foo: MyInt; bar: Integer; foo:= 42; bar:= foo;
Компилятор выдаст ошибку, поскольку Integer и MyInt – это не одно и то же. Главное преимущество такого подхода в том, что если программист потом изменит определение типа, тысячи неявных приведений типа по всей базе кода не взорвут программу. Вместо этого нужно явно приводить типы – это пропагандирует хороший код, предотвращая смешение типов, которые «достаточно схожи».

Любой программист, вязнувший в болоте из смеси стандартных определений типов C, Linux и Win32, может оценить по достоинству отсутствие необходимости рыться в бесчисленных страницах документации и плохо отформатированного кода, чтобы понять в каком из typedef или макросе содержится реальное определение чего-то, что только что помешало компиляции или вылезло при отладке.

Ада добавляет дополнительные слои защиты в проверках на этапах компиляции и запуска. В Аде программист должен явно указывать закрывающие операторы для блоков и границы, в которые должно укладываться значение переменной. Ада не определяет стандартные типы вроде int или float, а требует, чтобы программист с самого начала создал типы с определённым диапазоном. Это верно и для строк – за исключением неограниченных строк, у всех строк длина фиксирована.

На этапе работы можно проверить ошибки типа неверного доступа к памяти, переполнения буфера, выхода за установленные пределы, ошибки ±1, доступа к массиву. Затем их можно безопасно обработать, вместо того, чтобы ронять всё приложение.

Ада реализует модель ссылочных типов вместо низкоуровневых указателей. Каждый ссылочный тип обрабатывается пулом памяти, либо заданным по умолчанию, либо определённым программистом при необходимости работы с более экзотическими реализациями памяти типа NUMA. Программисту никогда не приходится обращаться к памяти напрямую, он должен использовать обработчик пула памяти.

Наконец, компилятор или программа во время исполнения решает, как передавать данные в функцию или из неё. И хотя направление передачи каждого параметра указывать нужно (‘in‘, ‘out‘, или ‘in out‘), но итоговое решение о том, передаются ли данные через регистры, кучу или по ссылке, принимает компилятор или программа во время выполнения, но не программист. Это предотвращает проблемы с переполнением стека.

Ravenscar profile и диалект SPARK являются подмножествами Ады, причём последний концентрируется на контрактах. Со временем особенности этих подмножеств перенесли в спецификацию основного языка.

Программирование на языке Ада сегодня

Популярные сегодня микроконтроллеры во много раз более мощные по сравнению с теми, что были в 1983. Можно взять любой ARM, AVR, RISC-V, и т.п. (или Lego Mindstorms NXT kit) и начать под него разработку при помощи одинаковых инструментальных средств на базе С. Неудивительно, что популярный компилятор GNAT Ada основан на GCC. Также в разработке в рамках проекта DragonEgg находятся инструментальные средства на базе LLVM.

Существуют две версии инструментальных средств Ады на основе GCC. Вариант AdaCore поддерживается коммерчески, однако имеет свои особенности. Вариант от Free Software Foundation, естественно, свободен, и по функциональности сравним с AdaCore.

Для лёгкого старта используйте либо GNAT Programming Studio IDE (GPS), идущее в комплекте с AdaCore (копия на Github), или пишите код в текстовом редакторе и компилируйте его вручную, или при помощи Makefiles. Инструментарий тут немного посложнее, чем у С или С++, однако разработку облегчает утилита gnatmake, включающая в себя все инструменты, и работающая примерно как GCC.

Пример небольшого , но нетривиального проекта на Аде, написанного вашей покорной слугой в виде парсера аргументов командной строки. Там вы найдёте Makefile, находящийся в папке проекта ada/, где определяются папки, в которых можно найти файлы спецификации пакетов (.ads) и сами пакеты (.adb).

Эти файлы примерно соответствуют файлам с заголовками и кодом от С и С++, однако имеют и важные отличия. В отличие от С, у Ады нет препроцессора, и она не объединяет код и заголовки для создания компилируемых файлов. Вместо этого идёт ссылка на название пакета, указанное в спецификации. Название файла.ads тоже не обязано совпадать с названием пакета. Это даёт большую гибкость и предотвращает распространённые в С проблемы с циклической зависимостью или необходимостью линковки заголовков в определённом порядке.

Куда двигаться далее

В плане документации есть вводные статьи для начинающих , рассчитанные на разработчиков Java и С++, справочник по AdaCore , справочник на WikiBooks , и, конечно же, документация Programming in Ada 2012 . Это, возможно, наиболее полные справочники, за исключением документации Ada 2012 Language Reference Manual (LRM) на 945 страниц.

Язык Ада, пусть и довольно редкий для любителей программирования, является полностью открытым языком с надёжными средствами разработки с коммерческой поддержкой, и используется для создания ПО для всего, от межконтинентальных баллистических ракет и F-15 до прошивок медицинских устройств. Хотя это довольно сложный язык, если выходить за базовые пределы, он должен определённо входить в список языков, которые вы когда-либо использовали в своих проектах – пусть даже и для того, чтобы ваше резюме выглядело покруче.

(Ада 2005), Эйфелева (Ada 2012)

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