031.1 Урок 1

Різноманітність способів написання вихідного коду може лякати. Тому багато розробників користуються перевагами інструментів, які допомагають при написанні та тестуванні програм.

Файл вихідного коду – це просто текстовий файл. Таким чином, його можна редагувати у будь-якому текстовому редакторі, незалежно від того, наскільки це просто. Щоб було легше відрізняти вихідний код від звичайного тексту, кожна мова використовує розширення імені файлу: .c для мови C, .py для Python, .js для JavaScript тощо. Універсальні редактори часто розуміють вихідний код популярних мов програмування достатньо добре, і можуть додавати курсив, кольори та відступи, щоб зробити код зрозумілим.

Не кожен розробник готовий редагувати вихідний код у редакторі загального призначення. Інтегроване середовище розробки (IDE, Integrated Development Environment) надає текстовий редактор разом із інструментами, які допомагають програмісту уникнути синтаксичних помилок та очевидних невідповідностей. Ці редактори особливо рекомендовані для менш досвідчених програмістів, але досвідчені програмісти також їх використовують.

Популярні IDE, такі як Visual Studio, Eclipse і Xcode, інтелектуально стежать за тим, що вводить програміст, часто пропонуючи слова для використання (автозавершення) і перевіряючи код в режимі реального часу. IDE можуть навіть запропонувати автоматичне відлагодження та тестування для виявлення проблем щоразу, коли змінюється вихідний код.

Деякі більш досвідчені програмісти вибирають менш інтуїтивно зрозумілі редактори, такі як Vim, які пропонують більшу гнучкість і не вимагають встановлення додаткових пакунків. Ці програмісти використовують зовнішні, автономні інструменти, для додавання функцій, які вбудовані, коли ви використовуєте IDE.

Незалежно від того, використовується IDE чи окремі інструменти, важливо використовувати якусь систему контролю версій (VCS, Version Control System). Вихідний код постійно розвивається, тому що необхідно виправляти недоліки та вносити покращення. Неминучим наслідком цієї еволюції є те, що виправлення та покращення можуть заважати іншим частинам застосунків у великій базі коду. Інструменти контролю версій, такі як Git, Subversion і Mercurial, записують усі зміни, внесені до коду, а також інформацію про те, хто вносив ці зміни, що дає змогу відстежувати та в кінцевому результаті провести відновлення після невдалої модифікації.

Крім того, інструменти контролю версій дають змогу кожному розробнику в команді працювати над копією файлів вихідного коду, не заважаючи роботі інших програмістів. Після того, як нові версії вихідного коду будуть готові та протестовані, інші члени команди можуть вносити виправлення або покращення до однієї копії.

Git, найпопулярніша система контролю версій на сьогодні, що дає змогу підтримувати багато незалежних копій сховища різними людьми, які діляться своїми змінами за бажанням. Однак, незалежно від того, використовують децентралізовану чи централізовану систему контролю версій, більшість команд підтримують одне надійне сховище, на вихідний код і ресурси якого можна покладатися. Кілька онлайн-сервісів пропонують сховище для репозиторіїв вихідного коду. Найпопулярнішими з цих сервісів є GitHub і GitLab, але також варто згадати GNU проєкти Savannah.

Парадигми визначають передумови, на яких базується мова програмування, особливо щодо того, як має бути структурований вихідний код.

Розробник виходить із парадигми мови програмування, щоб сформулювати завдання, які має виконувати машина. Ці завдання, передусім, символічно виражаються словами та синтаксичними конструкціями, які пропонує ця мова.

Мова програмування є процедурною, коли інструкції, представлені у вихідному коді, виконуються в послідовному порядку як сценарій фільму. Якщо вихідний код розділений на функції або підпрограми, основна програма дбає про послідовність виклику функцій.

Наступний код є прикладом процедурної мови. Написаний на C, він визначає змінні для представлення сторони, площі та об’єму географічних фігур. Значення змінної side призначається в main(), яка є функцією, що викликається під час виконання програми. Змінні area та volume обчислюються в підпрограмах square() та cube(), які передують основній функції:

Порядок дій, визначений у main(), визначає послідовність станів програми, що характеризується значеннями змінних side, area, і volume. Приклад завершується відображенням значення volume оператором printf.

З іншого боку, парадигма об’єктно-орієнтованого програмування (ООП, OOP – Object-Oriented Programming) має своєю основною характеристикою поділ стану програми на незалежні підстани. Ці підстани та пов’язані з ними операції є об’єктами, які називаються так тому, що вони мають більш-менш незалежне існування в програмі, а ще вони мають конкретні цілі.

Окремі парадигми не обов’язково обмежують тип завдання, яке може виконувати програма. Код з попереднього прикладу можна переписати відповідно до парадигми ООП мовою C++:

Функція main() все ще присутня. Але тепер є нове слово, class, яке вводить визначення об’єкта. Визначений клас під назвою Cube містить власні змінні та підпрограми. В ООП змінну також називають атрибутом (attribute), а підпрограму — методом (method).

Пояснення всього коду C++ у цьому прикладі виходить за памки цього розділу. Тут для нас важливо те, що Cube містить атрибут side та два методи. Метод volume() обчислює об’єм куба.

Можна створити кілька незалежних об’єктів з одного класу, а класи можуть складатися з інших класів.

Майте на увазі, що ті самі функції можна записати по-різному і що приклади в цьому розділі занадто спрощені. C і C++ мають набагато більш складні функції, які дозволяють створювати набагато складніші та практичніші конструкції.

Більшість мов програмування не нав’язують суворо одну парадигму, але дозволяють програмістам вибирати різні аспекти тієї чи іншої парадигми. JavaScript, наприклад, об’єднує в собі аспекти різних парадигм. Програміст може розкласти всю програму на функції, які не мають спільного стану одна з одною:

Хоча цей приклад подібний до процедурного програмування, зверніть увагу, що функція отримує копію всієї інформації, необхідної для її виконання, і завжди видає той самий результат для того самого параметра, незалежно від змін, які відбуваються поза областю дії цієї функції. Ця парадигма, яка називається функціональною, знаходиться під сильним впливом математичного формалізму, де кожна операція є самодостатньою.

Інша парадигма охоплює декларативні мови, які описують стани, у яких ви хочете, щоб система перебувала. Декларативна мова може визначати, як досягти зазначених станів. SQL, універсальну мову запитів до баз даних, іноді називають декларативною мовою, хоча насправді вона займає унікальну нішу в пантеоні мов програмування.

Не існує універсальної парадигми, яку можна було б прийняти в будь-якому контексті. Вибір мови також може бути обмежений тим, які мови підтримуються платформою або середовищем виконання, де буде використовуватися програма.

Наприклад, вебзастосунок, який використовуватиметься браузером, має бути написаний на JavaScript, мовою, яка універсально підтримується браузерами. (Можна використати кілька інших мов, оскільки вони забезпечують конвертори для створення JavaScript.) Тож для браузера, який іноді називають client side або front end вебзастосунку, розробник повинен буде використовувати парадигми, дозволені в JavaScript. Серверна сторона або back end застосунку, що обробляє запити від браузера, зазвичай програмується іншою мовою; PHP є найбільш популярним для цієї мети.

Незалежно від парадигми, кожна мова має попередньо вбудовані бібліотеки функцій, які можна включити до коду. Математичні функції, на зразок тих, які проілюстровані в прикладі коду, не потрібно впроваджувати з нуля, оскільки мова вже має функцію, готову до використання. Наприклад, JavaScript надає об’єкт Math з найбільш поширеними математичними операціями.

Ще більш спеціалізовані функції зазвичай доступні від постачальника мови або сторонніх розробників. Ці додаткові бібліотеки ресурсів можуть бути у формі вихідного коду; тобто в додаткових файлах, які включені у файл, де вони будуть використовуватися. У JavaScript вбудовування здійснюється за допомогою import from:

Цей тип імпорту, де вбудований ресурс також є файлом вихідного коду, найчастіше використовується в так званих інтерпретованих мовах. Компільовані мови дають змогу, серед іншого, включати попередньо скомпільовані машинною мовою функції, тобто скомпільовані бібліотеки. Наступний розділ пояснює відмінності між цими типами мов.

Як ми вже знаємо, вихідний код — це символічне представлення програми, яку для запуску необхідно перекласти на машинну мову.

Інакше кажучи, є два можливі способи зробити такий переклад: попередньо конвертувати вихідний код для майбутнього виконання або конвертувати код безпосередньо в момент його виконання. Мови першого типу називаються компільованими мовами, а мови другого типу називаються інтерпретованими мовами. Деякі інтерпретовані мови передбачають компіляцію як опцію, яка швидше запускатиме програму.

У компільованих мовах існує чітке розмежування між вихідним кодом програми та самою програмою, яка буде виконуватися комп’ютером. Після компіляції програма зазвичай працюватиме лише на тій операційній системі та платформі, для яких її було скомпільовано.

В інтерпретованій мові сам вихідний код розглядається як програма, а процес перетворення на машинну мову прозорий для програміста. Для мов інтерпретації прийнято називати вихідний код script (скрипт або сценарій). Інтерпретатор перекладає сценарій на машинну мову для системи, на якій він працює.