Язык Оберон. Краткий путеводитель

1. Представление языка

В противовес промышленным языкам (включение максимума средств, принцип сундука) исповедует принцип чемоданчика (только самое необходимое). Проще и при этом мощнее канонического Паскаля.

Поддерживает такие парадигмы (подходы) программирования:

• процедурное (procedural programming);
• модульное (modular programming);
• программирование абстрактных типов данных (ADT programming);
• расширяющее (проекционное, extensible programming);
• ООП (object-oriented programming);
• компонентное (component-oriented programming);
• системное (systems programming);
• рефлективное (reflective programming).

Весь ввод-вывод, параллельное программирование и обработка исключений вынесены на уровень внешних библиотек.

В основе языка лежат модули и расширение комбинированных типов (RECORD). Это позволяет Оберону выступать в качестве основы построения расширяемого каркаса программной системы (с подключением компонентов без перекомпиляции) и как ассемблеру ООП.

Крайне прост в изучении и освоении. Легко воспринимается теми, кто знаком с Паскалем. Поддерживает преемственность базовых идей программирования. Ниже приведен псевдокод, отражающий в синтаксисе языка эту преемственность и демонстрирующий ключевой механизм расширения (наследования) типов.

2. Визитная карточка языка

Специфика ООП в Обероне. Особенность языка состоит в механизме наследования через тип (RECORD), а не через модуль (CLASS). Этот механизм позволяет более аккуратно управлять областью видимости: несколько RECORD-классов можно включать в капсулу одного модуля, что дает возможность получать доступ к деталям реализации соседей без нарушения принципа сокрытия информации и без лишних накладных расходов. Методы в Обероне представляются полями процедурных типов (процедурные типы Оберона взяты в C# за основу представления делегатов).

Не нужны пространства имен — вместо этого есть восходящая к Дэвиду Парнасу четкая концепция модуля, оперирующего понятием экспорта-импорта сущностей языка (константы, типы, поля типов, переменные, процедуры).

Модули поддерживают полноценную раздельную компиляцию (интерфейсная часть извлекается автоматически по имеющейся маркировке экспорта), являются единицей загрузки и основой построения программных компонентов.

3. Отличия от Паскаля

A. Синтаксис

1. Важен регистр букв в названии идентификаторов.
2. Зарезервированные идентификаторы языка всегда пишутся большими буквами.
3. Убраны скобки begin-end. Начало оператора определяется его именем, окончание — словом END. Для модулей и процедур требуется в конце повторять свое имя после слова END. Комментарии обозначаются связкой (* *).

B. Типы данных

1. Убраны перечисления, диапазоны. Тип SET определяет набор (множество) целых в диапазоне от 0 до MAX(SET). Введен процедурный тип (PROCEDURE) с операциями вызова и присваивания.
2. Индексы массивов нумеруются с нуля. Введены многомерные открытые массивы (ARRAY OF).
3. Убраны вариантные записи. Они заменяются расширяемыми комбинированными типами (см. E.1).

C. Процедурное программирование

1. Убрано деление на процедуры и функции: процедуры могут возвращать значения через свое имя.
2. Убран оператор FOR как источник ошибок.
3. Добавлен универсальный цикл LOOP-END с оператором выхода EXIT.

D. Модульное программирование

1. Исключено понятие программы (Паскаль), как и деление на программные и библиотечные модули (Modula-2). Есть единое понятие модуля — единицы компиляции и исполнения (загрузки). Он может экспортировать сущности: константы, типы, поля типов, переменные, процедуры. Вложенные (локальные) модули запрещены. Экспортируемые процедуры без параметров называются командами и определяют точки вызова модуля (программы).
2. экспорта используется значок * (звездочка) при определении сущности сразу после ее имени. Интерфейсный (описательный) модуль строится автоматически компилятором.
3. Импортируются только модули (IMPORT). Допустимо введение псевдонима модуля. Импортируемые идентификаторы в тексте обязательно квалифицируются именем соответствующего модуля.

E. Объектно-ориентированное программирование

1. Комбинированный тип (RECORD) может расширяться путем добавления полей записи (в том числе и процедурных типов). Это определяет механизм проекции типов, аналогичный наследованию в традиционном ООП.
2. работы с расширяемыми типами введена операция принадлежности типу (IS), а также оператор WITH (привратник типа).
3. Язык предусматривает механизм автоматической сборки мусора.

F. Системное программирование

1. Введен псевдомодуль SYSTEM, который является интерфейсом между языком и низкоуровневыми средствами. Импортирование SYSTEM сигнализирует о привязке к конкретной операционной платформе.
2. Введены процедуры адресной арифметики (ADR, BIT, LSH, ROT, CC), преобразования типа (VAL), работы с памятью (GET, PUT, MOVE) и резервирования области памяти (NEW).
3. Введен тип BYTE. Формальный параметр вида ARRAY OF BYTE, передаваемый по ссылке, совместим с любым типом.

4. Краткая характеристика основных языков Оберон-семейства

1. Оберон (Никлаус Вирт, 1988) — изящный компактный язык (меньше и проще Паскаля), идеален для преподавания основ информатики (computer science), концепций структурного, модульного и объектно-ориентированного программирования (ООП). Хорошо подходит для реализации малых и средних проектов. Имеет компиляторы внутри Oberon System и Juice. Блестящий кандидат на роль эсперанто программирования.
2. Oberon-2 (Ханспетер Мессенбок, Никлаус Вирт, 1991) — развитие Оберона в сторону привычного ООП в связке с Modula-2 (как языка системного программирования) создает хорошую основу для реализации крупных проектов из макромира и микромира (встроенных систем, систем реального времени). Двуязыковая связка отлично реализована в системе XDS (Excelsior). Позволяет осуществлять кросс-разработку в Win32/Linux за счет трансляторов промышленного качества в Си и C++. Если нужно обобщение алгоритмов (задействование ООП), написание автономных программ, устойчивая работа с ОС на уровне системных вызовов, использование внешних библиотек на других языках, перенос на другие платформы через Cи/C++, эффективная реализация (оптимальный объектный код), то подходит Oberon-2 в исполнении XDS.
3. Компонентный Паскаль/Component Pascal (Клеменс Шиперски, Куно Пфистер, 1997) — развитие Оберона и Oberon-2 в сторону компонентно-ориентированного программирования (КОП). Хорошо проявляет себя для программирования в большом (programming-in-a-large). Если требуется строить расширяемую систему с использованием КОП, подходов программной инженерии, иметь прямой выход на современные наработки для Win32, .NET и Java Platform, то нужен Component Pascal в реализациях BlackBox и GPCP. В реализации BlackBox обладает уникальной особенностью динамического расширения систем («на лету») за счет поддержки Оберон-компонентов, легко настраивается на решение задач любого уровня сложности (от преподавания информатики в школах до сложных исследовательских систем), имеет средство формирования COM-компонентов со сборкой мусора (Direct-To-COM Compiler), получившее на CeBIT приз за технологическое совершество.
4. Active Oberon (Юрг Гуткнехт, Патрик Реали, 2000) — воплощение в Обероне идеи активных объектов (мультипроцессные системы для многопроцессорных конфигураций). Исследовательский проект, выполняемый группой проф. Гуткнехта (ETH, Цюрих). Базовый язык для реализации ОС Bluebottle — дальнейшего развития системы Oberon. Поддерживает работу в Win32, на «голой» машине (PC), сосуществует с Java и .NET. Показал отличную эффективность в специфических областях (мультимедиа, повсеместный компьютинг).
5. Zonnon (Юрг Гуткнехт, Евгений Зуев, 2003) — ревизия Modula-2 и Оберона сквозь призму идей языка Mesa (Xerox PARC) и платформу Microsoft .NET. Исследовательский проект группы проф. Гуткнехта. Ориентирован в большей степени на особенности реализации новых языков и компиляторов для платформы .NET с последующей интеграцией в Microsoft Visual Studio .NET (2005). Представляет интерес в преподавании на старших курсах вузов, несколько сложен для начинающих программистов, но достаточно красиво решает проблемы «мирного сосуществования» модульного программирования, ООП и КОП. Представитель композиционного программирования.

5. Эталонные описания языков

Оберон-семейства

1. Оберон
   
   N. Wirth. The Programming Language Oberon (01.10.1990)
2. Oberon-2
   
   H. Moessenboeck, N. Wirth. The Programming Language Oberon-2 (March 1995)
3. Component Pascal
   
   Oberon microsystems. Component Pascal Language Report (March 2001)
4. Active Oberon
   
   P. Reali. Active Oberon Language Report (27.10.2004)
5. Zonnon
   
   J. Gutknecht, E. Zueff. Zonnon Language Report (October 2004)

6. Источники информации

Языки Никлауса Вирта ...................... http://www.oberon2005.ru

ETH Oberon ............................................... http://www.oberon.ethz.ch

Проект «Информатика-21» ........... http://www.inr.ac.ru/~info21

Королевство Delphi .... http://www.delphikingdom.ru/asp/talk.asp

Oberon microsystems ...................................... http://www.oberon.ch

Excelsior ................................................ http://www.excelsior-usa.com

QUT .............................................. http://www.plas.fit.qut.edu.au/gpcp

JOB ................................................ http://www.uni-vologda.ac.ru/~c3c

OO2C .............................................................. http://ooc.sourceforge.net

Active Oberon ...................................... http://www.bluebottle.ethz.ch

Zonnon .......................................................... http://www.zonnon.ethz.ch

Весь инструментарий представлен на «Мир ПК-диске» №9/05.

Табл. 1. Представление языка

Табл. 2. Визитная карточка языка

Табл. 3. Основные системы программирования