Хочу всё знать. Язык Ада

Язык Ада более-менее всегда был на слуху. На школьной скамье мы посмеивались над его названием, в университетской программе он сухо упоминался в качестве языка, разработанным по требованию Министерства Обороны США, но непосредственно до изучения синтаксиса или применения дошли лишь редкие программисты. Отсюда сложилось ошибочное мнение, что язык Ада функционирует лишь на прошловековом оборудовании, и потребность в нем пропадет вместе с естественной модернизацией.

И это очень далеко от правды.

Появление

В 70-х годах 20 века, в разгар холодной войны, Министерство Обороны США устроило международный конкурс, по результатам которого необходимо было выбрать язык программирования для использования в военных целях. Однако ни один из существующих языков не устроил членов комиссии, поэтому путём долгого выбора и нескольких доработок на свет появился язык Ада, названный так в честь Ады Лавлейс . Далее началась многолетняя волокита со стандартизацией, регистрация торговой марки, запреты на кастомные трансляторы и прочие действия, отбившие желание массовой аудитории работать с Ада.

На выходе же получился достаточно нишевый язык, предназначенный для сложных вычислительных систем с повышенными требованиями по безопасности. Опять-таки из-за требований Пентагона и строгих стандартов взаимодействие с другими языками программирования крайне затруднено, поэтому до недавнего времени перейти на массовый рынок у Ада практически не было шансов. Но с удешевлением техники и усложнением используемых технологий такой шанс появляется.

Синтаксис

Изначально, Ада - модульный язык программирования со строгой типизацией, унаследовавший синтаксис от Паскаль и Алгол. Если вы учили первый в школе или институте, то глядя на «Hello, World!» должны испытать ностальгию:

with Ada.Text_IO;

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

Одним из главных требований к языку была надёжность его использования. Соответственно, это повлекло за собой строгие ограничения по структуре, типам, написанию и многому другому. Кроме того, почти все ошибки здесь улавливаются на этапе компиляции.

Другим требованием была максимальная читаемость кода в распечатанном виде, что повлекло за собой тяжеловесность полученного языка и невысокую гибкость.

Более поздние стандарты частично решали эти проблемы, но по понятным причинам, они не сделали из Ада второй Python.

Ада сегодня

Вопреки мнению широкой аудитории, язык Ада до сих пор активно используется, не только в США и не только в военной индустрии. Так, например, часть ПО самолёта-амфибии Бериев Бе-200 написана как раз на Ада. Поезда метрополитена без машиниста, которые курсируют во многих крупных городах (Париже, Лондоне, Нью-Йорке и др.), также используют оборудование с американским военным языком.

И да, конечно, среди «клиентов» была военная и гражданская авиация (в частности, Боинг-777), ракеты, шаттлы, спутники - в общем, практически весь перечень бесконечно дорогой американской продукции, предполагающей высшую степень безопасности.

Перспективы

Язык Ада критиковался и в момент появления, и когда стало понятно, что грандиозные планы Пентагона не вполне стыкуются с реальностью, и тем более сейчас. Причиной тому является неудобный язык, сложность стандартов, написанных в 1983 и 1995 году, а также недальновидность разработчиков, лишивших язык Ада массовой аудитории.

Впрочем, почти 40 лет активного использования подтверждают, что пожалуй со своей главной задачей язык Ада справился - с его помощью всё ещё можно создавать надёжный код для систем с повышенными требованиями к безопасности. При этом, если вы посмотрите на современные тенденции, количество таких изделий неуклонно растёт: автомобили с автопилотом и гибридными двигателями, частные космические аппараты и малые летательные средства, скоростные поезда, а также огромное количество встраиваемых систем. Всё это потенциальное поле для деятельности языка Ада. Добавьте сюда тот факт, что стандарт был серьёзно переработан и модернизирован в 2012 году, инструменты для работы тоже выходят и обновляются .

Таким образом, язык Ада - это и фрагмент из не самого приятного прошлого, и один из инструментов для строительства яркого будущего. И он точно не собирается на пенсию.

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

(то есть систем управления автоматизированными комплексами, функционирующими 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 .

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 ( 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 .

«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.

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.

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.

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 многоязычной 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.

Тем не менее, по некоторым осторожным прогнозам, с удешевлением аппаратуры и распространением встроенных систем со сложным ПО рынок для программ на Аде может заметно вырасти:

… Ада достаточно прочно занимает нишу больших встроенных систем с повышенными требованиями к надежности, и едва ли она уступит кому-либо эту нишу в обозримом будущем. Рост производительности аппаратных компонент при одновременном падении их стоимости ведет к тому, что встроенные системы становятся все сложнее и сложнее, и может так оказаться, что потенциальный рынок для Ада-приложений вскоре существенно вырастет.

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 постсоветском 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 , а потом DragonFly BSD на язык Ада)

Больше не существующие системы

• BiiN™
• Pulse™
• AdaOS

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.

Производные языки

Синтаксис языка Ада использован в следующих языках:

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

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?