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Ada语言

王朝百科·作者佚名  2009-11-04
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Ada是一种表现能力很强的通用程序设计语言,它是美国国防部为克服软件开发危机,耗费巨资,历时近20年研制成功的。它被誉为第四代计算机语言的成功代表。与其他流行的程序设计语言不同,它不仅体现了许多现代软件的开发原理,而且将这些原理付诸实现。因此,Ada语言的使用可大大改善软件系统的 清晰性, 可靠性, 有效性, 可维护性。

Ada的出现,标志着软件工程成功地进入了国家和国际的规模。在一定意义上说,Ada还刺破了“冯.偌依曼思维模式” (Von Newman Mind-set) 的桎梏,连同Ada的 支持环境(APSE)一起,形成了新一派的所谓 Ada文化。它是迄今为止 最复杂,最完备的软件工具。 Ada语言是 美国国防部指定的 唯一的一种可用于 军用系统开发的语言,我国军方也将Ada做为军内开发标准(GJB 1383《程序设计语言Ada》)。

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-- 为什么称作 Ada --

美国国防部之所以把这种语言取名为Ada,是为了纪念奥左斯特. 艾达.洛夫莱斯伯爵夫人 (Augusta Ada Lovlace 1815-1852),她是英格兰诗人拜伦(Byron)勋爵的女儿,曾对现代计算机技术之父查尔斯.巴贝奇(Charles Babage)的笔记,手稿进行了整理和修正。从某种意义上说,她是世界上第一位计算机程序员。

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-- 为什么使用 Ada? --

在明白这个问题之前,需要了解 Ada 的一系列特性。Ada 最初设计就是一门大型语言,因此在很多编程的重要问题上都有所考虑,以下文字摘自《 Ada Reference Manual》:

Ada最初设计时关注于 3 个最重要的问题:程序的稳定性和可维护性,程序设计和人的行为接近,并且高效。这份语言的修订版是为了提供更大的灵活性和扩展性,存储管理的额外控制和同步,以及标准化的程序包以支持重要的应用程序领域,同时保留原来的重点:稳定性,可维护性,和高效。对于程序设计语言促进可靠性和简化维护难度的需求已被确立。因此程序可读性的重要性高于轻松地写代码。例如,语言规则要求程序变量应当明确声明并指定它们的类型。由于变量的数据类型是不变的,编译器可以确保对于变量的操作适用于该类型的对象。另外,有错误倾向的符号已经避免,并且语言语法避免了编码形式的使用,使更倾向于英语的结构。最后,Ada 语言提供了程序单元单独编译的功能,使程序开发和维护简便,同样也提供了在一个单元内多个单元之间的检测。考虑人类程序员的问题也在设计时被强调。总而言之,在继续避免过多复杂句型的缺陷的同时,尝试以一致系统的方式保持相对较少的底层概念。

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ada的特性:

易读性---专业人员往往要读很多程序,因此要避免像 APL 那种以过于简单的符号编程的语言,虽然它们的编程速度快,但基本上是不可读的。因此目前有种说法是:读一个程序比写类似的程序还要费时,这也是有一定道理的;特别是 C/C++ 的风格比较松散,很多语法都在滥用,使程序可读性相当低,由于 Ada 的语法接近人的语言,即使是初学者,也不会感到很难读懂。

强类型---保证了每个对象有明确定义的值域,并防止了不同概念的逻辑混淆。许多错误可以被编译器发现,而对于其它语言来说,则可能导致一个不正确的程序。

异常处理---实际中,一个程序不可能保证它的正确性;因此,通过异常机制及分块结构,将错误发生的影响控制在某一特定领域。

抽象数据类型---将数据描述的细节同基于该类型数据的操作相分离,以提高可移植性和可靠性。

多任务---使程序变成一系类的并发活动,而不是单一的顺序活动;这在很多领域,特别是对于服务器程序来说有重要意义,这比调用操作系统提供的功能更有易可移植性和可靠性。

类属单元---很多情况下,程序的某逻辑部份与运行时值的类型无关。因此,需要提供一种机制,从一个样板中产生多个相应的程序段,以提高代码的可重用性。

大型编译---封装机制,单独编译及程序包的分层机制等对于编写大规模的程序来说是必不可少的。

Ada语言的"世界,你好!" 示例程序

一个Ada语言编写的"你好世界"Hello world program程序:

withAda.Text_IO;procedureHello isbegin Ada.Text_IO.Put_Line("Hello, world!");end Hello;

在Ada.Text_IO.Put_Line处有一些快捷图标,不需要很多的文字输入,但是对于这里的理解来讲并没有多大意义。细节性的问题请参考Ada Programming/Basic。

关于阿利亚纳五号的失败一个普遍的关于欧洲航天局阿利亚纳五号火箭失败的说法是因为 Ada 语言在编译过程的检查失败导致的。 将大的浮点数转换成整数是一种常见的程序错误来源。1996年6月4日,对于Ariane 5火箭的初次航行来说,这样一个错误产生了灾难性的后果。发射后仅仅37秒,火箭偏离它的飞行路径,解体并爆炸了。火箭上载有价值5亿美元的通信卫星。6亿美元付之一炬。后来的调查显示,控制惯性导航系统的计算机向控制引擎喷嘴的计算机发送了一个无效数据。失事调查报告指出,火箭爆炸是因为:

During execution of a data conversion from 64-bit floating point to 16-bit signed integer value, the floating point number which was converted had a value greater than what could be represented by a 16-bit signed integer. This resulted in an Operand Error.

它没有发送飞行控制信息,而是送出了一个诊断位模式,表明在将一个64位浮点数转换成16位有符号整数时,产生了溢出。 溢出值测量的是火箭的水平速率,这比早先的Ariane 4火箭所能达到的高出了5倍。在设计阿利亚纳4火箭的软件时,他们小心地分析了数字值,并且确定水平速率绝不会超出一个16位的数。不幸的是,他们在阿利亚纳5火箭的系统中简单地重新使用了这一部分,而没有检查它所基于的假设。Ada代码如下:

beginsensor_get(vertical_veloc_sensor);sensor_get(horizontal_veloc_sensor); vertical_veloc_bias := integer(vertical_veloc_sensor);horizontal_veloc_bias := integer(horizontal_veloc_sensor); ... exceptionwhennumeric_error => calculate_vertical_veloc();whenothers=> use_irs1(); end;

 
 
 
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