Ada是什么？

Ada是什么？

Ada，是一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。源于美國(guó)軍方的一個(gè)計(jì)劃，旨在整合美軍事系統(tǒng)中運(yùn)行著上百種不同的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。其命名是為了紀(jì)念世界上第一位程序員Ada Lovelace。Ada不僅體現(xiàn)了許多現(xiàn)代軟件的開(kāi)發(fā)原理，而且將這些原理付諸實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，Ada語(yǔ)言的使用可大大改善軟件系統(tǒng)的清晰性、可靠性、有效性、可維護(hù)性。Ada是現(xiàn)有的語(yǔ)言中無(wú)與倫比的一種大型通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的成功代表，集中反映了程序語(yǔ)言研究的成果。Ada的出現(xiàn)，標(biāo)志著軟件工程成功地進(jìn)入了國(guó)家和國(guó)際的規(guī)模。在一定意義上說(shuō)，Ada打破了John von Neumann 思維模式的桎梏，連同Ada的支持環(huán)境(APSE)一起，形成了新一派的Ada文化。它是迄今為止最復(fù)雜、最完備的軟件工具。Ada曾是美國(guó)國(guó)防部指定唯一可用于軍用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的語(yǔ)言。

Ada是怎么面世的？

1974 年時(shí)，美國(guó)國(guó)防部(DoD)意識(shí)到開(kāi)發(fā)和維護(hù)嵌入式系統(tǒng)(固化在硬件中的系統(tǒng)，如導(dǎo)彈彈導(dǎo)系統(tǒng))耗費(fèi)了過(guò)多的時(shí)間，精力和資金。
當(dāng)時(shí)，在使用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言有 450 多種，這增加了開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)以及培訓(xùn)程序員使熟悉現(xiàn)有系統(tǒng)的時(shí)間和成本。維護(hù)工作也由于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的工具（編輯器，編譯器等）而受阻。所有這些因素使 DoD 意識(shí)到它需要一門強(qiáng)大的語(yǔ)言，能被所有嵌入式電腦供應(yīng)商使用。
開(kāi)發(fā)工作始于 1975 年，當(dāng)時(shí) DoD 列舉了一系列的語(yǔ)言需求；但沒(méi)有一門現(xiàn)有語(yǔ)言指定了這些特性，因此在 1977 年，DoD 起草了一份建議，開(kāi)發(fā)一門新的語(yǔ)言。不像COBOL 這些語(yǔ)言由專門的委員會(huì)制定，新語(yǔ)言是一場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主題，在產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的評(píng)估中產(chǎn)生。
在眾多競(jìng)爭(zhēng)者當(dāng)中，有 4 家被選中以完成進(jìn)一步的工作。最終只剩下 Cii-Honeywell Bull 公司。這門語(yǔ)言被命名為 Ada。設(shè)計(jì)小組由 Jean Ichbiah 領(lǐng)導(dǎo)，對(duì)語(yǔ)言全權(quán)負(fù)責(zé)。
在 1983，Ada 成為了一個(gè) ANSI 標(biāo)準(zhǔn) ANSI/MIL-STD-1815A。此年成為一個(gè) ISO 標(biāo)準(zhǔn)。在參考手冊(cè)中定義的語(yǔ)言通常稱為 LRM 或 ARM(Ada Reference Manual)。在Ada 的相關(guān)書籍和編譯器的報(bào)錯(cuò)信息中經(jīng)常出現(xiàn)手冊(cè)內(nèi)容的引用。對(duì)于任何 Ada 站點(diǎn)，參考手冊(cè)都是推薦的；雖然很難閱讀，但它是所有 Ada 問(wèn)題的最權(quán)威解釋（一個(gè)小組正在澄清語(yǔ)言定義中已發(fā)現(xiàn)的語(yǔ)義不清的內(nèi)容）。
Ada 也經(jīng)過(guò)了一次修正，即 1995 的新的 ISO 標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)修正了 Ada83 的很多缺陷，并進(jìn)一步擴(kuò)展了它的功能（在修正工作中，有個(gè)臨時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，即 Ada9x，不少 Ada 文章是在 這段時(shí)間寫的，因此有些內(nèi)容在細(xì)節(jié)上可能與 Ada95 有所區(qū)別，但主要原理差不多）。
為了防止 Ada 編譯器的不兼容版本的擴(kuò)散，Ada Joint Program Office (控制 Ada 語(yǔ)言的執(zhí)行部門，于 1998 年 10 月 1 日關(guān)閉，見(jiàn) Ada Joint Program Office closed） 采取了不尋常的做法 – 他們注冊(cè) Ada 商標(biāo)。除非通過(guò)他們的兼容性測(cè)試，編譯器廠商不允許出售 ?Ada‘ 編譯器。這在不久以后放松了，保護(hù)協(xié)議變成了 `Validated Ada‘。因而產(chǎn)生的 Ada 確認(rèn)證書被限制在一定的時(shí)間內(nèi)并有一個(gè)期滿時(shí)間。當(dāng)時(shí)間過(guò)期后，該編譯器不能再被標(biāo)記為`Validated Ada‘ 編譯器。通過(guò)這種方式，AJPO 確保當(dāng)前市場(chǎng)上的編譯器與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)相一致。
目標(biāo)是使所有的 Ada 程序能在所有系統(tǒng)上被編譯-在這點(diǎn)上，AJPO 比其它語(yǔ)言小組做得好。

時(shí)間表

1975年4月，HOLWG工作組成立后先制訂了Strawman語(yǔ)言要求系列文檔，以祈將國(guó)防部高級(jí)語(yǔ)言的需求規(guī)劃化。8月，更新為Woodenman版;

1976年1月更新為Tinman版，1977年1月更新為Ironman版，最終于1978年6月制訂出Steelman語(yǔ)言要求系列文檔。期間工作組對(duì)眾多編程語(yǔ)言正式進(jìn)行檢討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存語(yǔ)言中并無(wú)任何一種能符合文檔規(guī)格。工作組亦曾向四個(gè)分別以紅(Benjamin Brosgol等)、綠(Jean Ichbiah等)、藍(lán)(John Goodenough等)、黃(Jay Spitzen等)為名的承包商發(fā)出聘任，請(qǐng)求他們提供發(fā)展暫新程式設(shè)計(jì)語(yǔ)言的建議。

1978年4月，紅組與綠組的建議在大眾注目下均通過(guò)并進(jìn)階。

1979年5月，Jean Ichbiah率領(lǐng)的綠組建議方案被釆納并被命名為Ada，紀(jì)念計(jì)算機(jī)程序創(chuàng)始人Ada Lovelace。

1979年6月，Ada語(yǔ)言的設(shè)計(jì)初步參考手冊(cè)由ACM在SIGPLAN Notices雜志上發(fā)表。

1979年10月，Ada語(yǔ)言在波士頓舉行了公開(kāi)測(cè)試和評(píng)估會(huì)議;因應(yīng)會(huì)議后修正的需求說(shuō)明Stoneman版文檔于1980年2月發(fā)布。

1980年7月，Ada的修訂版完成;軍事標(biāo)準(zhǔn)參考手冊(cè)于12月獲得批準(zhǔn)，并被授予Ada Lovelace出生年份數(shù)字1815命名為MIL-STD 1815。

1982年7月，Ada另一個(gè)修訂版本的參考手冊(cè)發(fā)布。

1983年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)對(duì)Ada語(yǔ)言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，Gerhard Goos和Juris Hartmanis對(duì)此最終版本進(jìn)行了說(shuō)明。

1983年4月，紐約大學(xué)采用高格別SETL的Ada/Ed編譯器首次執(zhí)行Ada語(yǔ)言驗(yàn)證，隨后多間商業(yè)機(jī)構(gòu)加入提供Ada編譯器和相關(guān)開(kāi)發(fā)工具行列。

1991年開(kāi)始，美國(guó)國(guó)防部要求所有軟件運(yùn)用必用Ada語(yǔ)言。 1997年，此規(guī)則被撤回。

Ada語(yǔ)言為什么會(huì)被廣泛運(yùn)用？

Ada語(yǔ)言最早是針對(duì)嵌入式和實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，并且在現(xiàn)今依然在這些方面廣泛使用。Ada95版，是由INTERMETRICS公司的塔克·塔夫特于1992到1995年間設(shè)計(jì)的，當(dāng)時(shí)主要是希望改進(jìn)對(duì)于系統(tǒng)、數(shù)字、財(cái)務(wù)軟件編程的支持。

Ada語(yǔ)言的重要特征就是其嵌入式風(fēng)格，模塊化設(shè)計(jì)，編譯檢查，平行處理，異常處理及泛型編程。Ada在95年加入了對(duì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的支持，包括動(dòng)態(tài)分配等。

Ada的編譯檢查主要是針對(duì)沒(méi)有分配的內(nèi)存讀寫的保護(hù)，堆棧溢出錯(cuò)誤，單個(gè)錯(cuò)誤空閑，隊(duì)列讀寫錯(cuò)誤以及其他可以避免的小問(wèn)題。這些檢查可以在為增加效率的情況下被取消，但是在編譯的時(shí)候他們卻能帶來(lái)很高的效率。同樣它也包括對(duì)程序的嚴(yán)正的設(shè)置。因?yàn)檫@些原因，它被廣泛應(yīng)用于一些非常重要的系統(tǒng)中，例如航空電子學(xué)，武器及航天飛行器的操作系統(tǒng)中。

同樣它支持很多的編譯時(shí)間檢查，這些檢查被用來(lái)避免一些錯(cuò)誤的發(fā)生。這種錯(cuò)誤往往是在其他語(yǔ)言中運(yùn)行之前難以被察覺(jué)到的，需要在源碼中加入特殊的檢查設(shè)置才能被發(fā)現(xiàn)。

Ada的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理非常安全和高規(guī)格，它類似于JAVA語(yǔ)言卻不同于C語(yǔ)言的。這種特殊功能并不需要特殊的運(yùn)行設(shè)置。盡管這種語(yǔ)言的語(yǔ)意結(jié)構(gòu)允許對(duì)于不能讀寫的目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)的碎片搜集，但是大多數(shù)運(yùn)行都不支持它。Ada卻支持有限形式基于區(qū)域的存儲(chǔ)管理。無(wú)效的讀寫常在運(yùn)行時(shí)候被檢查出來(lái)(除非這種檢測(cè)被人為關(guān)閉)并且有時(shí)候在編譯時(shí)候就被發(fā)現(xiàn)。

Ada語(yǔ)言的定義同國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的標(biāo)準(zhǔn)有很大不同，因?yàn)樗且粋€(gè)自由內(nèi)容形式的。這種做法的后果是被廣大程序員只能從它的標(biāo)準(zhǔn)化文檔(普遍認(rèn)為是Ada的參考使用手冊(cè)(ARM))尋找細(xì)節(jié)性的技術(shù)問(wèn)題，但是普遍情況是一本標(biāo)準(zhǔn)教科書卻可以在其他不同語(yǔ)言上使用。

Ada語(yǔ)言由嚴(yán)格的巴斯特范式定義，但是不適合一般人閱讀.它是第一種同時(shí)擁有IEC/ISO/美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的語(yǔ)言.其編譯器經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的審查，以確保同樣的代碼在任一編譯器上產(chǎn)生同樣的可執(zhí)行效果，并且保證并行性在代碼級(jí)可以在無(wú)操作系統(tǒng)下同樣運(yùn)行。

與 C 和 C++ 有什么不同？

由于 Ada 出生年月遲了一點(diǎn)，而且目前的操作系統(tǒng)基本上由 C，C++ 寫成，導(dǎo)致 Ada 在―平民層‖的推廣比較糟糕，至今還不是很流行，Why Ada isn‘t Popular 一文對(duì)此有比較詳細(xì)的解釋。而 Ada 愛(ài)好者們?yōu)榱孙@示 Ada 的優(yōu)越性（這種心情相當(dāng)能理解），將 Ada 與 C，C++ 做了一系列比較，其結(jié)果反正綜和指數(shù)都是 Ada 高，這方面文章有不少，如 Comparing Development Costs of C and Ada，Contrasts: Ada 95 & C++。在這里，我們只初略地了解一下 Ada 的優(yōu)勢(shì)即可，在讀者朋友接下去的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該是能從心里感受到 Ada 的優(yōu)點(diǎn)。
1. 更高的安全性、可靠性。Ada 中對(duì)于訪問(wèn)內(nèi)存、數(shù)值計(jì)算等很多方面有一些嚴(yán)格的規(guī)定，而沒(méi)有 C 和 C++ 那么自由；程序的錯(cuò)誤絕大部份能在編譯和運(yùn)行時(shí)檢測(cè)到，以至于可以不需要編譯器，另外，語(yǔ)言也包含異常特性，能方便地處理錯(cuò)誤。
2. 更高的移植性。在 Unix 和 Windows 下有 C 編程經(jīng)驗(yàn)的朋友應(yīng)該對(duì)于兼容性深有體會(huì)，很多代碼純粹是為了適應(yīng)不同的系統(tǒng)增添的，對(duì)于實(shí)際工作沒(méi)多大用處。但 Ada 的初始語(yǔ)言環(huán)境中就有了異常（約等于 Unix 下的 Signal)、任務(wù)（線程）、分布式計(jì)算、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生、寬字符集很多特性的支持，而在現(xiàn)在的具體操作系統(tǒng)中，這些特性往往隨系統(tǒng)而異。即使 Ada95 里缺少一些功能，也可以通過(guò)額外標(biāo)準(zhǔn)和函數(shù)庫(kù)來(lái)彌補(bǔ)：GDI 庫(kù)，可以用 GtkAda，在 Windows 和X 下通用；Ada 也有一個(gè) Posix 接口的標(biāo)準(zhǔn)，可以使用函數(shù)庫(kù) Florist 來(lái)調(diào)用 Posix 的函數(shù)……用戶層是大大省力—只要自己的操作系統(tǒng)上有所需的編譯器和函數(shù)庫(kù)即可。
3. 語(yǔ)法明確，基本上沒(méi)有令人混淆的地方。Ada 程序的源代碼遠(yuǎn)遠(yuǎn)比 C 或 C++ 的代碼易懂?？闯绦虻娜耸菧p輕了不少腦負(fù)擔(dān)。
4. ……
5. ……
……
總之，C 和 C++ 能做的 Ada 肯定能做，但 Ada 要省時(shí)方便的多。讀者在學(xué)習(xí) Ada之后，無(wú)需多說(shuō)也就明白了，筆者在初學(xué) Ada 時(shí)就有耳目一新的感覺(jué)，唯一的遺憾是 Ada 不流行。