Мифы об аде. Как и зачем программировать на аде в современном мире

Язык, разработанный по заказу Министерства обороны США и названный в честь первой в мире программистки Ады Лавлейс, окружают много мифов и непонимания. Ты наверняка о нем слышал, но, скорее всего, это были мифы об устаревшем, сложном и медленном языке. Однако ада активно используется для управления самолетами, поездами, космическими аппаратами и прочими интересными штуками. Давай посмотрим на язык без призмы мифов и разберемся, какую пользу мы можем из него извлечь, даже если пока не собираемся в космос.

Мифы об аде

Миф об устаревшем языке опровергается одним запросом к поисковику: последняя редакция вышла в 2012 году. Если судить о сложности языка по внешним признакам, то все тоже не так страшно: спецификация ады содержит чуть менее тысячи страниц, тогда как спецификация C++ — около 1400 страниц.

Миф о низкой производительности пошел со времен первой редакции 1983 года, когда массовому пользователю были доступны разве что ZX Spectrum и IBM PC с i8086, на которых любой современный язык был бы медленным. Ада компилируется в машинный код, и любители успешно пишут на ней для Arduino с ATmega328 и прочих микроконтроллеров.

Распространенный миф о том, что по вине ады упала ракета Ariane 5 в 1996 году, нужно рассмотреть отдельно. Ракета действительно упала из-за ошибки, но проблема была в другом: компьютер, который управлял траекторией полета, был взят из Ariane 4 без изменений, несмотря на то что Ariane 5 поддерживала более широкий диапазон траекторий. Хуже того, проверка на выход значений за возможный диапазон была намеренно отключена, поэтому, когда навигационный компьютер выдал недопустимую с точки зрения Ariane 4 команду, закончилось все предсказуемо. От этой проблемы, увы, не смог бы защитить ни один язык или какое-либо программное решение вообще. Сама Ariane 4 совершила 113 успешных полетов из 116 за свою историю, а Ariane 5 уже 96 успешных из 101.

Языки и надежность программ

Ракеты — это предельный случай требований к надежности программ, но и в куда более приземленном коде ошибки могут обойтись пользователям очень дорого. В уязвимостях вроде Heartbleed можно винить разработчиков, но разве смысл компьютеров не в том, чтобы автоматизировать нудную работу и позволить людям сосредоточиться на творческих задачах?

Ада разрабатывалась именно для написания надежных и безопасных программ. Когда говорят о безопасности, прежде всего думают, какие ограничения язык или другой инструмент накладывает на пользователя. На мой взгляд, в первую очередь нужно говорить о том, какие выразительные средства инструмент дает разработчику, чтобы точно отразить объекты реального мира в коде и определить законы их взаимодействия. Наблюдение за выполнением этих законов лучше поручить компилятору — он не устает к концу рабочего дня.

В первую очередь, конечно, инструмент не должен делать работу человека сложнее, чем она и так есть. Когда Министерство обороны США разрабатывало требования к новому языку для конкурса, в котором победила ада, они в первую очередь упомянули об этом. Документ с требованиями известен как Steelman и содержит, например, такую фразу: «Одни и те же символы и ключевые слова не должны иметь разные значения в разном контексте». Почти вся первая часть рассказывает о необходимости однозначности синтаксиса, удобочитаемости кода, определенности семантики и поведения (вспомним i++ + ++i).

Но и требования к выразительным средствам для своего времени там передовые. Любопытно, что обработка исключений и средства обобщенного программирования были еще в первой редакции, задолго до С++.

Давай напишем первую несложную программу, а потом рассмотрим, какие средства ада предоставляет, чтобы точнее выразить в коде свои намерения.

Реализации

Далеко идти за реализацией не придется: компилятор ады включен в GCC под названием GNAT (GNU New [York University] Ada Translator) и доступен на всех системах, где есть GCC.

Если у тебя Linux или FreeBSD, можешь ставить из стандартных репозиториев. В Debian/Ubuntu пиши apt-get install gnat, в Fedora — dnf install gnat.

Компания AdaCore предоставляет коммерческую поддержку для GNAT и занимается другими связанными проектами. Например, там работают над графической средой разработки GNAT Programming Studio (GPS). AdaCore является, по сути, основным разработчиком GNAT и распространяет две версии компилятора: сертифицированный GNAT Pro за деньги и GNAT Libre бесплатно, но с рантайм-библиотекой под лицензией GPLv3.

Есть еще проприетарные реализации ады вроде Irvine и Green Hills, но для пользователей вне аэрокосмической отрасли и ВПК они малодоступны и особого интереса не представляют.

Первая программа

Традиционный Hello world дает очень мало представления о языке, поэтому для первой программы мы возьмем что-нибудь более реалистичное, например алгоритм Пардо — Кнута. Дональд Кнут и Луис Трабб Пардо предложили его как раз для этой цели.

С помощью такой программы уже можно показать, как определить и заполнить массив, как написать и вызвать функцию, как использовать циклы и условия и как использовать ввод-вывод. Опять же, если Hello world у любого программиста выглядит почти одинаково, то тут уже есть возможность применить разные способы и показать разные возможности языка.

Мы немного усложним задачу и будем заодно проверять правильность ввода значения и запрашивать их заново, если ввод был некорректным. Вернее, на уровне системы типов ограничим диапазон допустимых значений и обработаем возникшие исключения.

Вот наша программа. Ее нужно будет сохранить в файл с названием pardo_knuth.adb. Несовпадение имени файла с именем основной процедуры, которая служит точкой входа, вызовет предупреждение компилятора.

Источник: xakep.ru