LeterZP
8.6 KiB
Warning
К сожалению, данная лекция на данный момент не доведена до завершения, и в ней отсутствуют некоторые моменты. Недостающие материалы будут дополнены позже.
Содержание
Парадигмы
Парадигма - набор концепций и абстракций, определяющих стиль структурирования программы.
Парадигма задает "основную единицу" программы, а также выражение потока управления, параллельно с этим работая с состоянием программы определенным образом. Каждый язык программирования использует одну или несколько парадигм.
До 1957 года код писался напрямую в машинных кодах. Созданный в это время Fortran стал первым массовым языком высокого уровня, закрепив императивный стиль. В 1958 году Lisp ввел функции как данные, а также рекурсию, что закрепило функциональную парадигму. (История создания)
При этом не стоит путать парадигмы с такими вещами, как процедурное программирование (в рамках императивной парадигмы, с акцентом на процедурах как единицах декомпозиции), структурное программирование (в рамках императивной парадигмы), паттерны проектирования (типовые решения в ООП), архитектурные стили (REST, микросервисы), мультипоточность и асинхронность.
Есть пара советов, в связи с которыми можно выбрать основную парадигму для задачи. Но редко бывает, что задача решается исключительно одной парадигмой, поэтому чаще всего в проекте есть основная парадигма, а остальные используются "точечно", там где нужно.
Но парадигма - лишь абстракция, в конце концов все становится машинным кодом, а процессор знает лишь инструкции - ему плевать на парадигмы. Парадигма - инструмент мышления и реализации кода.
Императивная парадигма
Суть императивной парадигмы - напрямую приказывать программе делать что-то. Основная абстракция - состояние программы и ее изменение. Ничего не делается само по себе: каждое действие программы руководствуется прописанными инструкции.
Ассемблер - предельный случай императивности. В нем нет скрытых механизмов: все делается ровно по инструкции. Каждое действие физически отражается в компьютере: изменение регистров, смена выполняемой инструкции и так далее.
Объектно-ориентированная парадигма
Основная абстракция - объект: данные и поведение над ними объединены вместе. Основные принципы ООП: инкапсуляция, наследование и полиморфизм.
Есть два способа переиспользоать код в программе: наследование и композиция. Наследование - отношение "является", композиция - отношение "содержит". В индустрии закрепилось правило: "предпочитайте композицию наследованию". Это пошло из-за хрупкости наследования: одно изменение в классе-предке может сломать всех потомков, о существовании которых можно даже не догадываться.
Функциональная парадигма
Основная абстракция -функция как знаечние первого класса. Нет изменяемого состояния - результат зависит только от входных аргументов.
Логическая парадигма
Программа - это набор фактов и правил логического вывода, а вычисление - поиск ответа на вопрос, при этом программа сама ищет путь выполнить задачу, а если не получается - возвращается назад. Программист описывает лишь то, что является истинным, а не как это вычислить.
Машинная модель вычислений
Регистры
Регистры общего назначения - самая быстрая память процессора для текущих операндов. На x86-64 - 16 64-битных регистров общего назначения, а также 2 регистра служебного назначения. Регистр - ограниченный ресурс, их нельзя путать с бесконечным количеством перемнных.
Память
Стек
Система команд
У процессора есть система команд, это самые базовые команды работы с процессором и регитсрами. Выполнение программы на самом базовом уровне - небольшой цикл: взять адрес инструкции, выполнить ее, передвинуться на одну инструкцию ниже и повторить все по новой.
Способы исполнения программы
Способ исполнения - не парадигма, один язык может иметь разные реализации.
Компиляция
Компиляция - перевод всего текста программы заранее в машинный код (традиционно в него).
Интерпретация
Интерпретация - исполнение построчно специальной программой.
JIT
JIT - гибрид двух способов, сначала интерпретирует код, а после "горячие" участки компилирует.