Командный интерпретатор
Содержание
Введение 3
Языки программирования 4
Виды программ – трансляторов 6
Виды компиляторов 7
Командный интерпретатор 11
Заключение 15
Список
литературы 16
Введение
Прогресс компьютерных
технологий определил процесс появления новых
Языки программирования
Программирование для универсальных компьютеров прошло большой путь развития от программирования в машинных кодах до применения современных интегрированных систем написания программ, отладки и программирования микроконтроллеров. В настоящее время исходный текст программы пишется на одном из языков программирования.
Сами языки программирования в свою очередь делятся на две группы:
- языки программирования "высокого" уровня
- языки программирования "низкого" уровня.
К языкам программирования
"низкого" уровня относятся языки
- Язык программирования рассчитывается на все случаи жизни, поэтому в большинстве случаев человек мог бы написать программу короче (исключив не нужные в данном конкретном случае проверки или защиты).
- Программист не видит к чему приводит использование тех или других операторов языка программирования, поэтому может выбирать операторы, не оптимальные как с точки зрения длины машинного кода программы, так и с точки зрения быстродействия программы.
- Программист не использует подпрограммы там, где они могли бы сократить объём программы, так как на языке программирования высокого уровня это всего один или несколько операторов.
Первый из этих
пунктов постепенно утрачивает своё значение
с появлением всё более совершенных трансляторов.
Третий пункт тоже решается тем же путём
при применении различных видов оптимизаторов,
входящих в состав компилятора. Однако
в большинстве случаев оптимизатор не
может определить одинаковые действия,
если они отличаются хотя бы одной командой.
Кроме того, оптимизатор работает только
в пределах одного модуля!
Виды программ – трансляторов
Процесс
преобразования операторов исходного
языка программирования в машинные коды
микропроцессора называется
Рисунок
1. Классификация
программ-трансляторов
языков программирования.
Существует
два больших класса программ-трансляторов:
Виды компиляторов
Программы-компиляторы
бывают оценочные и профессиональные.
Оценочные или учебные компиляторы позволяют
написать простейшие программы для конкретного
процессора и определить подходит ли процессор
для тех задач, которые предстоит решать
в процессе разработки устройства. Конечно,
если программа очень проста, то можно
весь программный продукт написать на
оценочном компиляторе. Оценочные компиляторы
позволяют транслировать одиночный файл
исходного текста программы. Иногда такие
компиляторы позволяют включать в процесс
трансляции содержимое отдельных файлов
специальной директивой. В результате
работы оценочного компилятора сразу
получается исполняемый или загрузочный
модуль программы, поэтому такие компиляторы
называются компиляторы с единой трансляцией.
Профессиональные
трансляторы позволяют производить
трансляцию исходного текста программы
по частям. Это позволяет значительно
сократить время трансляции исходного
текста программы, так как не нужно транслировать
весь текст программы, а можно транслировать
только ту часть программы, которая менялась
после предыдущей трансляции.
Кроме того, каждый программный модуль
может писать отдельный программист. Это
позволяет сократить время написания
программы. Даже в том случае, если программу
пишет один человек, время написания программы
сокращается за счёт использования готовых
отлаженных и оттранслированных программных
модулей. В таких компиляторах процесс
трансляции программы разбивается на
два этапа: трансляция программного модуля
и связывание программных модулей в единую
программу. Поэтому такие компиляторы
называются компиляторами с раздельной
трансляцией.
Оценочные компиляторы обычно предлагаются
бесплатно фирмами - производителями микроконтроллеров.
Только фирма Intel предложила в своё время
профессиональный пакет разработки программ
- язык программирования PLM-51 в состав которого
входит профессиональный язык программирования
ASM-51. Профессиональные компиляторы разрабатываются
и продаются отдельными фирмами. Для микроконтроллеров
семейства MCS-51 получили известность продукты
таких фирм как FRANCLIN, IAR, KEIL. В состав современных
средств написания и отладки программ
для микроконтроллеров обычно входят
эмуляторы процессоров или отладочные
платы, текстовый редактор, компиляторы
языка высокого уровня (чаще всего "C")
и ассемблера, редактор связей и загрузчик
программы в отладочную плату. Все программы
обычно объединены интегрированной средой
разработки программного проекта, позволяющую
поддерживать один или несколько программных
проектов.
Писать компилятор приходится чаще, чем
обычно думают. Практически всякая большая
система включает в себя входной язык
- от примитивного до весьма сложного.
Вспомним хотя бы dBASE - это ведь не язык
программирования, а система баз данных.
На нее даже программы пишутся. А раз нужен
входной язык, то бывает нужен и компилятор.
И часто нужен быстро. Конечно, всякий
предпочтет компактный, быстрый, хорошо
оптимизирующий компилятор, но далеко
не всякому понравится такой компилятор
писать.
Чтобы писать сложные, эффективные и быстрые
компиляторы, есть много рецептов. Но здесь
речь пойдет не о них. Как написать компилятор
просто - вот в чем вопрос! Ведь такой компилятор
и короче, и отлаживается легче. Здесь
не будет каких-то хитрых алгоритмов, позволяющих
достигать чудес эффективности или каких-
то особенных способов организации данных.
Увы, с этими способами одна проблема:
заставить их работать может только чудо.
А в этой статье - только практические
рекомендации, а работают они надежно!
Модельный компилятор. Лучший способ понять,
как писать компилятор - написать его самому.
Лучший способ объяснить это - предъявить
текст программы. Вот мы и предлагаем статью-программу.
Впрочем, ее можно читать и не заглядывая
в листинг, но при этом вы много потеряете.
Компилятор написан на Паскале, выходной
язык - Паскаль, входной язык прост до идиотизма. Читатели,
владеющие с языком Паскаль, узнают и во
входном языке знаковые конструкции. Наш
модельный компилятор состоит из четырех
частей: сканер, блок таблиц имен, основная
часть компилятора и семантические подпрограммы.
В том или ином виде эти части можно встретить
в любом компиляторе. Сканер - это глаза
компилятора, который обращается к тексту
программы только через него. Сканер читает входной
файл и избавляет остальные части копилятора
от необходимости следить за каждым входным
символом. В таблице имен хранится информация
о переменных программы. Обращение к ней
осуществляется в основном через процедуры
блок таблицы имен.
Среди
всех конструкций, воспринимаемых компилятором,
есть минимальные, и которые уже не несет
смысла делить на части. Например: идентификатор,
число, строка, ключевое слово. Они называются
лексемами. Компилятору нет нужды разбираться
в их структуре. Кстати, в описании старого,
доброго Алгола-60 использовался термин
иероглифы, то есть нечто такое, что можно
обозначить значком. Но у компьютера всего-то
256 символов - и приходится писать, например,
"procedure". А посему идея следующая:
отдельная процедура считывает программу
из файла, выделяет оттуда лексемы и передает
их основной части компилятора. А той до
текста программы уже нет никакого дела.
Такаяподпрограмма называется сканером.
В языке SIMPLE существуют пять видов лексем
(pис.2): ключевые слова, идентификаторы,
числа, спецсимволы и нечто в квадратных
скобках. По поводу первых четырех типов,
кажется, все ясно - см. рисунок. А пятый,
последний - это наша хитрость. Дело в том,
что компиляция выражений - это вопрос
особый, и ему будет посвящена следующая
статья. Поэтому, пользуясь тем, что выходной
язык у нас Паскаль, мы перекладываем эту
задачу на плечи компилятора с Паскаля.
А чтобы у нас не возникало проблем - информацию,
которые мы просто переписываеми в выходной
файл, не разбираясь в его внутренней структуре,
заключаем в квадратные скобки.
Посмотрим
на текст программы (Пример 1. Сканер).
Основная процедура сканера - Scan. Вызывая
ее, мы получаем очередную лексему. Мы
можем даже считать ее аналогом процедуры
ввода - со странного устройства, которое передает
внутрь компьютера лексемы. Процедура
Scan по первом символу лексемы определяет,
что за лексема нас сейчас ждет, и вызывает
"специализированную" процедуру,
которая только этим типом лексем и занимается.
Единственная загвоздка здесь - ключевые
слова путаются с именами. Поэтому они
считываются вместе, а уж потом одно отделяются
от другого. Обратим внимание на вспомогательные
процедуры GetCh и UngetCh. Процедура GetCh заменяет
сиволы перевода строки и табуляции на
пробелы и пропускает лишние пробелы (так
получается, что несколько пробелов подряд
эквивалентны одному). Процедура UngetCh используется,
если мы погорячились" и считали "лишний"
символ. Тогда с помощью этой процедуры
можно сказать: "Возьми обратно!"
Процедура GetCh выдаст в следующий раз тот
же символ.
Таблица Имен
Когда
человек пишет свою программу или разбирается
в чужой, ему нужно держать в голове кое-какую
информацию. Но машина железная, у нее
головы нет. Поэтому необходима структура
данных, которая про каждую переменную
хранила бы определенную информацию. Эта
структура называется таблицей имен. Без
нее не обходится ни один компилятор.
Таблица имен действительно похожа на
таблицу. Она состоит из "строк" - ячеек
таблицы имен, которые могут содержать
информацию об одной простой переменной,
например, переменной целого типа. (Обычно
эти ячейки называют записями таблицы
имен, но здесь сознательно используется
другой термин, чтобы не было путаницы
с языком SIMPLE). Посмотрим на рис.3. Там изображена
структура нашей таблицей имен. Проще
всего, когда переменная - целого типа.
Для нее нужно хранить всего ничего - имя
и тип (integer). В реальных, больших компиляторах,
впрочем, есть еще кое-что - ее адрес, например.
Но мы, слава Богу, компилируем в Паскаль!
С записями будет посложнее. Даже в голове
у нас они хранятся не целиком, а как нечто,
сложенное из кусочков. А к чему должно
быть ближе то, что хранится в таблице
имен? Наверное, к тому, что хранится в
голове, а не на бумаге. Но в одну ячейку
таблицы имен может поместиться информация
максимум об одной переменной. Поэтому
сейчас наша задача - "раскидать"
по
ячейкам информацию о структуре записи.
Это можно сделать разными способами.
Здесь выбран следующий. На любую переменную
- i,j,u и т.д. - заводим одну запись таблицы
имен. Если эта переменная - запись, то
в поле Fields пишется ссылка на описание
структуры ее полей. В данном случае ссылка
- просто номер ячейки таблицы имен, содержащей
заголовок этого описания.
Описание структуры записи представляет собой заголовок и еще несколько - по одной на каждое поле - ячеек. Каждая из этих ячеек (в том числе и заголовок) содержит в поле Ref номер ячейки для следующего поля записи. Ячейка для последнего поля содержит в поле Ref ноль. Это означает "Дальше полей нет!". Если же поле записи снова запись, то соответствующая этому полю ячейка содержит в поле Fields ссылку на описание структуры полей.
Первые
MaxKey записей таблицы имен на самом деле
не имена, а ключевые слова. Имена и ключевые
слова вообще очень легко перепутать.
Поэтому если имя будет найдено в таблице
имен, но в записи с номером не большим,
чем MaxKey, то это на самом деле не имя, а
ключевое слово. Можно, конечно, завести
для ключевых слов отдельный список, но
так, как сделано здесь, проще.
- Недостаток компилятора – трудоёмкость трансляции языков программирования, ориентированных на обработку данных сложных структур, часто заранее неизвестной или динамически меняющейся во время работы программы. Тогда в машинный код приходиться вставлять множество дополнительных проверок, анализировать наличие ресурсов операционной системы, динамически их захватывать и освобождать, формировать и обрабатывать в памяти компьютера сложные объекты, что на уровне жестко заданных машинных инструкций осуществить довольно трудно, а для задачи почти невозможно.
С
помощью интерпретатора, наоборот,
допустимо в любой момент остановить
программу, исследовать содержимое
памяти, организовать диалог с пользователем,
выполнить сколь угодно сложные
преобразования и при этом постоянно
контролировать состояние окружающей
программно - аппаратной среды, благодаря
чему достигается высокая надёжность
работы. Интерпретатор при выполнении
каждого оператора проверяет множество
характеристик операционной системы и
при необходимости максимально подробно
информирует разработчика о возникающих
проблемах. Кроме того, интерпретатор
очень удобен для использования в качестве
инструмента изучения программирования,
так как позволяет понять принципы работы
любого отдельного оператора языка.
В реальных системах программирования
перемешаны технологии и компиляции и
интерпретации. В процессе отладки программа
может выполняться по шагам, а результирующий
код не обязательно будет машинным – он
даже может быть исходным кодом, написанном
на другом языке программирования (это
существенно упрощает процесс трансляции,
но требует компилятора для конкретного
языка), или промежуточным машинно-независимым
кодом абстрактного процессора, который
в различных машинных архитектурах станет
выполнять с помощью интерпретатора или
компилировать в соответствующий машинный
код.
Командный интерпретатор
Операционная система
Задачи администрирования системы обычно
решаются в текстовом режиме. Основным
посредником между пользователем и системой
в текстовом режиме является командный
интерпретатор. Вкратце его роль можно
охарактеризовать так: интерпретатор
должен постоянно ожидать ввода команд
пользователя и при их получении выполнять
соответствующие действия, как правило,
выражающиеся в вызове других программ. В
действительности роль интерпретатора
гораздо шире, он обладает значительным
набором самых разнообразных возможностей,
призванных сделать взаимодействие пользователя
с компьютером предельно эффективным.
ОС Linux использует несколько различных
видов интерпретаторов. Наиболее распространенными
среди них являются:
sh. Bourne Shell. Прообраз командных интерпретаторов сегодняшнего дня. В современных Linux-системах sh представляет собой символическую ссылку на файл bash;
bash. Bourne-Again SHell. Основной командный интерпретатор ОС Linux. Представляет собой развитие ash и sh. Поддерживает богатый язык написания скриптов, удобный интерфейс для редактирования командной строки, автопродолжение команд и множество других полезных возможностей;
tcsh. C Shell. Расширенная версия интерпретатора C Shell, использующегося в BSD-системах. Поддерживает функцию автозавершения текста и расширенные возможности редактирования;
zsh. Очень развитый командный интерпретатор, объединяющий в себе возможности csh, bash с дополнительными, такими как: улучшенная поддержка автопродолжения, более развитые возможности редактирования, расширенные файловые шаблоны и ряд других;
nash. Not A SHell. Предельно облегченная оболочка, предназначенная для интерпретации сценариев в linuxrc файлах, при загрузке с виртуального диска initrd. Не позволяет работать пользователю в интерактивном режиме.
Отличительной особенностью программ
интерпретаторов, являются две буквы
sh, в конце их имени (от англ. shell — оболочка,
командный интерпретатор). Как работает
командный интерпретатор?
Интерпретатор большую часть времени
проводит, ожидая команды пользователя.
При этом он выводит на экран приглашение,
напоминающее это:
[user@hostdir]
По умолчанию приглашение содержит информацию
об имени пользователя, имени компьютера
и текущем каталоге. Завершающим символом
является $ или # в зависимости от того,
обладает ли пользователь, от имени которого
запущен интерпретатор, привилегиями
супер пользователя (#) или нет ($). Формат
приглашения можно настроить при помощи
переменной командного интерпретатора
PS1. После того как пользователь ввёл команду,
командный интерпретатор анализирует
ее и выполняет соответствующие действия.
Если команда является именем внешней
программы, управление передается ей.
Если это наименование внутренней команды
интерпретатора, он сам знает что делать
— выполняются действия соответствующие
введенной команде. После того как команда
выполнена, управление возвращается назад
интерпретатору. Команда может выполняться
в фоновом режиме. Для этого после ее названия
нужно поставить символ & амперсанд.
В этом случае, управление сразу же возвращается
интерпретатору, команда при этом продолжает
выполняется. При ее завершении на экран
будет выдано информационное сообщение
об этом. Самые значительные усилия интерпретатор
прилагает для того, чтобы проанализировать
команду и выполнить те действия, которые
требует от него пользователь. Разные
программы предлагают разные возможности,
но большинство из них обеспечивают следующий
необходимый минимум:
- Файловые шаблоны. Специальные метасимволы, необходимые для описания групп файлов;
- Перенаправление. Механизм, обеспечивающий взаимодействие несвязанных между собой программ: данные, поступающие с выхода одной программы попадают на вход другой.
- Переменные интерпретатора. Командный интерпретатор использует переменные как временное хранилище данных, необходимое ему для нормальной работы: например, переменные могут использоваться в скриптах интерпретатора или для передачи настроек. Переменные также обеспечивают удобный доступ к среде окружения программ.
- Скриптинг. Команды могут не вводится пользователем в интерактивном режиме, а считываться из заранее подготовленного файла. Это облегчает многократное исполнение одинаковых или схожих между собой действий. Интерпретаторы развивают эту идею, позволяя обрабатывать не просто последовательность подряд идущих команд, а целые сценарии, содержащие конструкции алгоритмических языков программирования: циклы, ветвления, функции.
Ввод командной строки
Командный интерпретатор bash делает
редактирование командной строки предельно
эффективным. Ввод строки осуществляется
быстро и точно. Для выполнения этих требований
bash обладает несколькими особенностями: Мощный
и гибко настраиваемый интерфейс редактирования
командной строки;
- История команд;
- Авто продолжение.
- Редактирование
Командный интерпретатор bash предоставляет
очень богатый интерфейс для ввода и редактирования
командной строки. Интерфейс в значительной
мере повторяет интерфейсы таких текстовых
редакторов как vi и emacs. Поддерживаются
команды быстрого перемещения, удаления,
вставки, управления историей, автозавершения,
макрокоманды и многие другие.
Перечисленные привязки к клавишам не
являются жесткими. Интерфейс может быть
гибко настроен с помощью библиотеки GNU
readline. Интерпретатор bash поддерживает более
сотни встроенных команд, облегчающих
редактирование
История команд
Все команды, введенные пользователем
в интерпретаторе bash, сохраняются. Перечень
ранее введенных команд называется историей.
После того как нажимается клавиша Enter,
команда записывается в историю. Если
при этом размер списка истории слишком
велик (максимальный размер определяется
переменной HISTSIZE), первая команда из него
удаляется. При завершении работы bash история
сохраняется в файле, а в начале его работы
— восстанавливается.
Если команда раньше была введена, ее можно
не вводить полностью, а просто выбрать
из списка истории. Наиболее простые команды
для передвижения по списку истории: клавиши
вверх и вниз для перехода соответственно
к предыдущему и следующему элементу истории.
[Предостережение] Предостережение
Первая команда это первая команда в списке
истории, т.е. первая введенная команда.
Последняя — последняя команда в списке,
последняя введенная команда.
Комбинации клавиш для управления историей.
вверх
Извлечь предыдущую команду из списка
истории и передвинуться на одну команду
назад
вниз
Извлечь следующую команду из списка истории
и передвинуться на одну команду вперед
PageUp
Перейти к началу списка истории и извлечь
первую введенную команду
PageDown
Перейти к концу списка истории, т.е.
к строке, которая сейчас редактируется
Ctrl-r
Обратный поиск в истории. Просматриваются
все строки, начиная с последней, и сравниваются
с искомым текстом
Ctrl-s
Прямой поиск в истории. Просматриваются
все строки, начиная с первой, и сравниваются
с искомым текстом
Meta-Ctrl-y
Вставить первый аргумент последней
введенной команды (второе слово в строке)
Meta-.
Вставить последний аргумент последней
введенной команды (последней слово в
строке)
Ctrl-o
Принять на выполнение введенную строку
и перейти к следующей команде в списке
истории (при нажатии Enter осуществляется
переход в конец списка)
Авто продолжение
Авто продолжение (авто дополнение,
авто завершение — англ. autocompletion) является
чрезвычайно удобной способностью bash.
После того как набраны первые символы
имени, нажатие клавиши Tab заставляет bash
показать возможные варианты окончания
набранного слова. Если вариант только
один, bash использует его и автоматически
завершает слово. Если вариантов несколько,
bash выводит их все на экран. Если вариантов
слишком много, bash предварительно спросит,
стоит ли выводить их все? Наконец, если
варианты завершения слова отсутствуют,
bash издаст звуковой сигнал. Это хороший
повод подумать о том, что при наборе слова,
вероятно, уже допущена ошибка. По умолчанию
bash автопродолжает названия команд, имена
файлов, а при использовании в начале имени
специальных символов еще и имена пользователей
(~), название хостов (@) и имена переменных
($). Для авто продолжения имени команды
bash просматривает названия встроенных
команд и предопределенных алиасов, если
совпадений не найдено — имена всех файлов
в каталогах с исполняемыми файлами. Кандидатами
на завершение считаются имена всех исполняемых
файлов, которые начинаются также как
и вводимое имя.
Заключение
Изобретение
языка программирования высшего
уровня позволило нам общаться с
машиной, понимать её (если конечно
Вам знаком используемый язык), как
понимает американец немного знакомый
с русским языком древнюю азбуку
Кириллицы. Проще говоря, мы в нашем
развитии науки программирования пока
что с ЭВМ на ВЫ. Поверьте мне это
не сарказм вы только посмотрите как развилась
наука программирования с того времени,
как появились языки программирования,
а ведь язык программирования высшего
уровня, судя по всему ещё младенец. Но
если мы обратим внимание на темпы роста
и развития новейших технологий в области
программирования, то можно предположить,
что в ближайшем будущем, человеческие
познания в этой сфере, помогут произвести
на свет языки, умеющие принимать, обрабатывать
и передавать информации в виде мысли,
слова, звука или жеста. Так и хочется назвать
это детище компьютеризированного будущего:
«языки программирования "высочайшего"
уровня». Возможно, концепция решения
этого вопроса проста, а ближайшее будущее
этого проекта уже не за горами, и в этот
момент, где нибудь в Запорожье, Амстердаме,
Токио или Иерусалиме, перед стареньким
133MHz горбится молодой, никем не признанный
специалист и разрабатывает новейшую
систему искусственного интеллекта, которая
наконец-то позволит человеку, с помощью
своих машинных языков, вести диалог с
машиной на ТЫ. Размышляя над этим, хочется
верить в прогресс науки и техники, в высоко
- компьютеризированное будущее человечества,
как единственного существа на планете,
пусть и не использующего один, определенный
разговорный язык, но способного так быстро
прогрессировать и развивать свой интеллект,
что и перехода от многоязыковой системы
к всеобщему пониманию долго ждать не
придется. Завершить свой труд хорошо
бы на такой оптимистичной ноте, но нет,
напоследок хочется процитировать человека,
фрагменты работы которого, в виде информации
о языке Си, вам уже попадались на страницах
этого текста:
Единственный способ изучать новый язык
программирования – писать на нём программы.
- Командный менеджмент
- Командный стиль работы как фактор эффективности совместной деятельности
- Командный стиль управления. Работа в группе
- Командообразование
- Командообразование
- Командообразование
- Командообразование
- Командно-административная система управления в России
- Командно-административная экономика
- Командно-административные системы
- Командные высоты
- Командные методы организации совместной деятельности. Подходы к мотивации персонала на развитие команды
- Командные принципы
- Командные принципы руководства
