Pascal — алгоритмічна мова програмування універсального призначення. Існують діалекти мови з підтримкою об'єктно-орієнтованого програмування. В 1990 році було затверджено стандарт ISO 7185:1990, «Pascal», та ISO 10206:1990 «Extended Pascal».
Історія виникнення і особливості мови
Першим компілятором мови Pascal став ETH Pascal, створений у 1970-му. Назва ETH походить від назви німецької назви технічного університету Цюриха (), де компілятор було розроблено. Творцем мови став Ніклаус Вірт. Наприкінці того ж року Вірт оприлюднив перший офіційний опис мови, синтаксису та семантики. Нова версія мови побачила світ у 1972 році. Тоді ж Вірт та його англійський колега Чарльз Ентоні Гоар випустили аксіоматичний опис мови Pascal.
У 1969 році Вірт доручив розробку компілятора одному зі своїх студентів (Е. Марм'є). На той час Марм'є володів лише Фортраном і писав компілятор виключно цією мовою. Після написання компілятора його переписали на самому Паскалі. Як згадував потім Вірт, вибір Фортрана був серйозною помилкою, бо у ньому не можна адекватно представляти складні структури даних компілятора Pascal, що лише заплутувало програму.
Наступна спроба створення компілятора (1970 року) почалася з чіткого формулювання опису на самому Паскалі. Синтаксичний аналіз нового однопрохідного компілятора реалізовувався за допомогою рекурсії. Команду розробників склали: У. Амман, Е. Марм'є, Р. Шилд. Після того як компілятор було написано на ще нереалізованій мові, Шилд поїхав додому, де протягом двох тижнів уручну транслював програму в допоміжну низькорівневу мову. У середині 1970 року компілятор ETH Pascal був готовий.
ETH Pascal був цікавий насамперед тим, що став він однією з перших реалізацій мов високого рівня, написаних на самій собі, на два роки випередивши компілятор Сі. У 1973 році була створена абстрактна Pascal-машина (P-машина), яка виконувала спеціальний P-код. Щоб вирішити проблему сумісності компілятора, Вірт вирішив скористатися перевіреними часом методами інтерпретації. Найвідомішими з рішень, які передували P-коду, можна назвати реалізацію мови Snobol-4 (Р. Грісволд, у 1967 році), де як код абстрактної машини використовувалася мова SIL (System Implementation Language).
Початкова мета розробки мови диктувалася потребою інструмента «для навчання програмуванню як систематичній дисципліні». Pascal належить до Algol-подібних мов програмування, оскільки використовує семантику Алголу. Однак Pascal мав суттєве удосконалення — жорстку типізацію. Це означало, що присвоювання можна було виконувати лише для змінних, що належать до одного типу (одночасно вказувались правила, за якими типи вважались однаковими). Це удосконалення суттєво покращило стиль програмування, оскільки значну частину помилок вдавалось виявити ще на етапі компіляції — що збільшувало надійність програм.
Однак мова розроблялась як дослідницький проект і первісний Pascal був мало придатний для написання великих проектів, оскільки програму не можна було скласти з кількох програмних частин — просто не було передбачено такої можливості. Але ця мова програмування швидко завоювала популярність у навчальних закладах при вивченні програмування. А коли з'явились діалекти мови, де можливим було окреме компілювання програмних частин — Pascal став засобом написання великих програмних систем.
Існує ряд об'єктивних причин, які обумовили видатний успіх мови Pascal. Серед них у першу чергу потрібно вказати такі: Мова в природній і елегантній формі відбила найважливіші сучасні концепції технології розробки програм. Завдяки своїй компактності, концептуальній цілісності й ортогональності понять, а також вдалому оригінальному опису, запропонованому автором мови, Pascal виявився дуже легким для вивчення й освоєння. Незважаючи на відносну простоту мови, вона виявилась придатною для дуже широкого спектра застосунків, у тому числі для розробки дуже великих і складних програм, наприклад, операційних систем. Pascal дуже технологічний для реалізації практично усіх, у тому числі і нетрадиційних, машинних архітектур. Стверджується, що розробка Pascal-транслятора «майже» не перевищує за трудомісткістю гарної дипломної роботи випускника вишу. Мова Pascal стандартизована в багатьох країнах, а у 1983 році було прийнято міжнародний стандарт (ISO 7185:1983).
Turbo Pascal та Borland Pascal
Загальні відомості
Однією з найпоширеніших реалізацій мови Pascal став створений компанією Borland Turbo Pascal (пізніше — Borland Pascal, а потім — Delphi). Turbo Pascal — розширення американського стандарту (ANSI Pascal), яке враховує архітектурні особливості MS-DOS та MS Windows і постачалося зі значними за обсягом і різноманітності пакетами стандартних процедур. Такі принципові нововведення, як апарат модулів і об'єктно-орієнтовані засоби полегшували конструювання великих програмних систем на основі технології модульного програмування.
Компілятор Turbo Pascal працював за однопрохідною схемою, реалізував функції редагування зв'язків, формував на виході готовий до виконання код. Компілятор здійснював широкий набір локальних оптимізацій (згортання констант, виключення невикористовуваного коду і зайвих даних, оптимізація операцій і т. п.), що сприяло високій ефективності кінцевих програм.
Система Turbo Pascal була інтегрованим середовищем (IDE), яке містило низку компонентів, що в сукупності підтримували роботу зі створення програм. Система містила універсальний текстовий редактор, компілятор вхідної мови, редактор зв'язків і вбудований символьний зневаджувач. Багатовіконний інтерфейс із розвиненою системою меню і досконалою довідковою системою забезпечував високу продуктивність праці програміста.
Borland Pascal 7 компілював програми для DOS та ОС Windows 1.0, Windows 2.0, Windows 3.x, а також містив низку додаткових утиліт та компіляторів на кшталт: Turbo Pascal for Windows (TPW), Borland Pascal for Windows (BPW), редактор ресурсів (іконок, графічних файлів, курсорів тощо) та інші.
Компілятори Turbo Pascal 7.0 та Borland Pascal 7.x Інтерфейс користувача набув іншого вигляду. Програма компілюється в машинні команди для процесорів 8086, 8088, 80186, 80188, 80286, 80386 (BP 7.0/7.01) та сумісних із ними. Обробку чисел із рухомою комою можливо компілювати як в інструкції співпроцесорів (8087, 80187, 80287 чи сумісних з ними), так і в команди емуляції.
Алфавіт мови Ідентифікатори у мові Pascal формуються з латинських літер A-Z, a-z, цифр 0-9 та знаку підкреслення («_»). Також використовуються спеціальні символи : + — * / = < > [ ], () ; { } $ ^ # . Будь-який ідентифікатор має починатися з латинської літери або символу «підкреслення» (), виключення становлять лише мітки. На відміну від Сі, в Паскалі не враховується регістр літер.
Службові слова Службове слово являє собою неподільне утворення, зміст якого фіксований мовою. Службові слова не можна використовувати як ідентифікатори. Коментарі в коді програми оформлюються фігурними дужками {коментар} або ж сполученням звичайних дужок із зірочкою (*коментар*).
Зарезервовані слова and, asm, array, begin, case, const, constructor, destructor, div, do, downto, else, end, exports, file, for, function, goto, if, implementation, in, inherited, inline, interface, label, library, mod, nil, not, object, of, or, packed, procedure, program, record, repeat, set, shl, shr, string, then, to, type, unit, until, uses, var, while, with, xor, absolute, assembler, export, external, far, forward, index, interrupt, near, private, public, resident, virtual.
Використання імен псевдомасивів Port, PortW, Mem, MemW, MemL не викликає помилки, але унеможливлює їх подальше застосування.
Структура програми Враховуючи те, що для імен можна застосовувати тільки латинські літери, всі назви параметрів подані англійською.
Умовні позначення: <>— обов'язковий параметр; []— необов'язковий параметр.
Опис директив (макросів):
{$<directive><switch>, <directive><switch>,..}
Місце опису директив (макросів) є довільним. Деякі директиви мають більш, ніж одне значення. Наприклад: $I <filename.pas> та $I<switch>; $L<switch> $L<filename.obj>.
Більшість директив має однакову форму запису, але є й винятки, на кшталт: $M <value>, <value>, <value>; $IFDEF <name>; $ELSE; $INC.
Приклад: {$A-,B-,D+,E-,F-,G-,I-,L+,N+,O-,P-,Q+,R-,S+,T-,V+,X+,Y+} {$M 16384,0,655360} {$I i8042.pas} var f: File; begin Assign(f, 'file'); {$I-} Reset(f, $200); {$I+} if IOResult<> 0 then Rewrite(f, $200); end.
Назва програми (ім'я головного модуля): program <name>[(input, output)];
Приклад: {$X+} program t80c187;
function New: ByteBool; begin end;
begin t80c187.New; New; end.
Створення відкомпільованих модулів unit new; interface implementation end.
Підключення відкомпільованих модулів uses <unitNam0>, <unitNam1>,.. ; Порядок підключення оверлейних модулів інший, та здійснюється за допомогою директиви $O.
Приклад: uses crt, dos, vbe30; var screen: Text;
begin Crt.AssignCrt(screen); AssignCrt(screen); end.
Опис міток Мітка— ціле число від 0 до 9999. label <number0>, <number1>,..;
Приклад: label 0, 9999;
begin 0: goto 9999; 9999: goto 0; end.
Опис констант const <name0>=<value>; <name1>=<value>,.. ;
Опис статичних змінних const <name3>:<type>=<value>; <name4>:<type>=<value>,.. ; Якщо статична змінна описана в процедурі або функції, то після виклику останньої стек для змінної не резервується (місце вже є в самому коді), що дозволяє заощадити час.
Опис нових типів (в тому числі процедурних і функційних), структур та об'єктів type <name_0>= record end; <name_1>= <type or range>; <name_2>= object[(father's name)] [private] <variables or methods> [public] <variables or methods> end;
Опис змінних var <name0>, <name1>,.. : <type or range>; var <name3>, <name4>,.. : Byte absolute <segment: offset>;
Приклади: type Pointer= record case Byte of $00: (ofs, seg: Word); $01: (fulladdr: LongInt); end;
_RGBA= record red, green, blue: Single; alpha: Single; end;
_VideoBuffer= array [16*12] of _RGBA;
_Beer= (BEST, BESTER, MORE);
_Element= ^_List;
_List= record prev: _Element; data: _Beer; next: _Element; end;
_SimpleProc= Procedure; _ByteFunc= Function: Byte;
_New= object private right, bottom: Integer; procedure Destroy;(*or destructor..*) public left, top: Integer; width, height: Word; procedure Create;(*or constructor..*) procedure Free; end;
_Newest= object(_New) procedure Create; procedure Free; end;
const CNT= $40; svar_0: _Beer= MORE; svar_1: Byte= 0; svar_0_addr: Pointer= (ofs: Ofs(svar_0); seg: Seg(svar_1)); svar_1_addr: Pointer= (fulladdr: LongInt(@svar_1));
var counter: _Beer; temp0, temp1, temp2: 0..Byte('2'); a: array [0..0] of array [Byte] of Byte; b: array (.0..0, Byte.) of Word;(*(.= [ .)= ]*) intVar: Word; proc: Procedure (const BITS: Byte); float10: Extended; float4: Single; divZeroErrorAddr: LongInt absolute $0000: $0000; mode: LongInt absolute $0040: $0049; crtMode: LongInt absolute mode;
procedure _New.Create; assembler; asm end;
procedure _New.Destroy; assembler; asm end;
procedure _New.Free; begin end;
procedure _Newest.Create; begin inherited Create; end;
procedure _Newest.Free; begin inherited Free; end;
begin end.
Опис процедур та функцій (конструкторів та деструкторів) procedure <identifier> [parameters]; [directives] function <identifier> [parameters]: <type>; [directives]
Приклад: const test: Word= $0001;
var procCall: Procedure (var DATA); temp: Byte;
procedure SwitchLowBytes(var DATA); far; begin temp:= Byte(Ptr(Seg(DATA), Ofs(DATA)+ 1)^); Byte(Ptr(Seg(DATA), Ofs(DATA)+ 1)^):= Byte(Ptr(Seg(DATA), Ofs(DATA))^); Byte(Ptr(Seg(DATA), Ofs(DATA))^):= temp; end;
procedure switch_low_bytes(var data); type _bytes: array [0..1] of Byte;
begin temp:= _bytes(data); _bytes(data):= _bytes(data); _bytes(data):= temp; end;
begin procCall:= SwitchLowBytes; WriteLn(test); procCall(test); WriteLn(test); switch_low_bytes(test); WriteLn(test); end.