Реализация Метаязыковой Абстракции Для Поддержки ООП Средствами Языка Си

Abstract

1 Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО), г. Санкт-Петербург, 197101, Россия В данной работе демонстрируется использование макроопределений высшего порядка для реализации поддержки объектно-ориентированной парадигмы программирования в языке C89 без расширений. Выбор парадигмы программирования является важной задачей, предшествующей реализации программы. В рамках объектно-ориентированной парадигмы программирования описывается широкий класс задач. Многие распространенные высокоуровневые языки общего назначения, такие как C++, C#, Java, предоставляют поддержку этого программирования. Однако применение языков, поддерживающих объектно-ориентированное программирование, не всегда технически возможно из-за отсутствия средств разработки под целевую платформу, в частности, компилятора. Так, например, для предметноориентированных процессоров (ASIP) зачастую предоставляется только компилятор языка Си как наиболее распространенного низкоуровневого языка программирования. Кроме того, относительно небольшой размер языка, а также его близость к языку ассемблера позволяют быстро реализовать компилятор для новой архитектуры. Вместе с тем препроцессор языка Си позволяет за счет создания системы макроопределений высшего порядка реализовать сложную логику генерации кода, выходящую за рамки тривиального заполнения шаблона значениями параметров макроопределения.В статье с помощью примеров исходного кода показана реализация инкапсуляции, наследования и полиморфизма. Инкапсуляция делает невозможным обращение к непубличным методам и полям класса извне уже в момент компиляции. Особое внимание авторы уделяют типобезопасности генерируемого кода: введение наследования не означает еще большее ослабление правил типизации языка Си.Результаты исследования предполагают применимость такого подхода для реализации программ, эффективно использующих объектно-ориентированное программирование, при разработке на языке Си в случае невозможности использования современных объектно-ориентированных языков.Ключевые слова: язык Cи, препроцессор, объектно-ориентированное программирование, метапрограммирование, макрос. При написании программы важно определить адекватную задаче парадигму программирования. Это может быть программирование от состояний, объектно-ориентированное, декларативное и т.д. Выбор парадигмы, с помощью которой решение задачи будет описано максимально естественно и лаконично, позволяет быстрее создавать более надежные программы за счет уменьшения сложности процесса написания кода и времени на его отладку. В мире широко распространены языки, как предполагающие следование определенным парадигмам (Smalltalk, ML), так и поддерживающие множество парадигм (C#, Java, OCaml и др.). В то же время лишь для небольшого количества языков существуют компиляторы для большинства различных аппаратных и программных целе-вых платформ, так как разработка эффективных кросс-компиляторов, особенно языков высокого уровня, является достаточно трудоемкой задачей.Весьма интересны...