Smalltalk

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Smalltalk

Семантика:	объектно-ориентированная
Тип исполнения:
Появился в:	1980 г.
Автор(ы):	Алан Кэй, Дэн Ингаллс, Xerox PARC
Типизация данных:	динамическая
Основные реализации:	Squeak, VisualWorks, GNU Smalltalk
Диалекты:	отсутствуют
Создан под влиянием:	Simula, Sketchpad, Lisp
Оказал влияние на:	ObjC, Self, Java, Dylan, AppleScript, NewtonScript, Python, Ruby

Smalltalk (произносится [смо́лток]) — объектно-ориентированный язык программирования с динамической типизацией, разработанный в Xerox PARC Аланом Кэйем, Дэном Ингаллсом, Тедом Кэглером, Адель Голдберг, и другими в 1970-х годах. Язык был представлен как Smalltalk-80 и с тех пор широко используется. Smalltalk продолжает активно развиваться и собирает вокруг себя преданное сообщество пользователей.

Smalltalk оказал большое влияние на развитие многих других языков, таких как: Objective-C, Actor, Java и Ruby. Многие идеи 1980-х и 1990-х по написанию программ появились в сообществе Smalltalk. К ним можно отнести рефакторинг, шаблоны проектирования (применительно к ПО), карты Класс-Обязанности-Взаимодействие и экстремальное программирование в целом. Основатель концепции WikiWiki, Вард Каннингем, также входит в сообщество Smalltalk.

Содержание

1 Основные идеи Smalltalk’а
2 История
3 Здравствуй мир
- 3.1 Простой пример
- 3.2 Объектно ориентированный пример
4 Реализации
5 Ссылки

[править] Основные идеи Smalltalk’а

Основными идеями Smalltalk’а являются:

«Всё — объекты». Строки, целые числа, логические значения, определения классов, блоки кода, стеки, память — всё представляется в виде объектов. Выполнение программы состоит из посылок сообщений между объектами. Любое сообщение может быть послано любому объекту; объект-получатель определяет, является ли это сообщение правильным, и что надо сделать, чтобы его обработать.
Всё доступно для изменения. Если вы хотите изменить интегрированную среду разработки, вы можете сделать это в работающей системе, без остановки, перекомпиляции и перезапуска. Если вам необходима в языке новая управляющая структура, вы можете добавить её. В некоторых реализациях вы можете также изменить синтаксис языка или способ работы сборщика мусора.
Динамическая типизация — это означает, что вы не указываете типы переменных в программе, что делает язык гораздо лаконичней. (Как объяснено выше, является ли операция правильной, определяет объект-получатель, а не компилятор).
Model-view-controller (MVC) шаблон структуры пользовательского интерфейса. (В последнее время используют и другие концепции реализации пользовательского интерфейса — например, Morphic в Squeak и Pollock в VisualWorks).
Dynamic translation: современные коммерческие виртуальные машины компилируют байткоды в машинные коды для быстрого выполнения.

Smalltalk также использует другие современные идеи:

Сборка мусора встроена в язык и незаметна разработчику.
Программы Smalltalk’а обычно компилируются в байткоды и выполняются виртуальной машиной (ВМ), что позволяет выполнять их на любом оборудовании, для которого существует ВМ.

Одной из неожиданных особенностей Smalltalk’а является то, что традиционные конструкции: if-then-else, for, while, и т. д. не являются частью языка. Все они реализованы с помощью объектов. Например, решение принимается с помощью посылки сообщения ifTrue: логическому объекту, и передаёт управление фрагменту кода если логическое значение истинно. Есть всего три конструкции:

посылка сообщения объекту;
присваивание объекта переменной;
возвращение объекта из метода;

и несколько синтаксических конструкций для определения литеральных объектов и временных переменных.

Чтобы лучше понять, как работает механизм обмена сообщениями, можно представить каждый объект как веб-сервер, отвечающий на запросы. При этом, на запросы можно просто выдавать заранее предопределённый ответ, аналог этому — выдача веб-страницы, расположенной по определённому пути; можно перенаправить запрос-сообщение другому объекту, аналог — прокси-сервер; изменить запрос по определённым правилам, аналог — техника url rewriting. Если для реакции на сообщение нет предопределённого метода, то вызывается метод #doesNotUnderstand:, так же, как веб-сервер открывает страницу с сообщением об ошибке, если задан несуществующий путь к веб-странице.

Следующий пример показывающий нахождение гласных в строке иллюстрирует стиль Smalltalk’а. Символ ( | определяет переменные, : определяет параметры, а символы [ и ] можно, для начала, воспринимать, как аналог фигурных скобок { и } в С-подобных языках:

| aString vowels |
aString := 'This is a string'.
vowels := aString select: [:aCharacter | aCharacter isVowel].

В последней строке посылается сообщение select: с аргументом в виде блока кода. Дальше идёт код в суперклассе Collection который выполняет работу:

| newCollection |
newCollection := self species new.
self do: [:each |
    (aBlock value: each)
        ifTrue: [newCollection add: each]].
^newCollection

Он отвечает на сообщение путём перебора своих элементов (это метод do:) выполняя код aBlock для каждой буквы; когда выполняется aBlock (aCharacter isVowel) он создаёт логическое значение, которому затем посылается ifTrue:. Если это значение true, буква добавляется в возвращаемую строку. Из за того что select определён в абстрактном классе Collection, мы также можем использовать его так:

| rectangles aPoint|
rectangles := OrderedCollection
  with: (Rectangle left: 0 right: 10 top: 100 bottom: 200)
  with: (Rectangle left: 10 right: 10 top: 110 bottom: 210).
aPoint := Point x: 20 y: 20.
collisions := rectangles select: [:aRect | aRect containsPoint: aPoint].

[править] История

Smalltalk был создан группой исследователей возглавляемой Аланом Кэйем в исследовательском центре Xerox PARC. Первая реализация, известная как Smalltalk-71, была создана за несколько месяцев как результат спора о том, что язык программирования, основанный на идее посылки сообщений, подсказанной Симулой, должен реализовываться на «странице кода». Более поздняя версия, действительно использованная для исследовательской работы, известна сейчас как Smalltalk-72. Его синтаксис и модель исполнения сильно отличались от современного Smalltalk’а, настолько, что его надо рассматривать как другой язык.

После существенных переработок которые зафиксировали несколько сторон семантики выполнения для увеличения эффективности, была создана версия известная как Smalltalk-76. В этой версии добавились наследование, синтаксис более близкий к Smalltalk-80, и среда разработки включающую большинство инструментов знакомых сейчас Smalltalk-ерам.

В Smalltalk-80 были добавлены метаклассы, что делало фразу «всё объекты» истинной путём связывания с индивидуальными классами свойств и поведения (например, поддержки различных способов создания экземпляров). Smalltalk-80 был первой версией доступной за пределами PARC, сначала как Smalltalk-80 Version 1, розданной небольшому количеству компаний и университетов для «экспертной оценки». Позже (в 1983) общедоступная реализация, известная как Smalltalk-80 Version 2, стала доступна как образ (независимый от платформы файл содержащий объекты) и спецификации виртуальной машины.

Сейчас существует две реализации Smalltalk, являющихся прямыми потомками Smalltalk-80. Это Squeak и VisualWorks. Как выглядел Smalltalk-80 можно увидеть на скриншоте. Образ Smalltalk-80 version 2 запущен на Hobbes, виртуальной машине ST-80 реализованной на VisualWorks.

[править] Здравствуй мир

[править] Простой пример

Transcript show: 'Здравствуй, мир!'

Этот пример показывает две стороны Smalltalk’а.

Первое, это «посылка сообщения». В Smalltalk’е все вычисления производятся путём посылки сообщений объектам. В данном случае, сообщение это «show: 'Hello, world!'», и оно посылается «Transcript». Для обработки этого сообщения будет вызван метод Transcript’а «show:», который должен рассмотреть свой аргумент (строку 'Hello, world!') и отобразить этот аргумент на transcript’е. (Заметьте, что у вас должно быть открыто окно Transcript, чтобы увидеть результат.)

Второе, этот пример показывает основной синтаксис посылки сообщения в Smalltalk’е: <ПОЛУЧАТЕЛЬ СООБЩЕНИЯ> <ПРОБЕЛ> <СООБЩЕНИЕ>. В отличие от C++, нет точек после получателя, и нет скобок вокруг аргументов.

[править] Объектно ориентированный пример

[править] Определение класса

Object subclass: #MessagePublisher
    instanceVariableNames: ''
    classVariableNames: ''
    poolDictionaries: ''
    category: 'Smalltalk Examples'

Это простое определение класса с определением именем и категории. Часто среда разработки будет предоставлять вам большую часть кода из этого примера.

[править] Определение метода

publish
    Transcript show: 'Hello, world!'

Это определение метода с именем «publish». Тело метода такое же как в простом примере.

[править] Вызов

MessagePublisher new publish

В данном примере создаётся экземпляр MessagePublisher («MessagePublisher new»), затем ему посылается сообщение «publish». Обратите внимание, что, для создания объекта, используется не ключевое слово языка (как в C++, Java, C#), а посылается обычное сообщение «new» к классу «MessagePublisher». Сообщения для создания объектов иногда переопределяют. Например некий абстрактный класс может в ответ на «new» возвращать экземпляр одного из своих конкретных классов.