Читать книгу "Код. Тайный язык информатики - Чарльз Петцольд"

В 1985 году компания Digital Research, создавшая CP/M, представила систему GEM (Graphical Environment Manager, «менеджер графической среды»), компания VisiCorp, занимавшаяся распространением приложения VisiCalc, выпустила среду VisiOn, а Microsoft — версию Windows 1.0, которая быстро стала первым претендентом на победу в «войне окон». Однако только в мае 1990 года, после выпуска версии Windows 3.0, эта система обратила на себя внимание пользователей. С тех пор ее популярность значительно возросла, и сегодня Windows используется примерно в 90%. Несмотря на сходства операционных систем Windows и Mac OS, в них совершенно разные API-интерфейсы.

Теоретически графическая ОС по сравнению с текстовой требует применения только одного дополнительного аппаратного средства — графического дисплея. При этом не нужен даже жесткий диск: у первого компьютера Macintosh его не было, а система Windows 1.0 в нем не нуждалась. Версии Windows 1.0 не требовалась мышь, хотя все были согласны с тем, что это устройство значительно упрощает процесс пользования. Неудивительно, что графические пользовательские интерфейсы распространялись по мере роста производительности микропроцессоров и увеличения емкости оперативной памяти и запоминающих устройств. С функциональным обогащением графические ОС становились более ресурсозатратными: им требовалось пара сотен мегабайт на жестком диске и более 32 мегабайт оперативной памяти.

Приложения для графических ОС почти никогда не пишутся на языке ассемблера. Поначалу программы для Macintosh в основном разрабатывались на Паскале, а приложения Windows — на C. Однако программисты из центра PARC и здесь продемонстрировали совершенно иной подход. Начиная с 1972 года они занимались созданием языка Smalltalk, воплощающего концепцию объектно-ориентированного программирования.

Традиционно высокоуровневые языки программирования различают код (операторы, которые обычно начинаются с ключевого слова вроде set, for или if) и данные (значения переменных). Это различие, несомненно, коренится в архитектуре фон Неймана, где все делится на машинный код и обрабатываемые им данные.

В объектно-ориентированном программировании код и данные комбинируются в объект. Как именно данные хранятся в объекте, можно понять только по связанному с ним коду. Объекты взаимодействуют, отправляя и получая сообщения, которые содержат инструкции, запрашивающие информацию.

Объектно-ориентированные языки часто бывают удобными при написании приложений для графических операционных систем, поскольку позволяют работать с объектами на экране (например, с окнами и кнопками) с учетом того, как их воспринимает пользователь. Возьмем, к примеру, кнопку. Она имеет определенный размер и положение на экране, включает некоторый текст или маленькое изображение. Все это — относящиеся к объекту данные. Код, связанный с объектом, фиксирует факт «нажатия» этой кнопки пользователем с помощью клавиатуры или мыши и отправляет сообщение об этом событии.

Наиболее популярные объектно-ориентированные языки для персональных компьютеров — это расширенные версии таких традиционных языков типа АЛГОЛ, как C и Паскаль. Самое известное объектно-ориентированное расширение языка C — C++. (Как вы помните, в языке C два плюса соответствуют оператору инкремента.) Язык C++, разработанный в основном Бьёрном Страуструпом (род. 1950) из Bell Telephone Laboratories, сначала был реализован как транслятор, который преобразовывал программу, написанную на C++, в программу на C (хотя получавшийся в результате код на языке С был практически нечитаемым). После этого преобразования программу на C можно было скомпилировать обычным способом.

Разумеется, возможности объектно-ориентированных языков не выходят за рамки возможностей традиционных языков. Однако программирование — это деятельность, связанная с решением задач, а объектно-ориентированные языки позволяют учесть различные, часто более совершенные решения. На объектно-ориентированном языке также можно (хоть это и непросто) написать программу, компилируемую как под Mac OS, так и под Windows. Такая программа не обращается напрямую к функциям API, а вместо этого использует объекты, которые вызывают эти функции. Для компиляции программы под Mac OS или Windows нужны разные определения объектов.

Программистам, работающим на небольших компьютерах, больше не требуется запускать компилятор из командной строки. Вместо этого они используют интегрированную среду разработки (IDE), включающую все необходимые инструменты в одной удобной программе, которая работает подобно другим графическим приложениям. Кроме того, они широко применяют метод визуального программирования, в рамках которого окна программ разрабатываются в интерактивном режиме с помощью мыши для организации кнопок и других компонентов.

В главе 22 я рассказывал о текстовых файлах, которые содержат только ASCII-коды символов и получаются человекочитаемыми. Во времена текстовых операционных систем текстовые файлы были идеальным средством для обмена информацией между приложениями. Одно из важных преимуществ текстовых файлов — в них можно производить поиск, то есть программа может проверить множество файлов на наличие определенной текстовой строки. Однако когда в операционной системе появляется средство для отображения текста с использованием различных шрифтов, размеров и начертаний, возможности текстового файла внезапно оказываются неадекватными. Большинство текстовых редакторов сохраняют документы в собственном двоичном формате, а для хранения графической информации такие файлы вообще не подходят.

Например, информацию о параметрах шрифта и расположении абзацев можно закодировать вместе с текстом и получить при этом пригодный для чтения текстовый файл. Для этого нужно выбрать управляющий символ, после которого будет следовать эта информация. В формате RTF (Rich Text Format), разработанном компанией Microsoft для обмена форматированным текстом между приложениями, для выделения информации о форматировании текста используются фигурные скобки {} и обратная косая черта .

Эта концепция доведена до предела в формате текстового файла PostScript, разработанном соучредителем компании Adobe Systems Джоном Уорноком (род. 1940). PostScript — универсальный язык графического программирования, который используется в основном для печати текста и графики на высокотехнологичных принтерах.

Возможность отображения графики на экранах персональных компьютеров непосредственно проистекает из усовершенствования и удешевления аппаратных средств. Рост быстродействия микропроцессоров, уменьшение стоимости памяти, а также увеличение разрешения и цветопередачи дисплеев и принтеров способствовали быстрому развитию компьютерной графики.

Компьютерные графические изображения, как и видеодисплеи, бывают двух типов: векторные и растровые.

Векторные изображения создаются алгоритмически с помощью прямых и кривых линий, а также заполняемых цветом фигур. Векторная графика применяется в системах автоматизированного проектирования (computer-aided drawing, CAD) для создания инженерных или архитектурных чертежей. Графическое изображение такого типа может быть сохранено в формате так называемого метафайла[35]. Метафайл — обычный набор команд для рисования векторных графических объектов, обычно закодированных в двоичной форме.