Basic - Basic - Каталог статей

Бе́йсик (от BASIC, сокращение от англ. Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code — универсальный код символических инструкций для начинающих; англ. basic — основной, базовый) — семейство высокоуровневых языков программирования.

История

Предпосылки

До середины 1960-х компьютеры (ЭВМ) были слишком дорогими машинами, использовавшимися в основном для научно-технических задач, и выполнявшими задачи не в интерактивном режиме (т. н. пакетная обработка), когда общение с машиной осуществлялось через её оператора.

Языки программирования этой поры, как и компьютеры, на которых они использовались, были разработаны для работы с ними обученных технических специалистов и программистов. Поскольку машины были дорогими, то и машинное время было дорого — поэтому на первом месте стояла скорость выполнения программы (скорость счёта).

Однако, в течение 1960-х цены на компьютеры стали падать так, что даже небольшие компании могли их себе позволить; их быстродействие всё увеличивалось и наступило время, когда стало возможно организовать более эффективную непосредственную работу пользователей с компьютерами в так называемом режиме разделения времени (time-sharing).

Рождение

Бейсик был придуман в 1963 году преподавателями Дартмутского Колледжа Джоном Кемени и Томасом Куртцом, и под их руководством был реализован командой студентов колледжа. Со временем, когда стали появляться другие диалекты, этот «изначальный» диалект стали называть Dartmouth BASIC.

Бейсик был спроектирован так, чтобы студенты могли без затруднений писать программы, используя терминалы с разделением времени. Он предназначался для более «простых» пользователей, не столько заинтересованных в скорости исполнения программ, сколько просто в возможности использовать компьютер для решения своих задач не имея специальной подготовки.

При проектировании языка использовались следующие восемь принципов. Новый язык должен:

Язык был основан частично на Фортран II и частично на Алгол-60, с добавлениями, делающими его удобным для работы в режиме разделения времени и, позднее, обработки текста и матричной арифметики. Первоначально Бейсик был реализован на мейнфрейме GE-265 с поддержкой множества терминалов. Вопреки распространённому убеждению, в момент своего появления это был компилируемый язык.

Взрывной рост

Несмотря на то что язык уже использовался на нескольких миникомпьютерах, его настоящее распространение началось с его появления на микрокомпьютере Altair 8800. Многие языки программирования были слишком большими чтобы поместиться в небольшую память, которую пользователи таких машин могли себе позволить. Для машин с таким медленным носителем как бумажная лента (позднее — аудиокассета) и без подходящего текстового редактора такой небольшой язык как Бейсик был отличной находкой.

В 1975 году Microsoft (тогда это были лишь двое — Билл Гейтс и Пол Аллен, при участии Монте Давидова) выпустила Altair BASIC. Затем его версии появились на другой платформе под лицензией и скоро в использовании были уже миллионы копий и вариантов; один из вариантов, Applesoft BASIC, стал стандартным языком на Apple II. Для операционной системы CP/M был создан диалект BASIC-80, надолго определивший развитие языка.

В 1979 году Microsoft обсуждала с несколькими поставщиками компьютеров (включая IBM) лицензирование интерпретатора Бейсик на их машинах. Одна из версий (ROM BASIC) была включена в ПЗУ IBM PC — компьютер мог автоматически загружаться в Бейсик. Так как IBM не придавала тогда большого значения персональным компьютерам (основным полем её деятельности были мейнфреймы), то, вопреки своим принципам, она разрешила Microsoft продавать интерпретатор отдельно. Это сделало последнюю пионером в выпуске ПО нового поколения — не привязанного к конкретной аппаратуре и поставляемого отдельно от компьютера.

Зрелость

В этот период было создано несколько новых версий Бейсика. Microsoft продавала несколько версий Бейсик для MS-DOS/PC DOS, включая BASICA, GWBASIC (модификация BASICA, не требующая «прошивки» от IBM) и Quick BASIC. Borland, известная своим Turbo Pascal, в 1985 году выпустила Turbo Basic (англ.) 1.0 (его наследники впоследствии продавались другой компанией под именем PowerBASIC). На домашних компьютерах появились различные версии Бейсика, обычно включающие расширения для работы с графикой, звуком, команды ОС, а также средства структурного программирования. Некоторые другие языки использовали хорошо известный синтаксис Бейсика в качестве основы, на которой строилась совершенно иная система (см. например, GRASS).

Однако, начиная с конца 1980-х, новые компьютеры стали намного более сложными и предоставляли возможности (такие, как графический интерфейс пользователя), которые делали Бейсик уже не столь удобным для программирования. Бейсик начал сдавать свои позиции, несмотря на то что огромное количество его версий ещё использовалось и продавалось.

Вторую жизнь Бейсик получил с появлением Visual Basic от Microsoft. Хотя и трудно согласиться, что этот язык — действительно Бейсик (несмотря на множество привычных ключевых слов), спустя некоторое время он стал одним из наиболее часто используемых языков на платформе Windows. Microsoft создала вариант под названием WordBasic и использовала его в MS Word до появления Word 97. Вариант Visual Basic for Applications (VBA) был встроен в Excel 5.0 в 1993 году, затем в Access 95 в 1995 году, а после и во все остальные инструменты, входящие в пакет Microsoft Office. Internet Explorer 3.0 и выше, а также Microsoft Outlook, включали интерпретатор VBScript.

Бейсик используется в некоторых моделях программируемых калькуляторов. Например, он был встроен в советский калькулятор «Электроника МК-85».

Описание языка

Синтаксис языка напоминает Fortran, и многие элементы — явные заимствования из него. Язык задумывался для обучения, поэтому его конструкции максимально просты. Как и в других языках программирования, ключевые слова взяты из английского языка. Основных типов данных два: строки и числа. С появлением версии Visual Basic, а также различных его модификаций (таких как VBA), в языке появились многие другие типы данных и дополнения, типичные для современных языков программирования (например, такие как объектная модель). Объявление переменных не требует специальной секции (в отличие, например, от Паскаля). Объявление переменной — это первое её использование.

Ранние версии бейсика (такие как GWBASIC, QBasic) существенно отличаются от современных диалектов и на сегодня практически не используются.

Ранние версии

Внешний вид программ на ранних версиях Бейсика во многом определяется тем, что он предназначался для среды программирования со строчным редактором текста. В таком редакторе пользователь не имеет привычной сейчас возможности отображать весь текст на экране (в окне), перемещаться по нему в любых направлениях с помощью клавиатуры и/или мыши. В строчных редакторах пользователь для изменения строки текста должен дать команду изменения строки с заданным номером, затем ввести новый текст указанной строки. Для вставки новой строки нужно дать команду вставки, опять-таки указав номер. Вводимые строки отображаются на экране последовательно (независимо от номеров). Чтобы увидеть сделанные изменения, применяется команда вывода текста, которая выводит строки в правильном порядке (по возрастанию номеров).

Всё это отразилось в Бейсике. Каждая строка начиналась с номера. При вводе в редактор строка оказывалась в исходном тексте программы на позиции, соответствующей её номеру. Для вставки новой строки нужно было дописать строку с номером, находящимся в диапазоне между номерами двух других строк. «Раздвинуть» строки было невозможно, если требовалось вставить новую строку между строками с соседними номерами, приходилось повторно вводить эти строки с другими номерами, чтобы обеспечить разрыв в нумерации (либо применять специальную команду RENUM, которая перенумеровывала все уже введённые строки с постоянным шагом, синхронно изменяя все команды переходов). Для упрощения оперативного редактирования программы сложилась практика нумеровать строки с шагом 10 — это позволяло практически во всех случаях вставлять новые строки без изменения номеров ранее введённых. Например, чтобы добавить третью строку между строками 20 и 30, нужно было написать строку с номером 25. Типичная строка из программы на Бейсике выглядела так:

10 PRINT "Hello, World!"

Изменять вручную номера уже имеющихся строк было небезопасно, так как номера выполняли роль меток для оператора GOTO. Ранее в Бейсике были допустимы только числовые метки для этого оператора, и наличие в каждой строке уникального номера делало возможным безусловный переход к любой из них. Числовые метки и активное использование GOTO было неизбежным при программировании на Бейсике, что способствовало плохой структуре кода и в больших проектах приводило к запутыванию самих авторов. Был даже придуман шуточный термин «макаронное программирование» (spagetti code), потому что программа с частыми переходами GOTO, по мнению некоторых, напоминала тарелку со спагетти.

Признаком конца оператора служил конец строки. Чтобы на одной строке разместить несколько операторов, нужно поставить между ними двоеточие (это разрешалось не во всех реализациях языка). Имена переменных в большинстве диалектов могли состоять только из одной буквы, после которой можно было добавить одну цифру, что также не способствовало улучшению понимания кода. Для создания переменной строкового типа нужно было после имени указать знак доллара ($). Переменная без этого знака являлась числовой. Было ещё несколько модификаторов, относящихся к числовому типу: знак процента (%) — целый тип, восклицательный знак (!) — обычная точность, октоторп (#) — двойная точность (для данных с плавающей точкой, то есть дробей). Числовые модификаторы применялись не во всех версиях.

Выражения сходны с большинством других процедурных языков программирования, но в первых вариантах Бейсика их набор был довольно бедным.

Условный оператор (IF..THEN) изначально имел только одну ветвь — ветвь ELSE в нём отсутствовала и моделировалась с помощью безусловного перехода. Так, в нижеследующей программе выполняется элементарная операция — ввод числа и вывод сообщения «Отрицательное число» или «Положительное число или нуль» в зависимости от его значения:

10 INPUT I
20 IF I >= 0 THEN PRINT "Positive number or null" : GOTO 40
30 PRINT "Negative number"
40 END

Имелся оператор перехода по вычисляемой метке ON..GOTO (унаследованный от аналогичной конструкции Фортрана) — в нём после ON указывалось числовое выражение, а после GOTO — список номеров строк. Переход происходил на строку, номер которой в списке соответствовал значению выражения. Присутствуют также циклы (цикл со счётчиком FOR и цикл с предусловием WHILE).

Использование функций определяемых пользователем (участков кода, для многократного использования) было возможно двумя способами: определяемые функции и подпрограммы.

Подпрограммы не являлись аналогом функций таких языков, как Си или Паскаль, так как не имели имён и не могли принимать и/или возвращать параметры. Параметры и результаты передавались через глобальные переменные (все переменные в ранних версиях Бейсика были глобальными). Подпрограммы писались обычно в конце модуля, с нумерацией заведомо большей, чем планируемое количество строк (к примеру, нумерация блока подпрограмм могла начинаться с 5000, даже если в программе была пара сотен строк). Подпрограммы не имели заголовков и имён, и ничем не отличались от любого другого участка кода. Вызов подпрограммы осуществлялся с помощью ключевого слова

GOSUB 
<метка>

. Это практически клон GOTO, за исключением одного: возврат в точку вызова происходил автоматически, при достижении в подпрограмме ключевого слова RETURN. GOSUB, как и GOTO, только способствовали плохой структуре кода, так как отследить выполнение программы, содержащей большое количество безусловных переходов и подпрограмм, было сложной задачей.

Отсутствие возможности давать подпрограммам имена (и вызывать по ним), невозможность передачи параметров, отсутствие локальных переменных, использование только числовых меток в больших проектах вызывало путаницу в коде и очень затрудняло отладку.

В некоторых диалектах Бейсика имелась возможность загрузить файл с кодом непосредственно при выполнении программы (текущий при этом выгружался) оператором CHAIN. Это была одна из самых полезных возможностей языка, так как она позволяла разбить большой проект на модули, вызывая их в порядке необходимости.

Редактора кода в ранних версиях как такового не было. При запуске интерпретатора Бейсика, запускался диалоговый режим ввода команд. Для работы в этом режиме были предусмотрены специальные команды, которые не являлись операторами самого языка (их нельзя было включить в код программы). Это команды по управлению средой ввода, такие как: LIST <диапазон строк> — вывод листинга программы на экран (LLIST — на принтер),

SAVE
 <имя файла>

— сохранение текста программы в файл,

LOAD
 <имя файла>

— загрузка кода в память и т. д. Запуск программы производился вводом команды RUN. В большинстве интерпретаторов Бейсика в нижней части экрана была строка с этими (и другими) командами.

Если команда начиналась с номера строки (метки), она запоминалась в памяти как часть вводимой программы. Если строка оператора вводилась без номера, она выполнялась сразу же, после нажатия клавиши ↵ Enter . В качестве первых уроков обучающимся на Бейсике предлагалось поэкспериментировать с таким режимом, когда результат выполнения выражения был виден сразу. Например, если находясь в режиме диалога ввести строку PRINT 2+2 и нажать ↵ Enter , на экране отобразится результат сложения.

Для редактирования уже введённой строки в большинстве реализаций нужно было перепечатать её полностью. Удаление строк производилось командой DELETE <диапазон строк>. Команда RENUM — позволяла восстановить шаг 10 в нумерации строк. Часто возникала ситуация, что штатного шага 10 для будущих строк не хватало (так как такой шаг позволяет добавить лишь 9 строк между требуемыми) и тогда команда RENUM была необходимой (все строки перенумеровывались с шагом 10, и соответствующим образом корректировались строки с GOTO под новую нумерацию строк).

Для выполнения программы на Бейсике использовалась передача имени файла с кодом программы интерпретатору в командной строке. В этом случае, после загрузки кода команда RUN (начать выполнение программы) вызывалась автоматически.

10 CLS 'Очистка экрана
20 PRINT "Добро пожаловать!" 'Заголовок в первой строке
30 'Цикл, выводящий линию под заголовком, на всю ширину экрана 
40 FOR I=1 TO 80
50 PRINT "=";
60 NEXT I
65 'Ввод символьных данных от пользователя (комментарий добавлен после ввода нижних строк)
70 INPUT "Имя: ",N$
80 INPUT "Фамилия: ",S$
90 INPUT "Отчество: ",T$
95 'Вырезаем копию первых символов из имени и отчества
100 N2$=LEFT$(N$,1)
110 T2$=LEFT$(T$,1)
120 'Выводим результат
130 PRINT "Ваше имя кратко: ";S$;" ";N2$;". ";T2$;"."
140 INPUT "Повторить программу? (Y/N) ",U$
150 IF U$="Y" THEN GOTO 10
160 END

Точка с запятой выполняет функцию подавления перехода на новую строку после оператора PRINT. Ключевое слово END означает завершение программы. Оно необязательно, в его отсутствие программа завершалась после исполнения последнего оператора, но было полезно в случаях, когда имелась секция подпрограмм, либо программа имела несколько возможных точек завершения (в последнем случае либо в каждой такой точке ставили END, либо END был один, а на него делались переходы в других местах).

Поздние версии

Одним из наиболее распространённых вариантов языка Бейсик стала реализация интерпретатора QBASIC корпорации Microsoft. Долгие годы она включалась как бесплатное приложение, входящее в операционные системы MS-DOS и ранних Windows. Особо следует выделить довольно мощные графические и звуковые возможности QBASIC, позволяющие программировать на этом языке даже игры.

Basic поздних версий (начиная с Borland Turbo Basic и Microsoft Visual Basic) резко отличается от ранних вариантов. Фактически, это новый язык, который во многом ближе к Фортрану или Паскалю, чем к исходному Basic’у. Основные изменения версий 1990-х годов состоят в следующем:

Практически все недостатки, присущие ранним версиям языка, были исправлены, и программирование на современных диалектах Бейсика мало отличается от использования других языков и сред (например, таких, как Delphi). Оборотной стороной процесса модификации Basic является то, что язык стал гораздо объёмнее и сложнее, его освоение требует больше времени и усилий.

# Lang "fb"
Dim As String n,s,t,n2,t2
Cls : Print "Добро пожаловать!" 'Заголовок в первой строке
Do
 'Цикл, выводящий линию под заголовком, на всю ширину экрана
 For i As Integer=1 To LoWord(Width)
 Print "=";
 Next i
 'Ввод символьных данных от пользователя
 Input "Имя: ",n
 Input "Фамилия: ",s
 Input "Отчество: ",t
 'Вырезаем копию первых символов из имени и отчества
 n2=Left(n,1)
 t2=Left(t,1)
 'Выводим результат
 Print "Ваше имя кратко: "; s; " "; n2; ". "; t2; "."
 Print "Повторить программу? (y/n) "
Loop While LCase(Input(1))="y"
End 0

Существует множество современных реализаций компилятора Basic. В состав платформы Microsoft .NET входит компилятор Visual Basic .NET — в этой реализации язык был снова кардинально пересмотрен, и в текущем состоянии он практически совпадает по набору возможностей c языком C#, отличаются только детали синтаксиса и ключевые слова.

Помимо написания «полноценных» программ, Бейсик широко применяется как основа для различных скриптовых языков (например, макросы в пакете Microsoft Office пишутся на диалекте VBA).

Мощные реализации интерпретатора Бейсик применены в новейшмх зарубежных графических микрокалькуляторах. Они насчитывают свыше 400 инструкций, в их числе инструкции по работе с довольно развитой графикой и даже с встроенной системой компьютерной математики на основе системы Derive. Такие микрокалькуляторы, например TI-89, TI-92 и др. фирмы Texas Instruments (США).

Критика

Бейсик подвергается жёсткой критике за то, что его простота и бесструктурность поощряют порочные методики и привычки программирования, которые могут быть уместны при создании малых программ, но способны привести к краху крупных проектов.

Одной из «визитных карточек» Эдсгера Дейкстры стало высказывание: «Студентов, ранее изучавших Бейсик, практически невозможно обучить хорошему программированию. Как потенциальные программисты они подверглись необратимой умственной деградации». Однако, это высказывание цитируется вне контекста, в котором Дейкстра подверг критике и многие другие популярные в то время языки.

Кроме того, критики Бейсика часто игнорируют тот факт, что он создавался в качестве отнюдь не инструмента профессиональной разработки сложных программ, а средства, с помощью которого студенты-непрограммисты смогут писать простейшие программы. Если же говорить о современных диалектах и реализациях Бейсика, то они далеко ушли от первоначальной формы языка, являются более структурированными и сопоставимы по возможностям с такими языками, как Си, Паскаль и т. п. (например, в FreeBASIC запрещены неявные объявления переменных, операторы GOTO^{[источник не указан 146 дней]}, GOSUB и другие методы, ведущие к плохой структурированности программ).

Стандарты

Производители

В разное время интерпретаторы BASIC выпускались различными организациями, компаниями, фирмами, как за рубежом, так и в СССР: