История языков программирования: от Objective C к Swift
Чтобы отказаться от языка программирования, на котором уже ведется коммерческая разработка, и начать учить новый, программистам нужны серьезные основания. Но история ИТ-индустрии знает много случаев, когда выбор за них делало время, и переход происходил как бы сам по себе.
Что заставило множество разработчиков перейти на Objective C? Что сейчас заставляет отказаться от него и выбрать Swift?
Objective C является расширением языка Си, в который были добавлены новые возможности для объектно-ориентированного подхода программирования. Язык использует объектную модель Smalltalk. Полностью совместим с языком программирования Си. Компания Apple долгое время использовала Objective C как основной язык программирования для разработки своих продуктов.
Создателями Objective C являются Брэд Кокс и Том Лав. Они начали работать над ним в начале1980-х годов, когда еще были сотрудниками телекоммуникационной компании ITT Corporation. Примерно в то же время Кокс и Лав познакомились с языком программирования Smalltalk. Кокса тогда занимали проблемы повторного использования программного кода.
Вследствие увеличения объема кода в проектах и сложностей его поддержки, с 1960х начинает образовываться новая, объектно-ориентированная парадигма программирования, разбившая программы на еще более мелкие составляющие — типы данных.
Каждый объект является переменной определенного программистом типа данных (так называемого класса). Определение такого специального пользовательского типа данных (класса) заключается в двух вещах: определении набора данных (инвариантов, членов) и набора подпрограмм (методов), которые будут их обслуживать.Основным преимуществом объектно-ориентированного подхода стала возможность создавать новые классы на основе уже написанных (добавлять инварианты и методы, переопределять методы, использовать определенные в базовом классе методы как свои), названное наследованием.
Набор методов представляет собой интерфейс для взаимодействия с инвариантами.
OOPC
Брэд Кокос быстро понял, что Smalltalk не подойдет для решения задач в ITT Corporation: совместимость с языком С для них была критична. Однако Кокс решил модифицировать препроцессор для С в сторону Smalltalk.
Модификация эта состояла в добавлении новых синтаксических конструкций и специальном препроцессоре для них (который, проходя по коду преобразовывал их в обычные вызовы функций С), а также новой библиотеке времени выполнения (эти вызовы обрабатывающей). Таким образом, изначально Objective C воспринимался как надстройка над C. В каком-то смысле это так и до сих пор: можно написать программу на чистом С, а после добавить к ней немного конструкций из Objective C (при необходимости), или же наоборот, свободно пользоваться С в программах на Objective C. Кроме того, все это касается и программ на С++.
То, что получилось, Кокс назвал «OOPC» — Object-Oriented Pre-Compiler. В 1982 году Лав устроился в Schlumberger Research и получил возможность приобрести коммерческую версию Smalltalk-80. Это помогло им в дальнейшей работе над Objective C. В итоге в Objective C была реализована возможность создавать объекты и работать с ними.
Целью Кокса было создание языка, поддерживающего концепцию software IC, подразумевающей возможность собирать программы из готовых компонентов (объектов), подобно тому как сложные электронные устройства могут быть собраны из набора готовых интегральных микросхем. При этом язык должен быть простым и основанным на языке С, чтобы облегчить переход разработчиков на него.
Одной из целей было также создание модели, в которой сами классы являются полноценными объектами, поддерживалась бы интроспекция и динамическая обработка сообщений. Любому объекту можно послать любое сообщение. Объект может вместо обработки сообщения переслать его другому объекту для обработки (делегирование), в частности, так можно реализовать распределённые (то есть находящиеся в различных адресных пространствах и даже на разных компьютерах) объекты.
Привязка сообщения к соответствующей функции происходит на этапе выполнения.
Язык Objective C поддерживает работу с метаинформацией — так, на этапе выполнения можно узнать класс объекта, список его методов (с типами передаваемых аргументов) и instance-переменных, проверить, является ли класс потомком заданного и поддерживает ли он заданный протокол и так далее.
NeXT
В 1986 году Кокс опубликовал книгу Object-Oriented Programming, An Evolutionary Approach, в которой разместил описание своего языка программирования, разобрал проблему повторного использования кода и указал преимущества Objective C при ее решении. Лав и Кокс также создали компанию Productivity Products International (PPI), который должен был помочь монетизировать компилятор Objective C с библиотеками классов. Далее фонд был переименован в StepStone.
В 1988 году компания NeXT Software лицензировала язык Objective C, усовершенствовала его библиотеки и добавила новые — AppKit и Foundation Kit. На их основе позднее была создана среда разработки NEXTSTEP.
В 1992 к усовершенствованию языка и компилятора подключились разработчики проекта GNU в рамках проекта OpenStep. С тех пор GCC поддерживает Objective C.
Не добившись успеха на рынке в качестве производителя компьютеров, компания NeXT переключило все свое внимание на создание и продажу средств разработки ПО.
20 декабря 1996 года компания Apple купила NeXT Software, а среда разработки NEXTSTEP стала основной средой разработки для будущей основной версии операционной системы Apple — OS X.
После покупки NeXT, Apple взяла их SDK (компилятор, библиотеки, IDE) за основу для своих дальнейших разработок. IDE для разработки кода получила название Xcode, а для GUI — Interface Builder. Фреймворк Cocoa для GUI разработок (и не только) на сегодня является наиболее значимой средой разработки программ на Objective C.
В 2007 году компания Apple презентовала обновленную версию языка и назвала его Objective C 2.0, данная версия языка является актуальной в настоящее время. Используется в разработке Apple OS X, iOS.
Swift
В 2014 году компания Apple представила новый язык программирования — Swift. Он стал самым быстрорастущим языком программирования в истории.
«С открытием исходного кода Swift разработчики всего мира могут вносить свой вклад в этот язык программирования и делать его доступным на новых платформах, — сказал тогда Крейг Федериги, старший вице-президент Apple по программному обеспечению. — Эффективность и простота Swift дадут молодым программистам стимулы к обучению, к тому же теперь они смогут распространять свои идеи повсюду: от мобильных устройств до облачных систем».
Создатель языка Swift — Крис Латтнер. Он пришел в Apple в 2005 году. Там он занимался разработкой LLVM. Apple использовала LLVM для того, чтобы изменить способ использования Objective C при создании приложений.
LLVM (Low Level Virtual Machine) — это универсальная система анализа, трансформации и оптимизации программ или, как её называют разработчики, «compiler infrastucture».Крис Латтнер курирует все инструменты разработчиков Apple: все, с помощью чего создаются программы для телефонов, планшетов и компьютеров Apple, как сторонними разработчиками, так и инженерами компании. Будучи аспирантом университета штата Иллинойс, он создал своего рода средства для разработчика под названием LLVM, которые сегодня лежат в основе Xcode.
Латтнер также использовал LLVM в качестве основы для Swift. Эти два продукта специально были созданы для работы в тандеме.
Над Swift он начал работать летом 2010 года. Латтнер держал это в секрете полтора года. Он создавал Swift в свободное от основной работы время.
Через полтора года он рассказал о проекте топ-менеджерам Apple. Высоко оценив работу Латтнера, они направили ему в помощь нескольких разработчиков. Однако проект был все еще окутан ореолом таинственности. Даже люди, косвенно принимавшие участие в создании языка и помогавшие Крису, были сильно удивлены, над чем именно он работал. Еще через полтора года проект Латтнера попал в список главных направлений компании, а команда разработчиков существенно расширилась.
По мнению Apple, язык Swift имеет все шансы изменить ИТ-индустрию.
2 июня 2014 года компания выпустила тестовую версию для сторонних разработчиков и программистов. Apple позиционирует это язык как более быстрый и эффективный способ создания программ для iPhone, iPad и Mac.
Расширение аудитории
Языку программирования необходимо несколько лет, чтобы стать популярным хотя бы в узких кругах энтузиастов. Достаточно показательна ситуация с языком Go, который компания Google представила еще в 2009 году. Над Go работали лучшие умы (Кен Томпсон и Роб Пайк), однако и по сей день прикладываются немалые усилия для его популяризации. Однако Apple делает все, чтобы Swift стал исключением и последовал примеру языков Java и C# в 1990-х и начале 2000-х соответственно.
Swift создан для среднестатистического программиста. На языке можно писать даже самые простые приложения, а наделенный довольно умными инструментами, язык предлагает эффективный способ учиться написанию самостоятельно. Но главная причина будущей популярности языка кроется в другом. Сотни тысяч разработчиков сегодня создают приложения для устройств Apple, используя Objective C. Устройства Apple пользуются большой популярностью, а значит эти разработчики продолжат создавать для них приложения, но уже на Swift. По мнению Apple, он значительно лучше и эффективнее, чем Objective C.
3 декабря 2015 года компания открыла исходный код Swift. Всемирное сообщество разработчиков — от создателей приложений до компаний и учебных заведений — может развивать Swift и оптимизировать язык, чтобы сделать его доступным на новых вычислительных платформах.
«Не было никакого реального стимула использовать Google Go» — говорит Пол Янсен, который отслеживал прогресс различных языков программирования в течение около пятнадцати лет. «Swift отличается наличием стимула».
В рейтинге TIOBE Swift занимает 14-ю позицию. За год он поднялся на 3 позиции. Язык Go переместился с 95 позиции на 20, что очень впечатляет. А Objective C опустился с 6 места на 15. Таким образом, можно сказать, что Swift технически обошел своего предшественника.
Сегодня на GitHub, популярном хранилище разработок с открытым исходным кодом, более 2500 проектов используют Swift.
Swift — это не просто язык, это язык, который тесно связан со всем, что требуется разработчику для работы. Сюда входит не только интегрированная среда разработки, но и многие другие инструменты (например, отладчик), которые уже знакомы каждому разработчику Apple.
Swift быстр (скорость реализации некоторых алгоритмов в 3,9 раза больше, чем на Python) и лаконичен (разработчики избавились от многословности Objective C). Ещё одно важное нововведение — это возможность писать код и видеть результаты в режиме реального времени.
До этого на протяжении долгого времени процесс создания программного продукта и сам продукт были разделены, и из-за этого программисты должны были тратить много времени на проверку и оптимизацию кода. В Swift они могут вносить поправки и сразу видеть результат. Это значит, что разработчики смогут быстрее проверять в деле свои концепты и в целом быстрее создавать приложения.
P.S. Apple не первая компания, которая выпустила новый язык программирования в недавнем прошлом. Это уже сделали Facebook, Google и Mozilla. К чему это приведет — покажет время.
