کتاب اصول طراحی و پیاده سازی زبان های برنامه سازی

کتاب اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌سازی (بررسی حداقل ۷۰ زبان برنامه‌نویسی) نوشته‌ی رمضان عباس‌نژادورزی ، محبوبه فتاحی و علی گرگانی فیروزجائی اثری آموزشی در حوزه‌ی علوم رایانه و مهندسی نرم‌افزار است که نشر فناوری نوین آن را منتشر کرده است. این کتاب بر پایه‌ی سرفصل درس «اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌ها» در رشته‌های مرتبط با کامپیوتر نوشته شده و تلاش کرده است نگاه خواننده را از «استفاده‌ی صرف از یک زبان» به «تحلیل و طراحی زبان» ارتقا دهد. نویسندگان با تکیه‌بر مفاهیم نظری مانند نحو ، معناشناسی ، سیستم نوع ، مدل‌های محاسباتی و مدیریت حافظه از یک‌سو و فرایندهای عملی مانند ساخت کامپایلر ، مفسر و ماشین مجازی از سوی دیگر ، تصویری نسبتاً جامع از پشت‌صحنه‌ی زبان‌های برنامه‌نویسی ارائه کرده‌اند. ساختار کتاب فصل‌به‌فصل پیش می‌رود؛ از ضرورت مطالعه‌ی اصول طراحی زبان‌ها و تاریخچه‌ی تکامل آن‌ها شروع می‌شود ، به دسته‌بندی زبان‌های محاسباتی و محیط‌های مختلف اجرا می‌رسد و سپس وارد مباحثی مانند راهبردهای پیاده‌سازی ، نحو ، انواع داده ، ساختارهای کنترلی ، توابع ، شیءگرایی ، ماژولارسازی ، مدیریت حافظه و زبان‌های حوزه‌محور می‌شود. در متن کتاب مثال‌ها و مقایسه‌های متعددی از ده‌ها زبان مختلف آورده شده تا مفاهیم انتزاعی به‌کمک نمونه‌های واقعی روشن شوند. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب اصول طراحی و پیاده سازی زبان های برنامه سازی

کتاب اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌سازی با تمرکز بر درس دانشگاهی هم‌نام خود نوشته شده و از همان ابتدا جایگاه زبان‌های برنامه‌نویسی را به‌عنوان «ابزار اصلی ارتباط میان انسان و رایانه» توضیح می‌دهد. نویسندگان در فصل اول ، ضرورت مطالعه‌ی اصول طراحی زبان‌ها را از چند زاویه بررسی کرده‌اند: ساختار نظری زبان‌ها (نحو ، معناشناسی ، مدل اجرا) ، تسهیل یادگیری زبان‌های جدید ، انتخاب آگاهانه‌ی زبان مناسب برای هر مسئله ، ارتقای کیفیت کدنویسی ، درک فرایند اجرای برنامه‌ها ، نقش طراحی زبان در ایمنی و امنیت نرم‌افزار ، تقویت مهارت‌های تحلیلی و امکان توسعه‌ی زبان‌ها و ابزارهای جدید. در ادامه‌ی همین فصل ، تاریخچه‌ی زبان‌های برنامه‌نویسی از دوران پیش از زبان‌های سطح بالا تا نسل‌های مختلف (ماشین و اسمبلی ، زبان‌های سطح بالا ، ساخت‌یافته و رویه‌ای ، شیءگرا و دوره‌ی معاصر زبان‌های چندمنظوره و دامنه‌محور) مرور شده است. سپس دسته‌بندی زبان‌های محاسباتی (عمومی ، تابعی و صوری ، نمادین ، دامنه‌محور ، منطقی) و زیرگروه‌هایی مانند زبان‌های تجاری ، زبان‌های هوش مصنوعی و زبان‌های سیستمی معرفی شده‌اند. بخش دیگری از کتاب به تأثیر محیط‌های مختلف اجرا بر طراحی زبان‌ها می‌پردازد: محیط دسته‌ای ، محیط محاوره‌ای ، سیستم‌های تعبیه‌شده ، کامپیوتر شخصی و محیط شبکه و اینترنت ، و نشان می‌دهد که چگونه محدودیت‌ها و نیازهای هر محیط روی نحو ، مدل اجرا و امکانات زبان اثر می‌گذارند. کتاب اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌سازی در فصل‌های بعدی از سطح توصیف کلی به لایه‌های فنی‌تر نزدیک می‌شود. فصل دوم به راهبردهای پیاده‌سازی و مفاهیمی مانند بوت‌استرپینگ ، نمادگذاری ، کامپایل‌کردن کامپایلرها و انتخاب زبان برای نوشتن کامپایلر اختصاص دارد و نشان می‌دهد تکنیک‌های پیاده‌سازی چگونه بر طراحی زبان اثر می‌گذارند. فصل‌های میانی کتاب به مباحثی مانند نحو و ملاحظات طراحی آن ، عناصر واژگانی ، انواع داده‌ی اولیه و پیشرفته ، سیستم نوع ، تبدیل انواع ، ساختارهای کنترلی ، روش‌های ارسال پارامتر ، پیاده‌سازی توابع ، مفاهیم تابعی (توابع مرتبه‌بالا ، توابع بی‌نام ، ارزیابی تنبل) ، استثناءها و مدل‌های مختلف اداره‌ی خطا در زبان‌ها می‌پردازند. فصل شیءگرایی اصولی مانند انتزاع ، کپسوله‌سازی ، چندریختی و وراثت را همراه با تاریخچه و نمونه‌های نحوی در زبان‌های مختلف بررسی کرده است. در فصل‌های پایانی ، موضوعاتی مانند ماژولارسازی ، فضاهای نام ، مدیریت حافظه (شمارش مرجع ، انواع جمع‌آوری زباله ، تأثیر مدیریت خودکار حافظه بر طراحی زبان) و در نهایت زبان‌های حوزه‌محور و شیوه‌های طراحی و پیاده‌سازی آن‌ها مطرح شده است. در سراسر کتاب ، مثال‌ها و جدول‌های مقایسه‌ای از حداقل ۷۰ زبان برنامه‌نویسی مختلف به‌کار رفته تا خواننده بتواند مفاهیم نظری را در قالب نمونه‌های واقعی و متنوع دنبال کند.

خلاصه کتاب اصول طراحی و پیاده سازی زبان های برنامه سازی

کتاب اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌نویسی از یک ایده‌ی مرکزی حرکت می‌کند: زبان برنامه‌نویسی فقط مجموعه‌ای از دستورات پراکنده نیست ، بلکه حاصل مجموعه‌ای از تصمیم‌های مهندسی ، نظری و حتی فلسفی است که روی خوانایی ، ایمنی ، کارایی ، قابلیت گسترش و تناسب آن زبان با حوزه‌های مختلف کاربردی اثر می‌گذارند. نویسندگان ابتدا نشان داده‌اند که چرا شناخت اصول طراحی برای هر کسی که با نرم‌افزار سروکار دارد ضروری است؛ از تحلیل ساختار نظری زبان‌ها (نحو ، معناشناسی ، مدل اجرا) تا توانایی یادگیری سریع زبان‌های جدید ، انتخاب آگاهانه‌ی زبان مناسب برای هر مسئله ، بهبود کیفیت کدنویسی و درک عمیق فرایند اجرای برنامه‌ها و مدل‌های محاسباتی. در ادامه ، کتاب با مرور تاریخچه‌ی زبان‌ها و دسته‌بندی آن‌ها (عمومی ، تابعی ، منطقی ، تجاری ، سیستمی ، هوش مصنوعی و دامنه‌محور) زمینه‌ای فراهم می‌کند تا خواننده زبان‌های مختلف را در یک چارچوب مشترک ببیند. سپس به این پرسش پاسخ داده شده است که محیط اجرا چگونه بر طراحی زبان اثر می‌گذارد: محیط دسته‌ای ، محاوره‌ای ، سیستم‌های تعبیه‌شده ، کامپیوتر شخصی و شبکه/اینترنت هرکدام محدودیت‌ها و نیازهایی دارند که در نحو ، مدل حافظه ، پشتیبانی از هم‌روندی ، امنیت و کتابخانه‌های استاندارد بازتاب پیدا می‌کند. بخش بعدی کتاب به راهبردهای پیاده‌سازی می‌پردازد و مفاهیمی مانند بوت‌استرپینگ ، نوشتن کامپایلر برای خود زبان ، انتخاب زبان میزبان و تأثیر تکنیک‌های پیاده‌سازی بر طراحی سازه‌های زبانی را توضیح می‌دهد. هسته‌ی فنی کتاب به بررسی نحو و معناشناسی ، عناصر واژگانی ، انواع داده‌ی اولیه و پیشرفته ، سیستم نوع ، تبدیل انواع ، ساختارهای کنترلی ، روش‌های ارسال پارامتر ، پیاده‌سازی توابع ، مفاهیم تابعی (توابع مرتبه‌بالا ، توابع بی‌نام ، ارزیابی تنبل) ، استثناءها و مدل‌های مختلف اداره‌ی خطا اختصاص دارد. در فصل شیءگرایی ، اصول انتزاع ، کپسوله‌سازی ، وراثت و چندریختی همراه با تاریخچه و نمونه‌های نحوی در زبان‌های مختلف بررسی شده است. سپس ماژولارسازی ، فضاهای نام ، ماژول‌های تودرتو و ماژول‌ها به‌عنوان پارامتر/مقدار مطرح می‌شوند. در بخش مدیریت حافظه ، روش‌هایی مانند شمارش مرجع ، جمع‌آوری زباله‌ی نشانه‌گذاری و جاروب ، دو فضایی ، نسلی و هم‌زمان معرفی و تأثیر آن‌ها بر طراحی زبان تحلیل شده است. در پایان ، کتاب به زبان‌های حوزه‌محور می‌رسد و این‌که چه زمانی باید یک DSL طراحی شود ، چگونه طراحی و چگونه به‌صورت تعبیه‌شده ، مبتنی‌بر پیش‌پردازنده ، با تغییر مفسر/کامپایلر یا به‌عنوان زبان مستقل پیاده‌سازی شود. پیام کلی کتاب این است که فهم این اصول ، خواننده را از مصرف‌کننده‌ی زبان‌ها به تحلیلگر و طراح بالقوه‌ی زبان و ابزارهای نرم‌افزاری تبدیل می‌کند.

چرا باید کتاب اصول طراحی و پیاده سازی زبان های برنامه سازی را بخوانیم؟

به اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌نویسی می‌توان به‌عنوان پلی میان «برنامه‌نویسی روزمره» و «درک عمیق از زبان‌ها و ابزارها» نگاه کرد. این کتاب برای کسانی نوشته شده که فراتر از یادگیری دستوری یک یا دو زبان ، می‌خواهند بفهمند چرا زبان‌ها این‌گونه طراحی شده‌اند ، چه مدل محاسباتی پشت آن‌هاست و هر تصمیم طراحی چه پیامدی برای خوانایی ، کارایی ، امنیت و نگه‌داری کد دارد. متن کتاب با ترکیب بحث‌های نظری (نحو ، معناشناسی ، سیستم نوع ، مدل اجرا) و مباحث مهندسی (کامپایلر ، مفسر ، مدیریت حافظه ، ماژولارسازی) کمک می‌کند زبان‌های مختلف در یک چارچوب مشترک تحلیل شوند. ویژگی دیگر کتاب اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌نویسی حجم بالای مثال‌ها و مقایسه‌ها میان حداقل ۷۰ زبان مختلف است؛ از زبان‌های سیستمی و تجاری تا زبان‌های تابعی ، منطقی ، شیءگرا و دامنه‌محور. این تنوع باعث می‌شود خواننده به‌جای حفظ جزئیات یک زبان خاص ، الگوهای مشترک و تفاوت‌های معنادار میان زبان‌ها را ببیند و در نتیجه یادگیری زبان‌های جدید برایش ساده‌تر شود. پرداختن به تأثیر محیط‌های مختلف (دسته‌ای ، محاوره‌ای ، تعبیه‌شده ، دسکتاپ ، شبکه و اینترنت) بر طراحی زبان ، و نیز فصل‌های مربوط به شیءگرایی ، مدیریت حافظه و DSLها ، این کتاب را به منبعی مناسب برای کسانی تبدیل کرده است که می‌خواهند درک خود را از «پشت صحنه‌ی زبان‌ها» عمیق‌تر کنند و در مسیرهایی مانند طراحی زبان ، توسعه‌ی کامپایلر ، معماری نرم‌افزار یا پژوهش در علوم رایانه پیش بروند.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

خواندن اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌نویسی به دانشجویان علوم رایانه و مهندسی نرم‌افزار که درس «اصول طراحی و پیاده‌سازی زبان‌ها» یا دروس مرتبط با زبان‌های برنامه‌نویسی و مترجم‌ها را می‌گذرانند پیشنهاد می‌شود. همچنین به برنامه‌نویسانی که چند زبان را تجربه کرده‌اند و اکنون می‌خواهند درک عمیق‌تری از نحو ، معناشناسی ، سیستم نوع ، مدل اجرا و مدیریت حافظه به‌دست آورند ، و به علاقه‌مندان طراحی زبان ، توسعه‌ی کامپایلر ، DSLها و معماری نرم‌افزار نیز پیشنهاد می‌شود.