Оберон — язык программирования высокого уровня, разработанный Никлаусом Виртом и предназначенный для исполнения программ на одноимённой операционной системе, авторами которой являются Никлаус Вирт и .

В семейство языков Оберон так же входят: Оберон-2, Оберон-07, Компонентный Паскаль, Активный Оберон и OberonScript.

Системы и среды Программы, написанные на языке программирования Оберон, требуют определённой поддержки во время выполнения — им необходим динамический загрузчик и централизованно выполняемый автоматический сборщик мусора, для этого программам на языке Оберон нужна специальная операционная среда. Обычным способом её реализации является добавление в систему набора библиотек, реализующих необходимые компоненты, хотя, вообще говоря, операционной среде вовсе не обязательно нужна отдельная операционная система: она сама по себе может представлять собой операционную систему. Таковы системы Native Oberon для первоначального Оберона и A2 для Активного Оберона. На данный момент существуют компиляторы Оберон в байт-код виртуальной Java-машины и CLI для виртуальной машины .NET.

Операционные системы и среды для исполнения программ на языках семейства Оберон, развившихся из первоначальной Системы Оберон, являются ETH Oberon, BlackBox Component Builder, WinOberon, A2 и др.

На основе Оберона были разработаны проекты Оберон-0, Оберон-X и другиеГенеалогия языков семейства Оберон . Простота Оберона и наличие исходных текстов оригинальной реализации позволяют легко адаптировать его для специальных классов задач. Но все эти Обероны очень близки между собой, поскольку и первоначальный Оберон очень прост.

История

Язык программирования Oberon создан Никлаусом Виртом в 1988 году на основе языков программирования Modula-2, Pascal и Algol-60.

По словам Вирта, первоначально систему хотели писать непосредственно на Модуле, но пришли к выводу о необходимости её доработки и сокращения, что и привело к появлению Оберона.

Целью проекта () Никлауса Вирта и Юрга Гуткнехта в 1986—1989 годы было создание с нуля обозримой и надёжной операционной системы для однопользовательской рабочей станции.

Для реализации этого проекта в 1988 году Никлаусом Виртом был спроектирован язык программирования высокого уровня общего назначения, также названный Оберон.

Нововведения

Язык сохранил основные черты синтаксиса Модулы и был объектным расширением. Это позволило отказаться от механизма вариантных записей Модулы, являющихся отступлением от первоначальной строгой статической типизации, что дало возможность ввести механизм автоматического управления памятью — сборку мусора: из языка исключена возможность освобождения динамически выделенной памяти с помощью особого оператора, а вместо него сама среда исполнения содержит модуль, возвращающий неиспользуемую память системе. Автоматическое управление памятью является средством повышения надёжности программ с динамическими структурами данных, так как исключает человеческие ошибки, свойственные, например, таким языкам, как С/C++.

Упрощение синтаксиса Чтобы добиться наибольшей надёжности и производительности трансляции, было предпринято значительное упрощение языка за счёт его отказа от средств, которые были сочтены ненужными (исходя из опыта разработки, реализации и применения других языков), либо усложняли компилятор без достаточного оправдания с точки зрения производительности, либо были достаточно сложны, чтобы быть отправленными во внешние библиотеки, либо плохо совмещались с механизмами модульности и автоматического управления памятью: записи с вариантами, перечислимые типы, типы-диапазоны, множества общего вида, беззнаковый целый тип, локальные модули, модули определений, списки экспорта, оператор for, прежний вариант оператора with, специальный синтаксис определения главной программы. Рудиментарные средства поддержки параллельного программирования, имевшиеся в Модуле-2, не вошли в язык, так как он обслуживал однопользовательскую операционную систему. В целях упрощения отказались от обработки исключений.

Было упрощено описание массивов (индексы массивов могут быть только целочисленными и всегда начинаются с нуля, подобно языку Си), ограничено использование указателей — указатели могут существовать только на записи и массивы, в списках импорта указывается только импортируемый модуль, а при использовании импортированных имён требуется обязательная квалификация (явное указание имени модуля-экспортёра). В статье «От Модулы к Оберону» Вирт подробно пояснил причины удаления каждого из элементов.

Из соображений «достаточного минимума» в язык не были включены в качестве явного синтаксического понятия методы (процедуры и функции, связанные с типом), так как этот механизм в самом общем виде легко смоделировать, создавая в объектах (записях в языке Оберон) поля процедурного типа и присваивая им процедуры, соответствующие методам. Таким образом, в Обероне минимальными средствами поддерживается объектно-ориентированное программирование для упрощения процесса трансляции кода и ускорения этого процесса.

Благодаря внесённым изменениям, Оберон стал синтаксически проще. Описание его синтаксиса поместилось на одной странице, полное описание языка занимает около 20 страниц, что вдвое меньше, чем описание Модулы-2. Оберон является если не минимальным, то, во всяком случае, одним из самых малых по объёму универсальных языков программирования высокого уровня.

Эпиграфом к описанию оригинального Оберона было выбрано высказывание Эйнштейна: «Делай настолько просто, насколько возможно, но не проще этого».

Синтаксис в РБНФ Определён в следующих предложениях РБНФWirth N. (1988) «The Programming Language Oberon» // Software — Practice and Experience, Vol.18, No.7, p.671-690.: Модуль = MODULE идент ";" [СписокИмпорта] ПослОбъявл [BEGIN ПослОператоров] END идент ".". СписокИмпорта = IMPORT [идент ":="] идент {"," [идент ":="] идент} ";". ПослОбъявл = { CONST {ОбъявлКонст ";" } | TYPE {ОбъявлТипа ";" } | VAR {ОбъявлПерем ";" }} {ОбъявлПроц ";" | ОпережающееОбъяв";"}. ОбъявлКонст = ИдентОпр "=" КонстВыраж. ОбъявлТипа = ИдентОпр "=" Тип. ОбъявлПерем = СписокИдент ":" Тип. ОбъявлПроц = PROCEDURE [Приемник] ИдентОпр [ФормальныеПарам]";" ПослОбъявл [BEGIN ПослОператоров] END идент. ОпережающееОбъяв = PROCEDURE "^" [Приемник] ИдентОпр [ФормальныеПарам]. ФормальныеПарам = "(" [СекцияФП {";" СекцияФП}] ")" [":" УточнИдент]. СекцияФП = [VAR] идент {"," идент} ":" Тип. Приемник = "(" [VAR] идент ":" идент ")". Тип = УточнИдент | ARRAY [КонстВыраж {"," КонстВыраж}] OF Тип | RECORD ["("УточнИдент")"] СписокПолей {";" СписокПолей} END | POINTER TO Тип | PROCEDURE [ФормальныеПарам]. СписокПолей = [СписокИдент ":" Тип]. ПослОператоров = Оператор {";" Оператор}. Оператор = [ Обозначение ":=" Выраж | Обозначение ["(" [СписокВыраж] ")"] | IF Выраж THEN ПослОператоров {ELSIF Выраж THEN ПослОператоров} [ELSE ПослОператоров] END | CASE Выраж OF Вариант {"|" Вариант} [ELSE ПослОператоров] END | WHILE Выраж DO ПослОператоров END | REPEAT ПослОператоров UNTIL Выраж | LOOP ПослОператоров END | WITH Охрана DO ПослОператоров END | EXIT | RETURN [Выраж] ]. Вариант = [МеткиВарианта {"," МеткиВарианта} ":" ПослОператоров]. МеткиВарианта = КонстВыраж [".." КонстВыраж]. Охрана = УточнИдент ":" УточнИдент. КонстВыраж = Выраж. Выраж = ПростоеВыраж [Отношение ПростоеВыраж]. ПростоеВыраж = ["+" | "-"] Слагаемое {ОперСлож Слагаемое}. Слагаемое = Множитель {ОперУмн Множитель}. Множитель = Обозначение ["(" [СписокВыраж] ")"] | число | символ | строка | NIL | Множество | "(" Выраж ")" | " ~ " Множитель. Множество = "{" [Элемент {"," Элемент}] "}". Элемент = Выраж [".." Выраж]. Отношение = "=" | "#" | "<" | "<=" | ">" | ">=" | IN | IS. ОперСлож = "+" | "-" | OR. ОперУмн = "*" | "/" | DIV | MOD | "&". Обозначение = УточнИдент {"." идент | "[" СписокВыраж "]" | "^" | "(" УточнИдент ")"}. СписокВыраж = Выраж {"," Выраж}. СписокИдент = ИдентОпр {"," ИдентОпр}. УточнИдент = [идент "."] идент. ИдентОпр = идент [ "*" | "-" ].

Основные элементы Программа на Обероне представляет собой набор модулей. В общем виде модуль имеет вид: MODULE Имя; IMPORT СписокИмпорта; Определения; BEGIN Операторы END Имя. Список импорта определяет, из каких модулей будут импортированы внешние имена. Определения включают определения типов, процедур, функций, переменных, констант. При этом определения имён, отмеченных звёздочкой, экспортируются данным модулем, то есть будут видны другим модулям, импортирующим данный. В Обероне-2 допустимо также помечать имена знаком минус, в этом случае они экспортируются в режиме «только для чтения».

Тело модуля исполняется при его загрузке. В Компонентном Паскале внутри тела модуля (в разделе BEGIN..END) появилась возможность добавить секцию CLOSE: BEGIN Операторы CLOSE Операторы END Имя. Здесь операторы, расположенные между BEGIN и CLOSE, выполняются при загрузке модуля, а операторы, расположенные между CLOSE и END — при выгрузке его из памяти. Такое расширение было сочтено полезным для компонентных программ, которые загружают и выгружают модули динамически.

Создаваемые программистом типы данных ограничены следующим набором: типы-массивы ARRAY, типы-записи RECORD, процедурные типы PROCEDURE, типы-указатели POINTER. Указатель может быть объявлен только на массив или запись.

Синтаксис внутренней части программы достаточно традиционен и прост. Язык поддерживает традиционный набор конструкций: условный оператор IF, оператор выбора CASE, циклы (с предусловием — WHILE, с постусловием REPEAT..UNTIL, безусловный — LOOP). Подобно Модуле-2, прописные и строчные буквы в идентификаторах различаются, все зарезервированные слова пишутся большими буквами. Все языковые конструкции, кроме цикла REPEAT..UNTIL заканчиваются ключевым словом END и допускают расположение внутри нескольких операторов без использования составного оператора BEGIN..END. Естественно, как и в Модуле-2 нет безусловных переходов.

Парадигма объектно-ориентированного программирования поддерживается механизмом расширения записей (в языке нет отдельного ключевого слова для описания классов, вроде «class» или «object», сочтено, что обычного понятия «тип запись» вполне достаточно). По сути, каждый тип запись — это описание класса, а поля записи — это данные-члены класса.

В исходном Обероне методов (процедур и функций, связанных с классом) нет вообще. Механизм методов может быть использован путём объявления в записи полей процедурного типа, которым при создании экземпляра класса присваиваются конкретные процедуры. Вызов таких процедур производится традиционным способом обращения к полю записи, по умолчанию процедура не знает об экземпляре класса, для которого она была вызвана (нет механизма, аналогичного this в C++ или Java), и если такие сведения ей необходимы, ссылка на экземпляр должна быть передана явно (например, через параметр). Отсутствие явно описываемых методов было одним из качеств исходного Оберона, вызвавшего критику привыкших к традиционным гибридным языкам программистов. С другой стороны, предлагаемый Обероном механизм позволяет реализовать всё, что реализуемо традиционными средствами языков с методами, и даже более того — в Обероне каждый экземпляр класса может иметь собственный вариант метода (значение поля процедурного типа), тогда как при описании методов как части класса все экземпляры работают с одним вариантом метода. В Обероне-2 методы были всё-таки введены. Методы описываются отдельно от типа запись, с указанием типа, с которым они связаны.