[Procedural Programming + Ada] Bài 1 – Giới Thiệu Ngôn Ngữ Ada

Sau khi đã giới thiệu và tìm hiểu hai mô hình lập trình căn bản nhất và cũng là hai khía cạnh tư duy song song mang tính chất bổ trợ lẫn nhau là Tư Duy Lập Trình Tuần Tự Imperative Programming và Tư Duy Lập Trình Định Nghĩa Declarative Programming; Chúng ta tiếp tục đến với hai mô hình lập trình tiếp theo là Lập Trình Thủ Tục Procedural Programming và Lập Trình Hàm Functional Programming.

Nếu trọng tâm của hai mô hình lập trình đầu tiên là cách thức mà chúng ta diễn đạt một logic hoạt động cho máy tính hiểu bằng các câu lệnh tuần tự hay bằng các biểu thức tương quan giữa các yếu tố; Thì trọng tâm của hai mô hình tiếp theo là cách mà chúng ta tổ chức, sắp xếp, và quản lý các chương trình con sub-program, để kiến trúc nên một chương trình bất kỳ. Và để mở đầu thì chúng ta sẽ đến với mô hình Lập Trình Thủ Tục Procedural Programming với ngôn ngữ có tên là Ada (Lovelace).

Lịch Sử Ngôn Ngữ

Vào những năm 1970s, tổ chức USDoD (United States Department of Defense) đã phải đối diện với một bài toán lớn về sự bùng nổ số lượng các ngôn ngữ lập trình, với rất nhiều các dự án sử dụng các dạng cú pháp không có tiêu chuẩn chung. DoD đã giải quyết vấn đề này bằng cách mở ra một cuộc trưng cầu ý kiến về các yếu tố thiết yếu mang tính tiêu chuẩn cho một ngôn ngữ lập trình hiện đại nói chúng. Và bản thảo được lựa chọn là một sản phẩm của Jean Ichbiah.

Phiên bản đầu tiên của Ada được giới thiệu năm 1983; và liên tục được phát triển, cập nhật, vào những năm tiếp theo là 1995, 2005, và 2012, với mỗi phiên bản mới đều mang đến thêm những tính năng hấp dẫn. Tài liệu hướng dẫn học Ada này được tham khảo và lược dịch từ trang tài liệu chính thức learn.adacore.com, tập trung vào phiên bản mới nhất của Ada từ sau lần cập nhật lớn vào năm 2012.

Lĩnh Vực Ứng Dụng

Hiện tại thì Ada được sử dụng rất nhiều trong lập trình nhúng embedded trên các hệ thống real-time yêu cầu tính năng điều hành ổn định tuyệt đối cao. Mặc dù Ada vốn được thiết kế với định hướng là một ngôn ngữ lập trình phổ cập general-purpose, ngôn ngữ này sẽ có thể thực sự thể hiện thế mạnh trong lập trình các ứng dụng bậc thấp low-level:

• Lập trình nhúng embedded điều hành các hệ thống có dung lượng bộ nhớ thấp và không cho phép các trình thu dọn garbage collector khả dụng.
• Giao tiếp trực tiếp với phần cứng của các thiết bị.
• Các hệ thống real-time.
• Lập trình bậc thấp low-level.

Các lĩnh vực đặc thù mà chúng ta có thể bắt gặp Ada được sử dụng đó là Hàng Không Vũ Trụ, Hàng Không Thương Mại, Đường Sắt, và một số khác nữa. Những lĩnh vực này đều yêu cầu mức độ đảm bảo an toàn rất cao, nơi mà một lỗi phần mềm sẽ không đơn giản chỉ có ý nghĩa là một vài giây phút vô nghĩa, mà rất có thể sẽ tạo ra một series các hệ quả khó lường.

Và Ada có cung cấp các tính năng giúp đảm bảo sự an toàn này với khả năng phát hiện các lỗi lập trình từ những giai đoạn đầu tiên của tiến trình phát triển phần mềm – tại thời điểm biên dịch code hoặc bằng cách sử dụng các công cụ phân tích code trực quan. Bên cạnh đó thì Ada cũng có thể được sử dụng để tạo ra các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, ví dụ như:

• Lập trình đồ họa game
• Các ứng dụng Audio real-time
• Lõi điều hành kernel của các hệ thống

Và nếu để so sánh tương quan về mục tiêu ứng dụng và cấp độ trừu tượng được hỗ trợ bởi ngôn ngữ thì Ada có thể được so sánh tương đương với C++ và Rust. Điểm tuyệt vời đáng nói là Ada có khả năng giao tiếp với C rất dễ dàng và trực quan, vì vậy nên mặc dù không thuộc nhóm các ngôn ngữ rất phổ biến thì Ada cũng hề không thiếu tiềm năng để kiến tạo bất kỳ dạng ứng dụng nào. Chúng ta có thể dễ dàng sử dụng lẫn cả Ada và C trong cùng một project giống như các bộ đôi C# + F# trên .NET hay Java + Kotlin trên JVM.

Triết Lý Thiết Kế

Căn bản triết lý của Ada có nhiều điểm khác biệt so với phần lớn các ngôn ngữ lập trình khác. Ẩn sau thiết kế của Ada là các nguyên lý được liệt kê dưới đây:

• Tính dễ đọc, trực quan – được xem là quan trọng hơn là code ngắn gọn. Cụ thể là Ada ưu tiên sử dụng các từ khóa keyword hơn so với các ký hiệu symbol, và không có từ khóa nào của Ada là từ ở dạng viết tắt.
• Tính năng định kiểu dữ liệu typing cực kỳ mạnh mẽ. Việc tự định nghĩa một kiểu dữ liệu mới trong Ada rất đơn giản và hiệu quả trong việc ngăn ngừa các lỗi logic sử dụng. Về điểm này thì Ada có thể sánh ngang với các ngôn ngữ Lập Trình Hàm Functional Programming như Haskell hay Lisp.
• Logic của code được biểu thị rõ ràng, tường mình – được xem là tốt hơn so với việc ngầm định bất kỳ yếu tố nào. Mặc dù đây là một khẩu ngữ của Python, nhưng Ada còn nhấn vào yếu tố này quan trọng hơn bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào khác:
  • Tất cả các kiểu dữ liệu đều phải được đặt tên trước khi sử dụng, và sẽ không có các yếu tố lạc danh anonymous.
  • Như đã nói trước đó, chúng ta sẽ không có thao tác ngầm định kiểu dữ liệu sử dụng cho bất kỳ tên định danh nào.
  • Ngữ nghĩa của các cú pháp được định nghĩa rất rõ ràng và hạn chế các yếu tố logic không thể xác định ở mức tối thiểu.
  • Người viết code sẽ có thể cung cấp cho trình biên dịch rất rất nhiều thông tin để mô tả các yếu tố được sử dụng trong code.

Và bây giờ chúng ta sẽ bắt đầu tìm hiểu về từng yếu tố của ngôn ngữ Ada, được xem là nền tảng xây dựng nên bộ triết lý thiết kế nói trên.

[Procedural Programming + Ada] Bài 2 – Một Ngôn Ngữ Imperative