今天是阿达·洛芙莱斯日！ 2021年学习 Ada 编程语言

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WOCinTech Chat。由 Opensource.com 修改。CC BY-SA 4.0

在 1970 年代，许多编程语言都专门针对它们控制的硬件。因此，开发人员必须学会根据他们正在编程的硬件以不同的方式进行编码。调试和维护高度专业化，并且代码无法在机器之间重用。

英国政府认识到这些问题，并朝着建立标准化的多用途编程语言的方向发展。 1980 年 12 月 10 日（阿达·洛芙莱斯生日），他们将 Ada 编程语言定为英国的官方军事标准。

Ada 在某些方面与 Algol 或 Pascal 相似。它最初是为程序可靠性、易于维护和效率而设计的。然而，最重要的是，Ada 的创建者认识到编码是一项人类活动，因此编程语言必须是人类可以轻松阅读和交互的东西。

对于 Ada 来说，可读性比简洁性更重要。与 Python 相比，用 Ada 编写代码可以产生高度可读的代码，尽管它的用途往往是专门的，但 Ada 今天仍在开发中。

安装 Ada

Ada 的工具链是 GNU Ada 开发环境，更广为人知的名称是 GNAT。

您可以使用发行版的包管理器在 Linux 上安装 GNAT。在 Fedora、CentOS 或类似系统上

$ sudo dnf install gcc-gnat

在 Debian、Linux Mint 及其衍生版本上

$ sudo apt install gnat

在 macOS 和 Windows 上，您可以从 Adacore 网站下载安装程序（从下拉菜单中选择您的平台）。

程序单元

Ada 代码由程序单元组成。有许多不同类型的程序单元，但是编码时花费最多时间的单元是子程序。子程序是一种算法。在 Ada 中，子程序可以是过程或函数。过程没有返回值，而函数有返回值。

如何在 Ada 中编写过程

在文本编辑器中创建一个文件，然后输入这段简单的 Ada 代码

with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;

procedure hello is
begin
  Put_Line ("Happy Ada Lovelace day.");
end hello;

将文件保存为 hello.adb.

第一行使用关键字 with，这类似于其他语言中的 import 或 include 语句。这使程序可以使用 test_io Ada 库。

下一行定义了一个过程，这是 Ada 对自包含算法的一个非常直观的术语。过程被命名，然后用关键字 begin 和 end. 分隔。

要运行此示例程序，请运行 gnatmake.

$ gnatmake hello.adb 
gcc -c hello.adb
gnatbind -x hello.ali
gnatlink hello.ali

可执行应用程序放置在当前目录中，并带有过程的名称。运行它以查看结果。

$ ./hello
Happy Ada Lovelace day.

变量

Ada 是一种强类型语言，这意味着在创建变量时，必须声明它可以包含的数据类型。必须先声明变量才能使用它。

with ada.Text_IO;
use Ada.Text_IO;

procedure Main is 
  myString: String := "Hello world";
begin
  Put_Line ( myString );
end Main;

如果不知道变量的内容，可以在声明它之后再设置其内容。

procedure Main is 
  myNumber: Integer;
begin
  myNumber := 123;
end Main;

如果您习惯于动态类型语言（例如 Python），这些语言会尝试根据在变量中找到的数据来调整处理数据的方式，那么像 Ada 这样的强类型语言可能会给您带来一些令人沮丧的意外。

例如，尝试使用 Put_Line 打印整数会失败，因为 Put_Line 需要一个字符串。如果您有一种类型的数据，想要将其视为另一种类型，则必须执行类型转换。在 Ada 中，从一种类型转换为字符串类型使用 'Image 属性。

with ada.Text_IO;
use Ada.Text_IO;

procedure Main is 
  myNumber: Integer;
begin
  myNumber := 123;
  Put_Line ( Integer'Image (myNumber) );
end Main;

有几种不同的转换可用，您使用哪种转换取决于给定任务所需的数据类型。

循环

Ada 中存在所有常用的流程控制机制。有 if/else 语句、case 语句、while 循环、for 循环等等。

while 循环类似于其他语言中的 while 循环，并且可以使用相同的技巧来控制它。例如，通常创建一个设置为 0 的变量，在循环的每次迭代中将该变量递增一次，然后仅在变量小于特定值时运行循环。

with ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;

procedure Main is
   myString: String := "Hello";
   myCount: Integer := 0;

begin
-- while loop
   while myCount < 3 loop
      Put_Line ( myString );
      myCount := myCount + 1;
   end loop;
end Main;

这将输出

$ ./main
Hello
Hello
Hello

for 循环使用一个临时变量（在本例中为 I）来存储来自循环迭代的数组或范围的数据。没有必要递增，因为这对于 for 循环来说是隐式的。

with ada.Text_IO;
use Ada.Text_IO;

procedure Main is 
begin
  for I in 0 .. 3 loop
    Put_Line (Integer'Image (I));
  end loop;
end Main;

这将输出

$ ./main
0 
1
2
3

如何在 Ada 中编写函数

Ada 在设计时考虑了模块化，因此很容易编写小的代码片段，然后将它们连接成更大的应用程序。函数由声明和定义组成。

在您喜欢的文本编辑器中打开一个文件，然后添加此声明

function Double_Integer (I : Integer) return Integer is

您已经通过给它一个名称 (Double_Integer)、指定一个参数（一个名为 I 的整数）并列出其返回类型（一个整数）来声明一个函数。现在必须定义函数的作用。函数定义是一个子程序，就像过程一样，只不过它返回一个值。

将此简单代码添加到文件中

begin
    return I + I;
end Double_Integer;

将此文件保存为 double_integer.adb.

要使用您的函数，必须使用 with 关键字将其包含在您的应用程序中。打开一个名为 main.adb 的新文件，并包含您的自定义函数。

with ada.Text_IO;
use Ada.Text_IO;
with Double_Integer;

在 Ada 中，不能将函数作为独立语句调用。您可以通过将函数的输出分配给变量来调用函数。

在此代码块中，myResult 变量接收 Double_Integer 函数的结果。

procedure Main is 
   myResult: Integer := 0;
   
begin
   myResult := Double_Integer (9);
   Put_Line (Integer'Image (myResult));
end Main;

保存此文件，然后编译它。

$ gnatmake main.adb

GNAT 会自动发现 double_integer.adb 并包含它，并且您的应用程序会被编译。要翻倍的值已硬编码到应用程序中，因此请运行它以查看结果。

$ ./main
 18

命令行参数

GNAT 工具链不仅提供编译器。它还提供了一些可以在 Ada 代码中使用的有用库。一个特别好的库是 GNAT.Command_Line 函数，它允许您的 Ada 程序接受选项和参数。

这是一个简单的例子

with GNAT.Command_Line; use GNAT.Command_Line;
with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;

procedure Main is
begin
  loop
    case Getopt ("a b:") is
      when 'a' =>
        Put_Line ("Got a Boolean");
      when 'b' =>
        Put_Line ("Got an argument: " & Parameter);
      when others =>
        exit;
    end case;
  end loop;
Put_Line ("File argument was " & Get_Argument);
end Main;

从阅读代码可以看出，在 Ada 中解析选项在很大程度上是一个手动过程。

Parameter 和 Get_Argument 变量由 GNAT.Command_Line 函数提供，其余的只是使用循环来迭代传递给命令的命令行参数的问题。

运行代码会产生以下输出

$ ./main -a -b foo file.txt
Got a Boolean
Got an argument: foo
File argument was file.txt

掷骰子演示

这些只是复杂语言的基础知识，但为了演示它是如何组合在一起的，这是一个简单的掷骰子应用程序。

首先，创建一个返回随机数的函数。这使用 Ada.Numerics.Discrete_Random 库，该库具有其特性，但 Ada 的网站上有一个简单的演示和解释。此函数与 Ada 文档站点上该库的基本演示非常相似，除了它接受一个参数（整数 I）作为随机范围的上限。

创建一个名为 random_number.adb 的文件，并在其中包含此代码

with Ada.Numerics.Discrete_Random;

function Random_Number (I : Integer) return Integer is
  subtype Random_Range is Integer range 1 .. I;

  package R is new Ada.Numerics.Discrete_Random (Random_Range);
  use R;

   G : Generator;
   X : Random_Range;

begin
   Reset (G);
   X := Random (G);
   return X;
end Random_Number;

接下来，创建应用程序本身，该应用程序接受一个数字来确定要掷的虚拟骰子有多少个面，然后调用随机数函数，并将用户提供的整数传递给该函数。

它将掷骰子的结果打印到终端。

with GNAT.Command_Line; use GNAT.Command_Line;
with Ada.Text_IO; use Ada.Text_IO;
with Ada.Numerics.Discrete_Random;
with Random_Number;

procedure Main is
   ROLL: Integer;
   
begin
  loop
    case Getopt ("d:") is
       when 'd' =>
          -- random number
          ROLL := Random_Number(Integer'Value(Parameter));
          
          Put_Line ("You roll: " & Integer'Image(ROLL));
      when others =>
        exit;
    end case;
  end loop;
end Main;

编译它，

$ gnatmake main.adb

并进行测试。

$ ./main -d 20
14
$ ./main -d 20
3
$ ./main -d 4
2
$ ./main -d 6
5

看起来不错！

学习 Ada

Ada 是一种独特的、高度结构化的语言，拥有一支敬业的开发人员队伍，尤其是在嵌入式领域。

无论您是否可以想象将 Ada 用作专用硬件的语言，您对类似于 Algol 和 Pascal 的语言感兴趣，还是想要进行有趣的实验，您都可以在 Awesome Ada Github 页面上探索这个语言的狂野世界。

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编程

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