Programmiersprache Eiffel

Eiffel ist eine universelle, rein objektorientierte Programmiersprache und wurde 1985 von dem französischen Informatiker Bertrand Meyer und seiner Firma Interactive Software Engineering Inc. (Goleta, Kalifornien) als Alternative zu C++ entworfen, wobei zunächst nur an den Gebrauch durch die eigene Firma gedacht war.

Die Programmiersprache

Der Name Eiffel, eine Reverenz an Gustave Eiffel, Erbauer des Eiffelturms und einen der großen Ingenieure des 19. Jahrhunderts, dokumentiert den Anspruch, eine Programmiersprache geschaffen zu haben, mit der Softwareentwicklung gemäß den Standards des Ingenieurwesens ermöglicht wird und welche die Erkenntnisse des Software Engineering konsequent umsetzt.

Es handelt sich im Unterschied zu C++ um einen vollständig neuen Entwurf, der auf keiner älteren Sprache aufbaut. Erklärtes Ziel der Entwicklung ist es, mit Eiffel ein Werkzeug zu schaffen, um damit umfangreiche Software aus zuverlässigen, wiederverwendbaren sowie leicht wart- und testbaren Modulen zu konstruieren. Dazu werden potenziell riskante Möglichkeiten des Programmierens (manuelle Speicherverwaltung, globale Variablen, undisziplinierte Typumwandlungen, direkte Zeigermanipulation, Goto, usw.) weitgehend ausgeschlossen, Optimierungen (speziell die Ausführungsgeschwindigkeit betreffend, etwa Inline-Ersetzung) an den Compiler delegiert. Der konsequent objektorientierte Ansatz für das "Design im Großen" wird ergänzt durch (eher strikte) Anwendung der strukturierten Programmierung "im Detail" (auf der Ebene der einzelnen Routine bzw. - in der Eiffel-Terminologie - des einzelnen feature).

Die Syntax ist beeinflusst von Ada und der ALGOL-Sprachfamilie (Algol, Pascal, Modula). Sie soll vor allem "einfach" (leicht lesbar) sein.

Die Sprachdefinition von Eiffel ist Public Domain und steht unter der Kontrolle von Nonprofit International Consortium for Eiffel (NICE), welche das Recht hat, jedes Entwicklungswerkzeug bezüglich der Konformität zur Sprachdefinition zu validieren, bevor es den Namen "Eiffel" tragen darf.

Am 21. Juni 2005 wurde in Amsterdam in der 89. Allgemeinen Versammlung der ECMA der Standard ECMA-367 Eiffel Analysis, Design and Programming Language verabschiedet. Er ist die aktuell gültige Spezifikation der Programmiersprache, nun Standard Eiffel genannt.

Eigenschaften

• statische Typprüfung
• automatische Speicherbereinigung (garbage collection)
• Mehrfachvererbung; entstehende Namenskonflikte können durch Umbenennung (Renaming) aufgelöst werden
• Abstrakte Klassen ("deferred classes")
• Generische Klassen (Templates in C++)
• Polymorphie
• standardmäßig dynamische Bindung; wo möglich, soll der Compiler in effizientere statische Bindung optimieren
• Elemente der funktionalen Programmierung ("tuples" und "agents")
• (Präfix- und Infix-)Operatoren können wie Funktionen vereinbart werden
• Ausnahmebehandlung
• Schnittstelle zu anderen Programmiersprachen, insbesondere C und C++
• Standardbibliothek (im Umfang der von C++ vergleichbar)

Eine Spezialität von Eiffel ist die Unterstützung des Design-By-Contract-Prinzips bei der Entwicklung. Dazu werden durch die Sprache differenzierte Mittel (Vor- und Nachbedingungen sowie Invarianten) bereitgestellt, um Klassen, ihre einzelnen Funktionen sowie ganze Klassenhierarchien auf systematische Weise mit (abschaltbaren) Zusicherungen (Assertions) auf Korrektheit der Abläufe und Zustände während der Laufzeit zu überwachen.

Sicherheit und Einfachheit

• kein Überladen von Funktionen und Operatoren - ein Name oder Operator darf nicht mehrmals in einer Klasse definiert sein
• nur ein universeller Schleifentyp mit explizit angebbarer Variante und Invariante (optional)
• keine spezielle Syntax zur Indizierung von Arrays und Strings
• keine Unterscheidung von "Attributen" (Variablen) und Funktionen ohne Parameter für den Benutzer einer Klasse
• Attribute eines Objekts können nicht durch Zuweisung von außen verändert werden
• kein Programmtext außerhalb von Klassen, daher insbesondere auch keine globalen Variablen
• Routinen können den Wert ihrer formalen Parameter nicht verändern
• Groß/Kleinschreibung ist nicht signifikant
• Semikolon zur Trennung von Anweisungen nicht erforderlich
• getrennte Namensräume für Klassennamen und sonstige Namen
• weder eine allgemeine Sprunganweisung (goto) noch spezielle wie continue, break, return
• kein unsicheres "casting" von Typen
• keine Pointerarithmetik
• Objekte können zur Laufzeit nur wenn explizit gefordert "Void" sein ("void safety")

Aufbau eines Eiffel-Programms

Ein Eiffel-Programm besteht nur aus Klassen. Jede Klasse ist ein eigenes Modul. Bei der Compilierung wird eine Root-Klasse festgelegt, von der eine Instanz beim Starten des Programms erzeugt wird.

Anwendungsgebiete

Als Anwendungsgebiete, für die sich Eiffel besonders anbietet, werden genannt:

• sicherheitskritische Anwendungen
• Entwurf- und Spezifikationssprache
• Implementierung komplexer Datenstrukturen
• Ausbildung in objektorientierter Programmierung

Compiler

Einer der verbreitetsten Compiler ist EiffelStudio von der Firma Eiffel Software des Erfinders der Sprache, Bertrand Meyer. EiffelStudio wird seit April 2006 außerdem unter der GPL lizenziert (duales Lizenzsystem). Mit SmartEiffel (ehemals SmallEiffel), Visual Eiffel und dem sich aktuell in Entwicklung befindlichen tecomp und GEC (aus der Gobo Klassenbibliothek) gibt es somit fünf Open-Source-Compiler. SmartEiffel wird nach Ankündigung der Entwickler allerdings den aktuell gültigen Standard ECMA-367 nicht implementieren, sondern sich in eine nur zu Eiffel ähnliche Sprache weiterentwickeln.

Eiffel konnte bis heute nicht die Verbreitung von C++ oder Java erlangen. Es steht auch keine der großen Software- oder IT-Firmen hinter Eiffel (wie Sun Microsystems hinter Java oder Microsoft hinter C# bzw. BASIC).

Der Quelltext wird gewöhnlich in den Maschinencode der Zielmaschine kompiliert (über den Umweg der Umwandlung der Eiffel-Quellen in C-Code). Ausnahme ist Visual Eiffel, das direkt x86 Code für Windows und Linux generiert. Der so erzeugte Maschinencode ist je nach Anwendung vergleichbar mit entsprechendem C- bzw. C++-Code.^[1].

Es gibt aber auch Ansätze, Eiffel nach Bytecode zu übersetzen. Die Firma Eiffel Software bietet unter der Produktbezeichung Eiffel ENVisioN! eine Eiffel-Version an, die sich in Visual Studio.NET integriert und Common Intermediate Language (CIL) erzeugt. SmartEiffel besitzt ein Backend für Java Bytecode.

Literatur

• Frieder Monninger: Eiffel, Objektorientiertes Programmieren in der Praxis. H. Heise Verlag, 1993
• Jean-Marc Jezequel: Object-Oriented Software Engineering with Eiffel. Addison Wesley Professional, 1996
• Bertrand Meyer: Object-oriented Software Construction. 2nd ed., Prentice Hall, 1997
• Bertrand Meyer: Eiffel: The Language. Prentice Hall, 1992 -- enthält eine ältere Sprachdefinition von Eiffel. Das Werk wird derzeit von Bertrand Meyer auf den ECMA-Standard aktualisiert und wird den Namen Standard Eiffel tragen.
• R. Switzer: Eiffel: An Introduction. Prentice Hall, 1995
• Richard Wiener: Software Development Using Eiffel - There Can Be Life After C++. Prentice Hall, 1995
• http://piskernig.at/diplom.pdf -- Diplomarbeit über Einbindung C++ in Eiffel, Compiler, Wrapper-Klassen, Wien 2004

Referenzen

1. ↑ Diplomarbeit von Peter Haefliger an ETH Zürich

Weblinks

• http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-367.htm - Der aktuell gültige Eiffel-Standard.
• http://www.eiffel-nice.org/ - Non-Profit-Organisation zur Weiterentwicklung, Standardisierung und Verbreitung von Eiffel.
• http://www.eiffel.com/ - Eiffel Software - Open Source Eiffel IDE für Windows, Linux, MacOS X u.a.
• http://www.sourceforge.net/projects/tecomp - The Eiffel Compiler (tecomp) - Open Source Eiffel Compiler
• http://www.gobosoft.com/ - Die wichtigste portable Klassenbibliothek mit Unterstützung für komplexe Datenstrukturen, Unicode, XML, Parser etc. und eines neuen Open Source Eiffel Compilers.
• http://smarteiffel.loria.fr/ - Open Source Implementierung einer Eiffel-ähnlichen Sprache.
• http://visual-eiffel.org/ - eine weitere Open Source Implementierung, die Native Code für X86 Systeme generiert.
• http://www.inf.ethz.ch/~meyer/publications/structured/road.pdf - B. Meyer erklärt das Konzept von Eiffel.
• http://www.cetus-links.org/oo_eiffel.html - Cetus Eiffel Page.
• http://www.heise.de/newsticker/meldung/71762 - heise online: Eiffel-Entwicklungsumgebung wird Open Source