Ada (Programmiersprache)

Ada
Paradigmen:	imperativ, strukturiert, objektorientiert
Erscheinungsjahr:	1983
Entwickler:	Jean Ichbiah
Typisierung:	statisch, explizit, stark
wichtige Implementierungen:	GNAT
Standardisierungen:	ANSI/MIL-STD-1815 1983, ISO-8652 1995, Ada 2005
Einflüsse:	Pascal, Modula-2
Beeinflusste:	C++, Eiffel, Ruby, VHDL

Ada ist eine strukturierte Programmiersprache mit statischer Typenbindung. Sie wurde von Jean Ichbiah von dem Unternehmen Honeywell Bull in den 1970er Jahren entworfen. Ada ist vom Erscheinungsbild ähnlich zur Programmiersprache Pascal und ist genauso wie Modula-2 als Wirth'sche Sprache zu betrachten. Ebenso wie Modula ist Ada aber auch strenger in der Programmierung als Pascal.

Ada wurde anfänglich stark vom US-Verteidigungsministerium gefördert und unterstützt. Es war die erste standardisierte Hochsprache. Die drei gängigen Versionen sind Ada 83 (das erste standardisierte Ada, das zunächst einfach nur Ada hieß, aber später zur Abgrenzung vom Nachfolger Ada 83 genannt wurde), Ada 95, das um zahlreiche neue Sprachmittel erweitert wurde und Ada 2005 (auch als Ada 05 bekannt), dessen Standardisierungsprozess 2007 abgeschlossen wurde. Ada-Compiler können sich einem standardisierten Test (Validierung) unterziehen, der praktisch Grundvoraussetzung für den professionellen Einsatz ist. Aufgrund der hohen Anforderung, die validierte Compiler erfüllen müssen, hat sie sich vor allem in sicherheitskritischen Bereichen durchgesetzt, zum Beispiel in der Flugsicherung, in Sicherheits-Einrichtungen der Eisenbahn, in Waffensystemen, der Raumfahrt, der Medizin oder der Steuerung von Kernkraftwerken.

Benannt wurde die Sprache nach Lady Ada Lovelace (1815–1852), der Tochter von Lord Byron und Mitarbeiterin von Charles Babbage. Die richtige Schreibweise ist daher Ada und nicht, wie gelegentlich verwendet, ADA. Wegen ihrer schriftlichen Kommentare zur mechanischen Rechenmaschine Analytical Engine wird Ada Lovelace auch als erste Programmiererin bezeichnet.

Fähigkeiten der Sprache

Lady Ada Lovelace

Ada zielte ursprünglich auf eingebettete (embedded) und Echtzeit-Systeme (real-time) und wird auch heute noch oft für diese Zwecke verwendet. Ada 95 – von Tucker Taft von Intermetrics zwischen 1992 und 1995 entworfen – verbesserte die Möglichkeiten zum Entwurf numerischer, systemnaher und bankwirtschaftlicher Programme.

Herausragende Merkmale von Ada sind etwa das strenge Typsystem (starke Typisierung), zahlreiche Prüfungen zur Programmlaufzeit, Nebenläufigkeit, Ausnahmebehandlung und generische Systeme. Ada 95 führte sogenannte tagged types (erweiterbare Typen) ein, die das Ada zugrundeliegende Konzept des Programmieren durch Erweiterung weiter ausbauen und dynamische Polymorphie ermöglichen.

Implementierungen von Ada benutzen üblicherweise keine automatische Speicherbereinigung (garbage collection) zur Speicherverwaltung, der Standard erlaubt dies jedoch. Ada unterstützt Laufzeittests, um Speicherüberläufe, Zugriff auf nicht zugewiesenen Speicher, off-by-one-Fehler und andere, ähnlich geartete Fehler frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden. Für eine höhere Effizienz können diese Tests abgeschaltet werden. Auch zur Programmverifikation stehen verschiedene Spracheigenschaften zur Verfügung.

Mit Ada ist es auch zum ersten Mal gelungen, Programme automatisch auf Korrektheit zu überprüfen.^[1] Dazu wird die Ada-Variante SPARK verwendet. Dies ist eine Untermenge von Ada mit speziellen Annotationen. Die Korrektheit eines SPARK-Programms wird mit einem Verifikationsprogramm (SPARK Examiner) durch statische Analyse der Annotationen überprüft.

Programmierwerkzeuge

Für Ada gibt es den quelloffenen Compiler GNAT unter GPL-Lizenz. Die Firma AdaCore entwickelt die IDE GNAT Programming Studio, die in einer freien und einer kommerziellen Version angeboten wird. Darüber hinaus bieten verschiedene namhafte Hersteller Compiler mit IDEs für Ada an.^{[2][3][4][5][6]} Ein Plugin für eclipse, die GNATbench, wurde zunächst in der kommerziellen Version GNATpro vertrieben, ist mittlerweile aber auch unter einer GPL verfügbar. Daneben gibt es einige kleinere IDEs, die Ada unterstützen und sich vor allem für die Lehre eignen, zum Beispiel jGRASP, oder unter Windows das bekannte AdaGIDE.

Außerdem existiert ein emacs-Mode für Ada. Ein Ada-Plugin^[7] für Oracles integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) Netbeans befindet sich in Entwicklung.

Geschichte

In den 1970ern zeigte sich das Verteidigungsministerium der USA besorgt über die wachsende Anzahl von Programmiersprachen, die in seinen Projekten verwendet wurden. Wartung, Ausbildung, Modularität und Wiederverwendung waren dadurch schwer beeinträchtigt. Viele der Programmiersprachen waren zudem proprietär (man war also vom Anbieter abhängig) oder schlicht veraltet. 1975 sollte eine Arbeitsgruppe diesen Dschungel lichten und eine Sprache finden oder erfinden, welche die Bedingungen des Ministeriums erfüllt. Eine Reihe von Anforderungskatalogen wurden erstellt, und viele existierende Sprachen wurden überprüft, doch 1977 kam man zum Ergebnis, dass keine der vorhandenen Sprachen geeignet war.

Nach einer Ausschreibung kamen vier Kandidaten in die nähere Auswahl (Red, Green, Blue und Yellow genannt), und im Mai 1979 entschied man sich für Green von Jean Ichbiah, welches dann auf den Namen Ada getauft wurde. Die ursprüngliche Beschreibung wurde am 10. Dezember 1980 gebilligt, dem Geburtstag von Lady Ada Lovelace. Der Standard erhielt die Bezeichnung MIL-STD 1815, da 1815 ihr Geburtsjahr war.

Nach der Einführung Adas 1983 fiel die Anzahl der verwendeten Programmiersprachen im Verantwortungsbereich des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums bis 1996 von über 450 auf 37. Das US-Verteidigungsministerium schrieb vor, dass jedes Softwareprojekt mit einem Anteil von mehr als 30% neuem Code in Ada geschrieben werden musste. Diese Vorschrift wurde 1997 aufgehoben, zudem wurden häufig Ausnahmen genehmigt. In vielen anderen Staaten der NATO wurden ähnliche Vorschriften erlassen.

1983 wurde die Sprache zu einer ANSI-Norm (ANSI/MIL-STD 1815), die ISO übernahm die Norm 1987 als ISO-8652:1987. Diese Version wird heute als Ada 83 bezeichnet, nach dem Jahr der ANSI-Normung.

Ada 95, die gemeinsame ISO/ANSI-Norm ISO-8652:1995 wurde im Februar 1995 angenommen. Damit wurde Ada 95 zur ersten objektorientierten Programmiersprache mit einer ISO-Norm. Im September 2000 wurde die erste technische Korrektur gemäß den Statuten der ISO als ISO/IEC 8652:1995(E)/Cor.1:2000 angenommen.

Zurzeit ist die ISO/ANSI-Norm ISO-8652:1995/AMD 1:2007, informell Ada 2005, der aktuelle Standard.^[8]

Um die Verbreitung des Standards und der Sprache allgemein zu unterstützen, finanzierte die US Air Force die Entwicklung des kostenfreien GNAT-Compilers.

Die auf Sicherheit ausgelegten Spracheigenschaften von Ada alleine können offensichtlich Fehler nicht verhindern: Eine Ariane 5 der ESA ging bei ihrem ersten Flug im Juni 1996 durch einen arithmetischen Überlauf verloren, weil der entsprechende Test ausgeschaltet worden war. Allerdings war das nicht die Schuld der Programmiersprache: Das Management des Softwareentwicklerteams hatte verlangt, Code, der für Ariane 4 geschrieben worden war (und dort auch korrekt funktionierte), ohne weitere Überprüfung der Voraussetzungen zu übernehmen. Da Ariane 5 ein anderes Flugprofil besaß als Ariane 4, musste dieses Vorgehen scheitern.^[9]

Trotzdem senkte dieses Ereignis die Popularität von Ada, auch nachdem Bertrand Meyer erklärte, mit der von ihm entwickelten Programmiersprache Eiffel wäre der Fehler nicht passiert.^[10]

Im April 2008 kam Ada2005 wieder in die Schlagzeilen, nachdem Lockheed Martin ein Update zum Flugsicherungssystem der Federal Aviation Administration vor der Lieferzeit und unter dem erwarteten Budget abgeliefert hatte.^[11]

Hallo Welt in Ada

Das beliebte Hallo-Welt-Programm in Ada:

with Ada.Text_IO;
 
procedure Hallo is
begin
    -- Ausgabe des Textes "Hallo, Welt!".
    Ada.Text_IO.Put_Line("Hallo, Welt!");
end Hallo;

Literatur

• Manfred Nagl: Softwaretechnik mit Ada 95. Vieweg, ISBN 3-528-15583-3.
• Harry Feldmann: Programmieren mit Ada. Vieweg, ISBN 3-528-05205-8.
• Annette Weinert: Programmieren mit Ada und C. Vieweg, ISBN 3-528-05240-6.
• Diana Schmidt: Erfolgreich Programmieren mit Ada. Springer Verlag, ISBN 3-540-57689-4.
• Klaus P. Kratzer: ADA. Hanser Fachbuch, ISBN 3-446-16545-2.

Englisch

• John Barnes: Programming in Ada 2005., ISBN 978-0-321-34078-8.
• Simon Johnston: Ada 95 for C and C++ Programmers.
• N.H. Cohen: Ada as a Second language. – sehr ausführlich
• A. Burns und A. Wellings: Concurrency in Ada.
• LNCS: Ada 2005 Reference Manual. Language and Standard Libraries. ISBN 3-540-69335-1.

Referenzen

(Beide kostenlos über Ada-Deutschland verfügbar, Druckversionen bei Springer)

• Ada 2005 Language Reference Manual (LRM)
• Ada 2005 Rationale

Siehe auch

 Wikibooks: Programming Ada bei Wikibooks (engl.) – Lern- und Lehrmaterialien

• GNAT – GNU Ada Compiler
• GNAT Programming Studio (GPS) – integrierte Programmierumgebung
• Ada Conformity Assessment Test Suite (ACATS)

Einzelnachweise

1. ↑ John Barnes: High integrity software: the spark approach to safety and security. Pearson Education, Boston, Mass. 2003, ISBN 0-321-13616-0.
2. ↑ Aonix ObjectAda - Product - Atego (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
3. ↑ AdaMULTI IDE (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
4. ↑ DDC-I: Ada Compilers (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
5. ↑ IBM Software - Ada Developer Product Line (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
6. ↑ SWEP | XD ADA (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
7. ↑ Ada - NetBeans Wiki (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
8. ↑ ISO-Norm ADA 2005 (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
9. ↑ Ken Garlington (7. August 1997): Critique of "Put it in the contract: The lessons of Ariane" (englisch). lore.ua.ac.be. Abgerufen am 14. Oktober 2011.
10. ↑ The Ariane 5 Accident: A Programming Problem? (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.
11. ↑ The return of Ada (englisch). Abgerufen am 17. Oktober 2011.

Weblinks

• comp.lang.ada (Newsgroup)
• A# – Ada für .NET/Mono

Tutorial:

• Ada Vorlesungsskript Vorlesungsskript mit Aufgaben, Lösungen, Beispielprogrammen (Beuth-Hochschule für Technik Berlin, Prof. Dr. Grude; 1,30 MB)
• Ada 95: The Craft of Object-Oriented Programming Online-Buch von John englisch
• Ada Tour CD (Dokumentation, Referenz und Tutorial, deutschsprachig)

Referenz und Glossar:

• Ada Reference Manual – freie Ada-95-Online-Referenz
• Javier Miranda: A Detailed Description of the GNU Ada Run-Time, 2002