Eiffel (Programmiersprache)

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Eiffel
Erscheinungsjahr: 1985
Designer: Bertrand Meyer
Entwickler: Bertrand Meyer und Eiffel Software
Aktuelle Version 22.05[1] (31. Mai 2022)
Beeinflusst von: Ada, ALGOL, Simula
Beeinflusste: Ruby
Betriebssystem: plattformunabhängig
Lizenz: GPL

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. Ursprünglich war sie nur für den Gebrauch durch die eigene Firma gedacht.

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, da sie 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, also auf der Ebene der einzelnen Routine (in der Eiffel-Terminologie: des einzelnen „feature“).

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

Die Sprachdefinition von Eiffel ist Public Domain und steht unter der Kontrolle von Nonprofit International Consortium for Eiffel (NICE); diese Organisation hat das Recht, 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

Eine Spezialität von Eiffel ist die Unterstützung des Design-By-Contract-Prinzips bei der Entwicklung. Dazu stellt die Sprache differenzierte Mittel (Vor- und Nachbedingungen sowie Invarianten) bereit, 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 „void“ sein, wenn explizit gefordert (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.

Beispielprogramm in Eiffel

class HELLO                       -- Liberty-Eiffel
create
	make
feature
               make is
		do
			io.put_string("Hello World.%N")
		end
end

class HELLO                       -- ECMA-Eiffel
create
	make
feature
               make
		do
			io.put_string("Hello World.%N")
		end
end

Erläuterung

Mit class HELLO wird die Klasse HELLO angelegt. Die create-Klausel definiert die make-Methode als Konstruktor. In diesem Beispiel entspricht make der main- Methode etwa von Java. Welche Klasse die Rootklasse ist, und welche Methode dieser Klasse zuerst aufgerufen werden soll, wird im Konfigurationsfile (eiffel configuration file *.ecf) des Projekts definiert. Ohne einen Konstruktor ist es nicht möglich, eine Instanz der Klasse zu erzeugen.

Anwendungsgebiete

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

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

Compiler

EiffelStudio Version 7.2

Einer der verbreitetsten Compiler ist EiffelStudio[2] von der Firma Eiffel Software des Erfinders der Sprache, Bertrand Meyer. EiffelStudio wird seit April 2006 außerdem unter der GPL lizenziert (duales Lizenzsystem). Zusammen mit Visual Eiffel, dem aktuell in Entwicklung befindlichen tecomp[3] und GEC (aus der Gobo Klassenbibliothek) gibt es somit vier Open-Source-Compiler. SmartEiffel (ehemals SmallEiffel) wird nach Ankündigung der Entwickler allerdings den aktuell gültigen Standard ECMA-367 nicht implementieren, sondern sich in eine andere Richtung weiterentwickeln (aber Eiffel ähnlich bleiben). Seit November 2013 ist die erste offizielle Version des SmartEiffel Nachfolgers Liberty-Eiffel freigegeben. Liberty-Eiffel ist ein GNU Projekt und sucht weitere Mitstreiter.[4]

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 das z. B. bei Java oder .NET der Fall ist).

Der Quelltext wird gewöhnlich in den Maschinencode der Zielmaschine kompiliert. Dies geschieht über den Umweg der Umwandlung der Eiffel-Quellen in C-Code, mit Ausnahme von 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.[5]

Es gibt aber auch Ansätze, Eiffel direkt in Bytecode zu übersetzen. Eiffel Software bietet unter der Produktbezeichnung 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.

Seit November 2013 liegt der Nachfolger von Smart-Eiffel, Liberty-Eiffel, als stabile Version zum Herunterladen bereit. Liberty-Eiffel ist ein GNU-Projekt, das SmartEiffel und Teile von ECMA-Eiffel verbinden will.[4]

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: Touch of Class - Learning to Program Well with Objects and Contracts. Springer, 2009
  • 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

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ EiffelStudio 22.05 is available!. (abgerufen am 19. Dezember 2022).
  2. ↑ en:EiffelStudio
  3. ↑ tecomp
  4. ↑ a b Liberty-Eiffel
  5. ↑ Diplomarbeit von Peter Haefliger an ETH Zürich (PDF; 723 kB)
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