Mind-driven development

Da ich stets in aktuellen Entwicklungen von C# interessiert bin, habe ich ein wenig im Internet recherchiert und fasse nachfolgend einige interessante Hinweise mit den entsprechenden Links zusammen, wo die Reise hin geht. In Zukunft möchte ich diesen Text mit aktuellen Entwicklungen weiter ausbauen, die derzeitige Version ist lediglich als Ausgangspunkt gedacht.

Integration von C-Omega Sprachelementen

C-Omega ist eine experimentelle Sprache von Microsoft Research und offiziell gibt es keine Pläne für deren Verwendung. Trotzdem fand bereits die Übernahme einiger Sprachelemente in C# statt, wie es auch in einem Interview mit Anders Hejlsberg zur Sprache kommt. Bei C-Omega handelt es sich um eine Spracherweiterung von C#. Sie fokussiert dabei vor allem auf Probleme, welche bei der Erstellung netzwerkartiger, lose gebundener Applikationen entstehen. Diese betreffen die nebenläufige/parallele Programmierung auf der einen Seite und die Integration von relationalen Daten und XML auf der anderen Seite.

Beim Thema Nebenläufigkeit werden einige Konzepte eingeführt, die zunächst unter dem Namen „Polyphonic C#“ implementiert wurden und auf die bessere Unterstützung paralleler Abarbeitung (zum Beispiel durch neue Sprachelemente und die bessere Unterstützung von Asynchronität) abzielen. Mit einer besseren Einbindung relationaler Daten sollen weiterhin die bisher nahezu getrennten Welten der Programmiersprachen und der Datenbanken miteinander vereint werden, indem ein leichterer Datenzugriff aus der Programmiersprache heraus stattfindet und dabei für Typsicherheit gesorgt wird. C-Omega setzt diese Idee um mit LINQ wurde dieses Konzept in .NET übernommen. Auch der getypte Zugriff auf XML-Daten bzw. die einfache und typsichere Traversierung eines XML-Baums ist in C-Omega möglich, allerdings fand noch keine direkte Übernahme in C#/.NET statt (abgesehen von der LINQ-Unterstützung für XML-Daten). Hier darf man gespannt sein, ob und wann dies nachgeholt wird.

Nebenläufige/Parallele Programmierung

In der besseren Unterstützung nebenläufiger Programmierung bzw. der Erstellung paralleler Programme liegt eine große Herausforderung für die weitere Programmiersprachenentwicklung, bei der C# durch seine derzeit noch vorherrschende hohe Dynamik eine Vorreiterrolle spielen kann. Dem Thema Parallelität kommt dabei eine wachsende Bedeutung zu, da sich die Architektur heutiger Rechner und Netzwerke durch die Verbreitung von Multicore-Ansätzen und der lose gekoppelter Netzwerke (Cloud Computing) stetig wandelt. Jedoch wird Parallelität auch von aktuellen Programmiersprachen wie C# oder Java nur über Thread-und-Lock-Ansätze unterstützt, welche in den 1970er Jahren entwickelt wurden und die Programmierung nebenläufiger Applikationen schwer und unhandlich machen.

Microsoft hat mit dem Parallel Computing Developer Center einen Bereich geschaffen, der sich dem Thema Parallelität/Nebenläufigkeit widmet und dem einige Hinweise auf Entwicklungen für C#/.NET entnommen werden können. So sind mit den Parallel Extensions eine ganze Reihe von Spracherweiterungen für C#/.NET verfügbar, welche erste Möglichkeiten für die einfache Erstellung paralleler Programme beinhalten. Neben thread-sicheren Collections bietet z.B. die Klasse System.Threading.Parallel statische Methoden „For“, „ForEach“ etc. an, mit denen eine einfache Parallelisierung von Programmkonstrukten erreicht werden kann. Interessant ist ebenfalls die Einbindung eines parallelen LINQ (PLINQ).

Zukünftig dürfte es nicht bei einer Spracherweiterung bleiben. Die Parallel Extensions werden meiner Meinung nach bald in neue Releases von C# bzw. das .NET-Framework selbst Einzug halten und so die parallele Programmierung vereinfachen. Doch das dürfte erst die Spitze des Eisberges sein. Mittelfristig ist ein kompletter Paradigmenwechsel zur parallelen Programmierung hin nötig, was allein über Spracherweiterungen schwer erreichbar erscheint. Auf jeden Fall sind neue Sprachkonzepte erforderlich, welche die Übersichtlichkeit bei der Erstellung großer paralleler Applikationen wahren und wiederkehrende Muster in eigene Konstrukte kapseln. Eine Art Katalog an „Parallel Design Patterns“ wäre hierbei sicherlich hilfreich.

Was Microsoft zu dem Thema zu sagen hat, wird auf der PDC 2008 öffentlich werden. Mit einem separaten Pre-Conference-Day und 4 Konferenz-Sessions auf der PDC wird der Parallelisierung genügend Raum geboten.

C# 4

In einem Interview mit den C#-Designern auf Channel 9 werden erste Details geliefert, in welche Richtung sich C# 4 entwickeln könnte. Unter anderem wird über die Notwendigkeit von C# gesprochen, mit „dynamischen“ Sprachen wie IronPython oder IronRuby zu interagieren und diese besser einzubinden. In diesem Zusammenhang könnte es auch zu einem Ausbau der Möglichkeiten für das Meta-Programming kommen. In dem Interview wird ebenfalls eine Vereinfachung konkurrierender Aufrufe angekündigt.

Insgesamt stellt sich die Frage, wie weit die Sprachdefinition selbst mit neuen Features aufgebläht werden sollte, ohne sie zu unübersichtlich zu machen und Entwickler (vor allem Neueinsteiger) abzuschrecken.

Diese anderen Sharp’s…

Ein Blick auf Microsoft Research lohnt immer, da Forschungs-Projekte zunächst zwar losgelöst sind von konkreten Applikationen, jedoch Microsoft auch einen Nutzen bringen sollen und damit früher oder später Auswirkungen auf bestehende Elemente wie C# und .NET haben.

Spec# stellt beispielsweise eine Spracherweiterung für C# dar, welche die Erstellung von Qualitätssoftware vereinfachen soll. Das grundlegende Prinzip ist dabei programming by contract. Der Programmierer gibt vor, wie sich beispielsweise eine Methode zu verhalten hat (Vor- und Nachbedingungen), was in der Spec#-Syntax geschieht. Zur Compilezeit wird geprüft, ob die Methode diesen „Vertrag“ einhält. Programming by contract ist auch für die Parallelisierung von Programmen interessant, da hierüber ausgesagt werden kann, wie sich eine Funktion verhält, z.B. ob sie interne Zustände einer Klasse ändert oder andere Seiteneffekte hat. Der Compiler kann dann anhand dieser Aussagen und ihrer Prüfung entscheiden, wie eine Parallelisierung anzustreben ist.

Dass sich gewisse Dinge in einer funktionalen Programmiersprache einfacher und schneller implementieren lassen, ist hinlänglich bekannt. Quicksort lässt sich z.B. in Haskell elegant in 3 Zeilen Code abhandeln. F# stellt eine Implementierung des funktionalen Programmierparadigmas dar, auch wenn es nicht „rein“ funktional ist. Gewisse Konstrukte wie die Lambda-Ausdrücke wurden bereits in C# integriert, andere Anleihen dürften folgen. Auch anderen Paradigmen wie der deklarativen Programmierung sollten man ein Augenmerk schenken, hier wurde mit WPF/XAML ja auch schon ein erster Beitrag geleistet. Funktionale Programmierung ist für das Sprach-Design-Team bei Microsoft besonders interessant, da funktionale Programme per se frei sind von Seiteneffekten. Sie lassen sich daher von Haus aus gut parallelisieren. Es wird zwar kein kompletter Paradigmenwechsel angestrebt (dafür sind funktionale Programme zu ineffektiv), aber es werden „Inseln“ in der funktionalen Programmierung gesucht, mit welchen sich die aktuellen Probleme imperativer Programmiersprachen wie C# elegant handhaben lassen.

Weitere Links

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