شرح مصطلحات البرمجة
تعريفات قصيرة ودقيقة للكلمات التي تصادفها عندما تبدأ البرمجة. لكل مصطلح صفحته الخاصة، وفيها مثال يمكنك تشغيله في المتصفح، والأخطاء التي يقع فيها الناس معه، وروابط إلى المصطلحات القريبة منه.
كيف يعمل الكود
ما يحدث بين الكود الذي تكتبه والبرنامج الذي يعمل: المترجمات والمفسرات وبيئات التشغيل ونظام التشغيل.
الكود المصدريالكود المصدري (source code) هو نص البرنامج المقروء للبشر، يكتبه المبرمج بلغة مثل Python أو Java أو C ويحفظه في ملفات نصية عادية، ثم يحوّله مترجم أو مفسر إلى تعليمات يستطيع الحاسوب تنفيذها.المترجمالمترجم (compiler) برنامج يحوّل الكود المصدري المكتوب بلغة برمجة إلى لغة الآلة، أو إلى صيغة أدنى مستوى مثل البايت كود، قبل تشغيل البرنامج. وبعد ذلك يعمل البرنامج المترجَم دون الحاجة إلى الكود المصدري الأصلي.المفسرالمفسر (interpreter) برنامج ينفّذ الكود المصدري مباشرة، فيطبّق تعليماته واحدة تلو الأخرى أثناء القراءة، بدلًا من أن يترجم البرنامج كله أولًا إلى ملف منفصل بلغة الآلة. والتطبيقان القياسيان للغتي Python وRuby مفسران.بيئة التشغيلبيئة التشغيل (runtime environment) هي البرمجيات التي يحتاجها البرنامج من حوله أثناء عمله: المحرك الذي ينفّذ كوده، والمكتبات القياسية التي يستدعيها، والخدمات التي تدير الذاكرة والأخطاء والوصول إلى نظام التشغيل. ومن أمثلتها JVM وNode.js وCPython.نظام التشغيلنظام التشغيل (OS) هو البرنامج الذي يدير عتاد الحاسوب ويشغّل كل البرامج الأخرى، فيوزّع عليها المعالج والذاكرة ووسائط التخزين، ويوفّر لها الملفات والشبكات والإدخال والإخراج. ومن أنظمة التشغيل Windows وmacOS وLinux وAndroid وiOS.
اللبنات الأساسية
القطع التي يُبنى منها كل برنامج: القيم والمتغيرات والمصفوفات والتكرار.
المتغيرالمتغير (variable) في البرمجة مكان في الذاكرة له اسم، يخزّن قيمة يستطيع البرنامج قراءتها وتغييرها أثناء عمله. والاسم، مثل score أو user_name، يتيح للكود الإشارة إلى القيمة دون أن يعرف مكان تخزينها.القيمة المنطقيةالقيمة المنطقية (boolean) في البرمجة نوع بيانات له قيمتان فقط: صواب (true) وخطأ (false). تحصل البرامج على القيم المنطقية من مقارنات مثل age >= 18، وتستخدمها لتقرر أي كود يُنفَّذ، في جمل if وشروط الحلقات.المصفوفةالمصفوفة (array) بنية بيانات تخزّن مجموعة من القيم من النوع نفسه في كتلة متصلة واحدة من الذاكرة. ويُوصَل إلى كل قيمة، وتُسمّى عنصرًا، برقم موقعها، ويُسمّى الفهرس (index)، ويبدأ من 0 في معظم اللغات.التكرارالتكرار (iteration) في البرمجة هو إعادة تنفيذ مجموعة من التعليمات، عادةً بحلقة، حتى يتحقق شرط ما أو تُعالَج كل عناصر مجموعة. وكل مرور واحد على التعليمات المكررة يُسمّى أيضًا تكرارًا.
الأخطاء وتصحيحها
أنواع الأخطاء الثلاثة، وكيف تتعامل البرامج معها، والانهيار الذي يصادفه مبرمجو C أولًا.
خطأ في الصياغةالخطأ في الصياغة (syntax error) هو خلل في بنية الكود، مثل نقطتين رأسيتين أو قوس أو علامة تنصيص ناقصة، يخالف القواعد النحوية للغة البرمجة. يرفض المترجم أو المفسر البرنامج قبل أن يُنفَّذ أي جزء منه.خطأ وقت التشغيلخطأ وقت التشغيل (runtime error) هو خطأ يقع أثناء تشغيل البرنامج، عندما تتعذر عملية ما بالقيم المتاحة لها، مثل القسمة على صفر أو القراءة بعد نهاية القائمة. يتوقف البرنامج عند ذلك السطر ما لم يُعالَج الخطأ.الخطأ المنطقيالخطأ المنطقي (logic error) خلل في منطق البرنامج يجعله يُخرج نتيجة خاطئة دون أن يتعطل أو يعرض أي رسالة خطأ. الكود سليم وكل سطر فيه يُنفَّذ، لكنه لا يفعل ما أراده المبرمج.معالجة الاستثناءاتمعالجة الاستثناءات (exception handling) طريقة يستجيب بها البرنامج للأخطاء التي تقع أثناء تشغيله. يوضع الكود الذي قد يفشل في كتلة محمية مثل try، وعند رفع خطأ ينتقل التنفيذ إلى معالج مثل except أو catch بدل أن يتعطل البرنامج.خطأ التجزئةخطأ التجزئة (segmentation fault أو segfault) تعطل يحدث عندما يحاول البرنامج قراءة ذاكرة أو الكتابة فيها دون أن يُسمح له بالوصول إليها، مثل العنوان 0 عبر مؤشر فارغ. يوقف نظام التشغيل البرنامج بالإشارة SIGSEGV.
البيانات والتخزين
كيف يخزن الحاسوب البيانات ويتحقق من وصولها سليمة: البت والبايت والمجموع الاختباري وقواعد البيانات.
البتالبت (bit)، اختصار binary digit أي الرقم الثنائي، هو أصغر وحدة للبيانات في الحوسبة، ويحمل إحدى قيمتين: 0 أو 1. تخزّن الحواسيب كل المعلومات وتعالجها، من الأرقام والنصوص إلى الصور والبرامج، على شكل سلاسل من البتات.البايتالبايت (byte) وحدة من وحدات البيانات الرقمية تتكون من 8 بتات، يمكنها معًا تمثيل 256 قيمة مختلفة من 0 إلى 255. وهو في معظم الحواسيب أصغر وحدة ذاكرة لها عنوان خاص بها، وبه تُحسب أحجام الملفات.المجموع الاختباريالمجموع الاختباري (checksum) قيمة قصيرة تُحسب من كتلة بيانات، مثل ملف أو حزمة شبكة، وتُخزَّن أو تُرسل معها. إعادة حسابها لاحقًا ومقارنة القيمتين تُظهر ما إذا كانت البيانات قد تغيّرت بسبب تلف أو خطأ في النقل.قاعدة البياناتقاعدة البيانات (database) مجموعة منظمة من البيانات مخزنة على حاسوب بحيث تستطيع البرامج العثور عليها وإضافتها وتعديلها وحذفها بسرعة وأمان. يديرها برنامج يسمى نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، مثل PostgreSQL أو MySQL أو SQLite أو MongoDB.
البرمجة كائنية التوجه
الأفكار التي تقوم عليها الكلاسات والكائنات: إخفاء البيانات، ومشاركة واجهة واحدة، وإخفاء التفاصيل.
التغليففي البرمجة كائنية التوجه، التغليف (encapsulation) هو جمع بيانات الكائن والدوال التي تعمل عليها في وحدة واحدة، هي الصنف (class) عادةً، وإخفاء التفاصيل الداخلية بحيث لا يستطيع الكود الآخر استخدام الكائن إلا عبر دواله العامة.تعدد الأشكالفي البرمجة، تعدد الأشكال (polymorphism) هو قدرة جزء واحد من الكود، مثل استدعاء دالة أو اسم دالة عضو، على العمل مع قيم من أنواع مختلفة، بحيث يقدّم كل نوع سلوكه الخاص. فاستدعاء shape.area() يُجري حسابًا للدائرة يختلف عن حسابه للمربع.التجريدفي البرمجة، التجريد (abstraction) يعني إخفاء تفاصيل طريقة عمل شيء ما خلف واجهة أبسط، بحيث تستخدمه وأنت لا تعرف إلا ما يفعله. استدعاء sorted(names) يرتّب قائمة دون أن تكتب خوارزمية الترتيب أو حتى تراها.
الأسئلة الشائعة
ما هي مصطلحات البرمجة التي يجب أن يتعلمها المبتدئ أولًا؟
ابدأ باللبنات الأساسية التي تستخدمها في كل برنامج: المتغير، والقيمة المنطقية (boolean)، والمصفوفة، والتكرار. ثم تعلّم الأنواع الثلاثة للأخطاء (الخطأ في الصياغة، وخطأ وقت التشغيل، والخطأ المنطقي)، لأنك ستصادفها كلها في أسبوعك الأول.
هل أحتاج إلى معرفة هذه المصطلحات قبل أن أبدأ البرمجة؟
لا. معظم الناس يتعلمونها بكتابة برامج صغيرة والبحث عن الكلمة حين تظهر. والمصطلح يثبت في الذهن أسرع بعد أن ترى الخطأ أو الناتج الذي يصفه.
هل مصطلحات البرمجة واحدة في كل لغات البرمجة؟
الأفكار واحدة. أما الأسماء والتفاصيل فتختلف: تسمّي Python مصفوفتها
list وتكتب True، وتكتب JavaScript true، وتُلزمك Java بالإعلان عن نوع المتغير. وكل صفحة هنا توضح أين تختلف اللغات.أين يمكنني التدرّب على هذه المفاهيم؟
في كل صفحة مصطلح أمثلة قابلة للتشغيل يمكنك تعديلها في المتصفح. وللتدرّب بشكل منظّم، تأخذك دورة Python المجانية من Coddy عبر المتغيرات والحلقات والأخطاء والأصناف، تمرينًا صغيرًا تلو الآخر.