IDE چیست؟ — کاربرد در برنامه نویسی و معرفی انواع

در دنیای دیجیتال امروزی، برنامه نویسی یکی از مهم‌ترین مسائل روز به حساب می‌آید. با توجه به اینکه برنامه نویسان کامپیوتر برای کدنویسی و توسعه نرم افزار در زمینه‌های مختلف از طراحی و برنامه نویسی وب گرفته تا ایجاد اپلیکیشن‌های موبایل، ساخت بازی‌های کامپیوتری، هوش مصنوعی و بسیاری از کاربردهای دیگر به ابزار و محیط خاصی نیاز دارند، در این مقاله به تعریف و بررسی IDE یا همان «محیط یکپارچه توسعه» (Integrated Development Environment) پرداخته شده است. IDEها محیطی برای کدنویسی، تست، «اشکال‌زدایی» (Debugging) و سایر موارد این چنینی فراهم می‌کنند. در این مقاله سعی شده است به‌طور جامع به این سوال پاسخ داده شود که IDE چیست و انواع و کاربردهای آن مورد بررسی قرار بگیرند.

ابزار مناسب و محیط یکپارچه توسعه برنامه نویسی خوب می‌تواند بهره‌وری برنامه نویس را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و به او کمک کند تا گردش کار پروژه را به راحتی پیش ببرد. از این رو، درک مفهوم و چیستی IDE از اهمیت بالایی برخوردار است و در این نوشتار به آن پرداخته می‌شود.

IDE چیست ؟

ابزارهای محیط توسعه یکپارچه یا همان IDEها نرم افزارهایی هستند که امکاناتی را برای برنامه نویسان جهت کدنویسی، ساخت و توسعه برنامه‌ها و اپلیکیشن‌های دیگر فراهم می‌کنند. IDE برای دربرگرفتن تمام امکانات لازم برای پیاده‌سازی همه وظایف برنامه نویسی در قالب یک نرم افزار کاربردی طراحی شده است. یکی از اصلی‌ترین مزایای IDEها این است که این برنامه کاربردی یک «واسط» (Interface) مرکزی و هسته‌ای برای همه ابزارهای مورد نیاز توسعه نرم افزارهای خاص به شمار می‌رود. در ساخت یک برنامه، نیاز است بخش‌های بسیاری ایجاد شوند که همراه با یکدیگر کار می‌کنند، از جمله آن‌ها می‌توان به کدها، «رابط کاربری» (User Interface | UI)، ساختمان پروژه، محیط پیکربندی پروژه و سایر موارد اشاره کرد. با استفاده از IDE همه این بخش‌ها می‌توانند از طریق یک نرم افزار واحد ایجاد و توسعه داده شوند.

تلاش‌ها برای پیاده‌سازی پردازش‌ها و فرایندهای توسعه نرم افزارهای گوناگون، باعث ایجاد مجموعه گسترده‌ای از ابزارهای نرم افزاری شده است که از جنبه‌های مختلفی طراحی و توسعه نرم افزارها را آسان‌تر می‌کنند. یکی از مهم‌ترین و کامل‌ترین مجموعه ابزارها، محیط توسعه نرم افزاری یا همان IDE به حساب می‌آید. IDE‌ها معمولاً همه ابزارها و امکاناتی را ارائه می‌دهند که یک توسعه دهنده یا برنامه نویس برای نوشتن و ساختن برنامه از ابتدا تا انتها به آن‌ها نیاز دارد. توسعه دهندگان از IDE برای نوشتن، مدیریت و پیاده‌سازی کدهای خود در حین اجرای برنامه استفاده می‌کنند. این ابزار، فرایند توسعه برنامه‌ها و جنبه‌های مختلف ویرایش کدها را در برنامه‌های مستقل بسیار ساده‌تر می‌کند.

IDE یک برنامه نرم افزاری است که همه ابزارهای مورد نیاز یک پروژه توسعه نرم افزاری در آن ترکیب شده‌اند. از همان سطح‌های بسیار پایین‌تر، IDE‌ها واسطی برای کاربران جهت نوشتن کدها، سازماندهی گروه‌های متنی و افزونه‌های برنامه نویسی خودکار به وجود می‌آوردند. معمولاً حداقل مواردی که می‌توان با استفاده از IDE‌ها انجام داد شامل ویرایش، کامپایل، دیباگ یا همان اشکال‌زدایی، تکمیل و مدیریت کدها است. برخی از IDE‌های پیشرفته‌تر، ویژگی‌ها و قابلیت‌های بیشتری را از جمله بصری‌سازی داده‌ها، ردیابی کردن برنامه و «ارجاع متقابل» (Cross Reference) ارائه می‌دهند.

برخی از محیط‌های توسعه یکپارچه فقط مختص به یک زبان برنامه نویسی خاص مانند «پایتون» (Python) یا «جاوا» (Java) هستند ولی برخی دیگر از آن‌ها، قابلیت «بین زبانی» (Cross Language) دارند و در اکثر زبان‌های برنامه نویسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در برخی از IDE‌ها یک یا چند کاربران می‌توانند به صورت سلسله مراتبی گروه‌هایی از کدها را در ناحیه مخصوص به خود ایجاد کنند و سپس آن‌ها را در کنار یکدیگر قرار دهند و کامپایل و پیاده‌سازی کنند. اکثر IDE‌ها دارای بخش اشکال‌زدایی داخلی هستند که در هنگام ساخت و پیاده‌سازی برنامه فعال می‌شود. اشکال‌زدایی به صورت بصری، یکی از مزیت‌های قابل توجه بسیاری از IDE‌ها به حساب می‌آید.

IDE‌ها در صورت برخورد با هر گونه اشکال یا خطا، به کاربران نشان می‌دهند که کدام بخش از کدها خطا دارد. IDE‌ها مخصوصاً در برنامه نویسی‌های پیچیده بسیار مناسب هستند؛ زیرا امکان کمک به کدنویسی بهتر، تکمیل کدها، اشکال‌زدایی، نمایش تصویری کدها و تجزیه و تحلیل عمیق برنامه را فراهم می‌کنند. بسته به زبان برنامه نویسی مورد استفاده، این IDE‌ها می‌توانند شامل الگوها، برجسته یا Highlight کردن سینتکس‌ها و Folding کدها برای بهبود تجربه توسعه برنامه نویسی باشند. در بخش بعدی از مقاله «IDE چیست» به بررسی انواع شباهت‌ها و تفاوت‌های IDE و «ویراشگر متن» (Text Editor) پرداخته شده است.

فیلم آموزش ویرایشگر متن VIM ویم در لینوکس در فرادرس

کلیک کنید

چرا IDE مهم است؟

در حین فرایند نوشتن، ایجاد و تست نرم افزار در حال توسعه، برنامه نویسان و توسعه دهندگان انواع مختلفی از ابزارها را مورد استفاده قرار می‌دهند. ویرایشگرهای متن، کتابخانه کدها، نرم افزارهای ردیابی خطاها، «کامپایلرها» (Compiler) و پلتفرم‌های آزمایشی از رایج‌ترین ابزارهایی هستند که برای توسعه نرم افزار استفاده می‌شوند. توسعه‌دهندگانی که از IDE استفاده نمی‌کنند، باید این ابزارها را به صورت جداگانه انتخاب، مستقر و ادغام کنند و شخصاً بر کارکرد صحیح آن‌ها نظارت داشته باشند. ابزار محیط توسعه یکپارچه ، فریم ورک و چارچوبی به حساب می‌آید که بسیاری از این ابزارهای توسعه برنامه نویسی و نرم افزارها را به صورت یک‌جا در خود جای داده و با یکدیگر ترکیب کرده است.

زمانی که همه ابزارهای کاربردی در یک میزکار و ابزار واحد نمایش داده می‌شوند، دیگر نیازی نیست که توسعه دهندگان زمانی را صرف یادگیری هر کدام از آن‌ها به صورت جداگانه کنند. همچنین، این قابلیت برای افراد تازه‌کار در برنامه نویسی بسیار مفید است، زیرا نیازی نیست زمان زیادی را صرف یادگیری ابزارها در کنار کدنویسی کنند و فقط در کنار برنامه نویسی، نحوه کار با IDE را هم باید فرا بگیرند که کار چندان دشواری نیست. قابلیت‌های مفید IDE‌ها از جمله تکمیل کد هوشمند، ایجاد خودکار کدها برای صرفه‌‌جویی در زمان، همراه با حذف نوشتن دنباله‌ای از کاراکترها به صورت کامل برای ساده شدن برنامه نویسی طراحی شده‌اند. هدف این ابزار نرم افزاری، انجام ساده‌تر توسعه نرم افزار و همچنین شناسایی و کاهش خطاها و اشتباهات نوشتاری و سینتکسی است.

سایر ویژگی‌های IDE‌ها نیز به توسعه دهندگان در ساده‌سازی جریان کار و حل مسائل کمک می‌کنند. IDE‌ها کدها را همان‌گونه تجزیه می‌کنند که نوشته شده‌اند و مشکلات ایجاد شده را در «زمان واقعی» (Real Time) شناسایی خواهند کرد. همچنین، بیشتر IDE‌ها از قابلیت‌های برجسته‌سازی سینتکس (Syntax Highlighting) استفاده می‌کنند که سرنخ‌های بصری برای تشخیص اشکالات در کدها یا گرامر صحیح را در ویرایشگرهای متن به کاربر پیشنهاد می‌دهند. در بخش بعدی از این مقاله به شرح تاریخچه IDE پرداخته شده است.

تاریخچه IDE چیست ؟

قبل از ایجاد IDE‌ها، برنامه نویسان کدهای خود را در ویرایشگرهای متن می‌نوشتند. سپس کدها را پیاده‌سازی می‌کردند و خطاهای احتمالی موجود را یادداشت کرده و پس از آن به ویرایشگر متن بازمی‌گشتند تا کدها را اصطلاح کنند یا ادامه آن‌ها را بنویسند. در سال ۱۳۶۲ شمسی (۱۹۸۳ میلادی) شخصی به نام «Borland Ltd» یک کامپایلر زبان «پاسکال» (Pascal) را به نام «TurboPascal» ارائه کرد که برای اولین بار ابزاری دارای ویرایشگر یکپارچه متن و کامپایلر بود. TurboPascal ممکن است اولین ایده ساخت محیط‌های یکپارچه توسعه باشد.

اما بسیاری از متخصصین بر این باور هستند که در واقع ابزار «ویژوال بیسیک» (Visual Basic | VB) که توسط شرکت مایکروسافت در سال ۱۳۷۰ شمسی (۱۹۹۱ میلادی) ساخته شد، اولین IDE واقعی تاریخ بود. ویژوال بیسک به سفارش شرکت زبان برنامه نویسی قدیمی «Basic» ساخته شده بود. این زبان یکی از زبان‌های محبوب دهه ۶۰ شمسی (۱۹۸۰ میلادی) به حساب می‌آید. ظهور ویژوال بیسیک با این هدف بود که می‌توان برنامه نویسی را به صورت گرافیکی نیز بررسی کرد و مزایای افزایش بهره‌وری نیز در آن به صورت قابل توجهی مشهود بودند. پس از شرح تاریخچه کوتاه IDE در برنامه نویسی ، حال در بخش بعدی مقاله «IDE چیست» به بررسی ویژگی‌های رایج و اصلی این ابزارهای نرم افزاری پرداخته شده است.

فیلم آموزش ویژوال بیسیک دات نت Visual Basic.NET – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

ویژگی های رایج IDE ها کدامند؟

IDE یکی از ابزارهایی در برنامه نویسی به حساب می‌آید که ده‌ها سال است مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پلتفرم قابلیلت‌های بسیاری در برنامه نویسی، اشکال‌زدایی و توسعه کدها دارد و به مرور زمان نیز در حال تغییر و تکامل است. در این بخش برخی از ویژگی‌های اصلی و استانداردی فهرست شده‌اند که در اکثر محیط‌های توسعه یکپارچه وجود دارند:

• ویرایشگر متن: می‌توان گفت به‌طور معمول همه IDE‌ها دارای یک ویرایشگر متن هستند که برای نوشتن و دستکاری کدهای منبع طراحی شده است. برخی از آن‌ها امکان دارد که مؤلفه‌های بصری برای «کشیدن و انداختن» (Drag And Drop) اجزای «فرانت‌اند» خود داشته باشند، اما اکثر آن‌ها یک واسط ساده دارند که سینتکس‌های خاص زبان برنامه نویسی را برجسته یا هایلایت می‌کنند. در ادامه، کدهایی با زبان برنامه نویسی جاوا به صورت برجسته شده و برجسته نشده ارائه شده‌اند، ابتدا کدهای برجسته نشده نمایش داده می‌‌شوند:

// without syntax highlighting

public class NiceDay {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("It's a nice day out!");
  }
}

حال کدهای فوق به صورت هایلایت شده در تصویر زیر نمایش داده شده‌اند:

• «خطایاب یا دیباگر» (Debugger): IDE‌ها دارای ابزارهای اشکال‌زدایی هم هستند که به برنامه نویسان امکان شناسایی و رفع خطاهای کدهای منبع را می‌دهند. این ابزارها معمولاً سناریوهای دنیای واقعی را برای تست عملکرد و کارایی کدها شبیه‌سازی می‌کنند. برنامه نویسان و مهندسان نرم افزار می‌توانند با استفاده از IDE‌ها بخش‌های مختلف کدها را آزمایش و خطاهای آن‌ها را قبل از انتشار برنامه، شناسایی کنند. در ادامه کدهایی با زبان جاوا نمایش داده می‌شوند که دارای خطای نحوی هستند و IDE به آن‌ها پیشنهادی برای رفع خطا داده است:

• کامپایلر: یکی از ویژگی‌هایی که IDE‌ها دارند، رو‌ش‌های کامپایل کدها است. کامپایلرها مؤلفه‌هایی هستند که زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا را به زبانی دودویی، سطح پایین و قابل درک برای ماشین تبدیل می‌کنند. کدهای ماشین برای اطمینان از صحت آن‌ها تجزیه و تحلیل می‌شوند. سپس، کامپایلر کدها را برای بهینه‌سازی عملکرد، تجزیه و بررسی می‌کند.
  • مقاله مرتبط: کامپایلر چیست و چکار می کند؟ — برنامه نویسی به زبان ساده
• «تکمیل کد خودکار» (Code Completion): قابلیت تکمیل کد در IDEها به وسیله شناسایی هوشمند با درج اجزای کدهای رایج در برنامه‌ها به برنامه نویسان کمک می‌کنند. این ویژگی‌ها باعث صرفه‌جویی در زمان نوشتن کدها و کاهش احتمال بروز خطاهای نوشتاری می‌شوند. همچنین ممکن است وظایف دیگری نیز وجود داشته باشند که به صورت خودکار توسط IDE‌ها انجام شوند. در ادامه مثالی در زبان برنامه نویسی جاوا برای روش تکمیل کدها در یک IDE ارائه شده است:

• پشتیبانی زبان برنامه نویسی: IDE‌های مختلفی وجود دارند که برخی از آن‌ها مختص به یک زبان برنامه نویسی خاص و برخی دیگر توسط چندین زبان مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین ترتیب، برای انتخاب IDE، نیاز است، آن‌هایی انتخاب شوند که در زبان برنامه نویسی مورد نظر کاربرد دارند. به عنوان مثال ابزارهای IDE مختلفی برای زبان‌های برنامه نویسی جاوا، پایتون و «روبی» (Ruby) وجود دارند.
• «یکپارچه‌سازی و افزونه‌ها» (Integrations And Plugin): همان‌طور که IDE مخفف عبارت «محیط توسعه یکپارچه» است، شکی نیست که قابلیت یکپارچه‌سازی در این ابزار وجود داشته باشد. به عبارتی می‌توان گفت که IDE‌ همان پرتال توسعه برنامه است، بنابراین ترکیب و یکپارچه‌سازی همه ابزارهای توسعه مورد نیاز برنامه، بهره‌وری را بهبود می‌بخشد. همچنین، یکپارچه‌سازی ضعیف باعث بروز مشکلات متعددی می‌شود و بهتر است از IDE استفاده شود که این ویژگی را به خوبی رعایت کرده است.

فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

همچنین برخی از IDEها شامل موارد دیگری نیز می‌شوند که در ادامه ارائه شده‌اند:

• «مرورگر کلاس» (Class Browser): از این قابلیت برای مطالعه و ارجاع ویژگی‌های کلاس‌های «شی گرا» (Object Oriented) به صورت سلسله مراتبی استفاده می‌شود.
• «مرورگر شی» (Object Browser): این ویژگی، برای رسیدگی به اشیا نمونه‌سازی شده در یک اپلیکیشن در حال پیاده‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• «نمودار سلسله مراتبی کلاس» (Class Hierarchy Diagram): این قابلیت به توسعه دهندگان امکان مصورسازی ساختمان کدهای «برنامه نویسی شی گرا» (Object Oriented Programming | OOP) را می‌دهد.

در بخش بعدی از مقاله «IDE چیست» به بررسی انواع تفاوت‌های بین ابزارهای محیط توسعه یکپارچه پرداخته شده است.

تفاوت های بین ابزارهای محیط توسعه یکپارچه

همان‌طور که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرد، IDE‌ها انواع مختلفی دارند و با یکدیگر متفاوت هستند. در این بخش به طور خلاصه به نوع تفاوت هر کدام از IDE‌ها پرداخته شده است. این تفاوت‌ها در ادامه فهرست شده‌اند:

• تعداد زبان‌های برنامه نویسی پشتیبانی شده توسط IDE: برخی از IDE‌ها فقط مختص به یک زبان برنامه نویسی خاص هستند، بنابراین تطابق بهتری با الگوهای آن زبان دارند. برخی از IDE‌ها نیز در همه زبان‌های برنامه نویسی یا مجموعه‌ای از آن‌ها دارای کاربرد هستند.
• نوع سیستم عامل پشتیبانی شده توسط هر IDE:‌ این نوع از ابزارهای محیط توسعه یکپارچه از سیستم عامل‌های خاص و مخصوص به خود پشتیبانی می‌کنند. مثلا ممکن است یک ابزار محیط توسعه یکپارچه فقط از سیستم عامل iOS و اندروید پشتیبانی کند. فقط IDE‌های «ابری» (Cloud) هستند که نوع سیستم عامل برای آن‌ها اهمیتی ندارد.
• ویژگی‌های خودکارسازی IDE‌ها: بیشتر IDE‌ها شامل سه ویژگی کلیدی ویرایشگر متن، ساختن به صورت خودکار و اشکال‌زدایی می‌شوند. همچنین بسیاری از آن‌ها از ویژگی‌های کلیدی دیگری از جمله «بازساخت» یا «سازماندهی مجدد» (Refactoring)، جستجوی کدها و «ابزارهای یکپارچه سازی و استقرار پیوسته» (Continuous Integration And Continuous Deployment | CI/CD) پشتیبانی می‌کنند.
• تاًثیر IDE بر روی کارایی سیستم: اگر توسعه دهنده‌ای بخواهد به صورت همزمان از چند برنامه کاربردی استفاده کند، میزان حافظه‌ای که IDE اشغال می‌کند بر روی میزان کارایی برنامه‌های سیستم تأثیر می‌گذارد.
• انواع افزرونه‌ها و پلاگین‌های هر IDE: برخی از IDEها شامل قابلیت سفارشی کردن گردش کار برای برطرف کردن نیازها و اولویت‌های یک توسعه دهنده به وسیله افزونه یا همان اکستنشن هستند.

بخش بعدی از مقاله «IDE چیست» پس از معرفی مجموعه دوره‌های آموزش برنامه نویسی فرادرس به بررسی انواع IDEهای مختلف اختصاص داده شده است.

معرفی فیلم های آموزش برنامه نویسی

دوره‌های وب سایت آموزشی فرادرس بر اساس موضوع به صورت مجموعه‌های آموزشی مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. یکی از این مجموعه‌های جامع و کاربردی مربوط به دوره‌های آموزش انواع زبان‌های برنامه نویسی و مهارت‌های گوناگون کدنویسی است. علاقه‌مندان و دانشجویان می‌توانند برای یادگیری بیشتر مفاهیم مختلف برنامه نویسی و همچنینآشنایی با IDE‌های مختلف زبان‌های برنامه نویسی، از دوره‌های ارائه شده در این مجموعه آموزشی استفاده کنند. در زمان تدوین این مقاله، مجموعه دوره‌های برنامه نویسی فرادرس حاوی بیش از ۵۰۰ ساعت محتوای ویدیویی و حدود ۶۲ عنوان آموزشی متفاوت است. در ادامه، برخی از دوره‌های این مجموعه به طور خلاصه معرفی شده‌اند:

• فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی (طول مدت: ۱۹ ساعت و ۵۳ دقیقه، مدرس: پژمان اقبالی شمس آبادی): در این دوره آموزشی فرادرس، زبان برنامه نویسی پایتون از پایه‌ترین مفاهیم تا اصول پیشرفته آن آموزش داده می‌شود و سعی شده است که همه مباحث مقدماتی مورد نیاز آن ارائه شود. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی C++‎ سی پلاس پلاس (طول مدت: ۲۰ ساعت و ۱۴ دقیقه، مدرس: دکتر فرشید شیرافکن): در این فرادرس، زبان برنامه نویسیC++ ‎ در دو بخش آموزش داده شده است. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی C++‎ سی پلاس پلاس + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی جاوا Java (طول مدت: 19 ساعت و 19 دقیقه، مدرس: دکتر سید مصطفی کلامی هریس): این دوره آموزشی به دانشجویان و علاقه‌مندانی پیشنهاد می‌شود که قصد یادگیری زبان برنامه نویسی جاوا را به صورت جامع دارند. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی جاوا Java + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی C (طول مدت: ۱۳ ساعت و ۳۰ دقیقه، مدرس: دکتر سید مصطفی کلامی هریس): در این فرادرس، زبان برنامه نویسی C همراه با مفاهیم کاربردی آن به همراه مثال‌های عملی آموزش داده شده است. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی C + کلیک کنید.
• فیلم آموزش کاربردی برنامه نویسی سی شارپ #C (طول مدت: ۱۳ ساعت و ۵۸ دقیقه، مدرس: مهندس رشید شجاعی): در این دوره آموزشی، آموزندگان به صورت کاربردی و عملی با زبان سی شارپ و محیط‌های Visual Studio و دات‌نت آشنا می‌شوند. برای مشاهده فیلم آموزش کاربردی برنامه نویسی سی شارپ #C + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی تایپ اسکریپت TypeScript (طول مدت: ۸ ساعت و ۴۵ دقیقه، مدرس: پوریا کهریزی): این دوره آموزشی به علاقه‌مندانی پیشنهاد شده است که قصد یادگیری زبان برنامه نویسی تایپ اسکریپت را از پایه‌ترین مفاهیم آن دارند. تایپ اسکریپت دارای شباهت‌های بسیاری با زبان‌های سی شارپ و جاوا اسکریپت است. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی تایپ اسکریپت TypeScript + کلیک کنید.

در ادامه مقاله «IDE چیست» و پس از معرفی مختصر برخی از دوره‌های آموزشی برنامه نویسی فرادرس به بررسی انواع IDE‌های مختلف پرداخته می‌شود.

انواع IDE‌ ها کدامند؟

معمولاً برای همه زبان‌های برنامه نویسی موجود، IDE وجود دارد. هر کدام ویژگی‌های متفاوتی را ارائه می‌دهند که به برنامه نویسان امکان ایجاد کدهایی با کیفیت بالا، سرعت و کارایی مناسب را خواهند داد. در ادامه برخی از انواع IDE‌ها فهرست شده‌اند: