Файл: .Обзор языков программирования высокого уровня..pdf

2.2. Краткий обзор языков программирования высокого уровня

Рассмотрим некоторые достойные высокоуровневые языки программирования, которые являются сейчас признанными лидерами и изучение которых способно дать максимальную отдачу.

C#

СИ Шарп является одним из основных языков для написания программного обеспечения под самую популярную операционную систему для настольных компьютеров Windows от Microsoft. Именно в недрах данной компании C# и зародился, используясь в первую очередь для разработки приложения на платформу .NET Framework. С его помощью довольно легко реализовывать взаимодействие с базами данных MS SQL, он прекрасно интегрируется с другими языками (тем самым С и С++) [9].

C# является объектно–ориентированным языком, но поддерживает также и компонентно–ориентированное программирование. Разработка современных приложений все больше тяготеет к созданию программных компонентов в форме автономных и самоописательных пакетов, реализующих отдельные функциональные возможности. Главная особенность таких компонентов в том, что они представляют собой модель программирования со свойствами, методами и событиями. У них есть атрибуты, предоставляющие декларативные сведения о компоненте. Они включают в себя собственную документацию. C# предоставляет языковые конструкции, непосредственно поддерживающие такую концепцию работы. Благодаря этому C# подходит для создания и применения программных компонентов.

Вот лишь несколько функций языка C#, обеспечивающих надежность и устойчивость приложений. Сборка мусора автоматически освобождает память, занятую недостижимыми неиспользуемыми объектами. Обработка исключений предоставляет структурированный и расширяемый подход к обнаружению ошибок и их восстановлению. Типобезопасная структура языка делает невозможным чтение из неинициализированных переменных, индексацию массивов за пределами их границ или выполнение непроверенных приведений типов [14].

В C# существует единая система типов. Все типы C#, включая типы–примитивы, такие как int и double, наследуют от одного корневого типа object. Таким образом, все типы используют общий набор операций, и значения любого типа можно хранить, передавать и обрабатывать схожим образом. Кроме того, C# поддерживает пользовательские ссылочные типы и типы значений, позволяя как динамически выделять память для объектов, так и хранить упрощенные структуры в стеке.

Чтобы обеспечить совместимость программ и библиотек C# при дальнейшем развитии, при разработке C# много внимания было уделено управлению версиями. Многие языки программирования обходят вниманием этот вопрос. В результате программы на этих языках ломаются чаще, чем хотелось бы, при выходе новых версий зависимых библиотек. Вопросы управления версиями существенно повлияли на такие аспекты разработки C#, как раздельные модификаторы virtual и override, правила разрешения перегрузки методов и поддержка явного объявления членов интерфейса.

В недавних версиях C# были использованы другие парадигмы программирования. C# включает функции, поддерживающие приемы функционального программирования, такие как лямбда–выражения. Другие новые возможности поддерживают разделение данных и алгоритмов, например сопоставление шаблонов [14].

С++

Еще один язык высокого уровня из большого семейства С, который в наше время повсеместно используется для решения самых разнообразных задач:

• Создание логических ядер для серьезного ПО;
• Разработки для сетей, серверов и различных служб, которые их обслуживают;
• Для разработки компьютерных игр;
• Для создания интерфейсов программ и многих других задач.

Даже обычный видеоплеер, которых сейчас хоть пруд пруди, чаще всего пишется именно на С++. Да, в нем могут быть элементы интерфейса (кнопки, переключатели и т.п.) разработанные на любом другом языке, но если речь идет о серьезных функциях, например, перекодировка видео в иной формат или прогрузка большого файла порциями, то подобные задачи решает именно С++.

Разработка языка началась в 1979 году. Целью создания C++ было дополнение C возможностями, удобными для масштабной разработки ПО, с сохранением гибкости, скорости и портабельности C. Вместе с тем создатели C++ стремились сохранить совместимость с C: синтаксис первого основан на синтаксисе последнего, и большинство программ на C будут работать и как C++. Изначально новый язык назывался «C с классами», но затем имя было изменено на C++ – это должно было подчеркнуть как его происходжение от C, так и его превосходство над последним [15].

Первый выпуск C++ для коммерческого использования состоялся в 1985 году, вместе с публикацией книги «The C++ Programming Language», которая на долгое время стала его неофициальным стандартом. В 1989 году вышла вторая версия языка в сопровождении книги «The Annotated C++ Reference Manual».

Алфавит C++ включает:

• прописные и строчные латинские буквы и знак подчеркивания;
• арабские цифры от 0 до 9;
• специальные знаки: « { } , | [ ] ( ) + – / % * . \ ‘ : ? < = > ! & # _ ; ^
• пробельные символы: пробел, символы табуляции, символы перехода на новую строку.

Из символов алфавита формируются лексемы (лексема или элементарная конструкция – минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл):

• ключевые (зарезервированные) слова;
• идентификаторы;
• знаки операций;
• константы;
• разделители (скобки, точка, запятая, пробельные символы);
• комментарии [14].

Java

Замечательный высокоуровневый язык программирования, который активно используется в написании ПО для компьютерной техники. В последние годы в него буквально вдохнула вторую жизнь мобильная ОС Android, программы на которую пишутся в основном именно на Java. Благодаря последнему факту актуальность данного языка ничуть не убывает. Зная его можно писать отличные приложения как для ПК, так и для самых разных современных гаджетов (включая смарт часы и очки виртуальной реальности).

Java разработала компания Sun Microsystems в начале 90–х годов XX века. Ведущую роль в создании языка сыграл канадский инженер Джеймс Гослинг (James Gosling). На ранних этапах разработки язык назывался Oak. Затем его переименовали в честь сорта кофе Java. Связь языка с напитком отражается в логотипе.

Джеймс Гослинг и его единомышленники хотели создать язык с си–подобным синтаксисом. В то же время он должен быть более простым по сравнению с C/C++. Создатели планировали использовать Java для программирования бытовой электроники. Однако практически сразу после выпуска версии 1.0 в 1995 язык стали использовать разработчики серверного и клиентского ПО [13].

В Java реализован механизм управления памятью, который называется сборщиком мусора или garbage collector. Разработчик создаёт объекты, а JRE с помощью сборщика мусора очищает память, когда объекты перестают использоваться. Объясняет эксперт Никита Липский: «Есть такое понятие – циклический мусор. Внутри цикла на все объекты есть ссылки, однако garbage collector в Java удалит его, если объекты не могут использоваться из программы».

Синтаксис языка Java похож на синтаксис других си–подобных языков. Вот его некоторые особенности:

• чувствительность к регистру – идентификаторы User и user в Java представляют собой разные сущности;
• для именования методов используется lowerCamelCase. Если название метода состоит из одного слова, оно должно начинаться со строчной буквы. Пример: firstMethodName();
• для именования классов используется UpperCamelCase. Если название состоит из одного слова, оно должно начинаться с прописной буквы. Пример: FirstClassName.
• название файлов программы должно точно совпадать с названием класса с учётом чувствительности к регистру. Например, если класс называется FirstClassName, файл должен называться FirstClassName.java;
• идентификаторы всегда начинаются с буквы (A–Z, a–z), знака $ или нижнего подчёркивания _ [15]

По результатам ежегодного отчёта State of the Octoverse, который выпускает Github, язык программирования Java в 2019 году занимает третье место в списке самых популярных.

PHP

Отличный язык, дополняющий современные языки программирования высокого уровня. Он незаменим для разработки самых разнообразных веб–приложений, настройки работы серверного ПО, создания динамичных Интернет–ресурсов, снабженных различными интерактивными функциями, всплывающими окнами и прочими «погремушками». Если Вы видите в своем браузера на любимом сайте появившееся окно с приложением – скорее всего оно написано именно на PHP.

PHP – язык программирования, специально разработанный для написания web–приложений (скриптов, сценариев), исполняющихся на Web–сервере. Синтаксис языка во многом основывается на синтаксисе C, Java и Perl. Он очень похож на С и на Perl, поэтому для профессионального программиста не составит труда его изучить. С другой стороны, язык PHP проще, чем C, и его может освоить веб–мастер, не знающий пока других языков программирования.

Огромным плюсом PHP, в отличие от, например, JavaScript, является то, что PHP–скрипты выполняются на стороне сервера. PHP не зависит от скорости компьютера пользователя или его браузера, он полностью работает на сервере. Пользователь даже может не знать, получает ли он обычный HTML–файл или результат выполнения скрипта [7].

Сценарии на языке PHP могут исполняться на сервере в виде отдельных файлов, а могут интегрироваться в html страницы. PHP способен генерировать и преобразовывать не только HTML документы, но и изображения разных форматов – JPEG, GIF, PNG, файлы PDF и FLASH. PHP способен формировать данные в любом текстовом формате, включая XHTML и XML. PHP – кроссплатформенная технология. Дистрибутив PHP доступен для большинства операционных систем, включая Linux, многие модификации Unix, Microsoft Windows, Mac OS и многих других. PHP поддерживается на большинстве вебсерверов, таких, как Apache, Microsoft Internet Information Server (IIS), Microsoft Personal Web Server и других. Для большинства серверов PHP поставляется в 2–х вариантах – в качестве модуля и в качестве CGI препроцессора. PHP поддерживает работу с ODBC и большое количество баз данных: MySQL, MSQL, Oracle, PostgreSQL, SQLite и др. Язык программирования PHP, особенно в связке с популярнейшей базой данных MySQL – оптимальный вариант для создания интернет–сайтов различной сложности. Язык PHP постоянно совершенствуется, и ему наверняка обеспечено долгое доминирование в области языков web –программирования [7].

Python

Очень популярный высокого уровня, который применяется для создания сайтов, программного обеспечения. Именно на Python пишется вся логическая система в играх, сложных приложений, налаживается автоматизация самых разнообразных процессов, создаются всевозможные вспомогательные инструменты. Это относительно несложный язык, который часто рекомендуется для начинающих [14].

Python – современный язык программирования, работающий на всех распространенных операционных системах для настольных компьютеров. Язык программирования Питон разрабатывается чуть более 20 лет. В настоящее время активно используется две версии языка – более старая версия 2 и современная версия. Версия 2 более не развивается, но до сих пор еще используется, поскольку очень много программного обеспечения и библиотек разработано именно для версии 2. Между версиями есть существенная несовместимость, в том числе в синтаксисе команд ввода–вывода (программа на языке Python 2–й версии может не работать в 3–й версии и наоборот), но в целом они очень похожи. Мы будет использовать именно версию 3, как более современную и совершенную.

Его достоинства:

1. Кроссплатформенность и бесплатность.
2. Простой синтаксис и богатые возможности позволяют записывать программы очень кратко, но в то же время понятно.
3. По простоте освоения язык сравним с бейсиком, но куда более богат возможностями и значительно более современен.
4. Богатая стандартная библиотека, возможность разработки промышленных приложений (для работы с сетью, GUI, базами данных и т.д.) [14]

Во второй главе работы кратко охарактеризована суть языков программирования высокого уровня, а также осуществлен непосредственно обзор наиболее распространенных сегодня языков такой группы. Рассмотренные языки обладают множеством достоинств, чаще всего перекрывающих их недостатки, в связи с чем их распространение постепенно увеличивается, как в прикладной программной деятельности, так и в обучении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы была достигнута цель работы – рассмотрены осуществлен обзор языков программирования высокого уровня. Для достижения данной цели были выполнены следующие задачи:

1. Рассмотрено понятие языка программирования.
2. Проанализирована классификация языков программирования.
3. Охарактеризованы языки программирования высокого уровня в целом.
4. Осуществлен краткий обзор языков программирования высокого уровня.

Обзор языков высокого уровня показал, что они действительно разнообразны. В работе были кратко рассмотрены наиболее распространенные сегодня языки программирования высокого уровня, но ими их число далеко не ограничивается. Из современного многообразия возможно осуществить наиболее целесообразный выбор того или иного языка, использование которого будет соответствовать требованиям конкретного проекта.

Время не стоит на месте, и к сегодняшнему дню уже создано немало современных средств программирования – новых языков программирования, специальных сред с использованием шаблонов и т.д. В связи с этим можно сделать вывод, что языки программирования высокого уровня будут продолжать развиваться, расширяя функционал и становясь все более дружественными к оператору и более интуитивно понятными.

В ходе выполнения работы были приобретены новые теоретические знания, которые будут полезны при продолжении обучения, в личной и профессиональной жизни.