Файл: Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка программирования.pdf

В 1962 году появился язык Snobol (а в 1974 — его преемник Icon), предназначенный для обработки строк. Синтаксис Icon напоминает Си и Паскаль одновременно. Отличие заключается в наличии мощных встроенных функций работы со строками и связанная с этими функциями особая семантика. Современным аналогом Icon и Snobol является Perl — язык обработки строк и текстов, в который добавлены некоторые объектно-ориентированные возможности. Считается очень практичным языком, однако ему недостает элегантности.

В 1969 году был создан язык SETL — язык для описания операций над множествами. Основной структурой данных в языке является множество, а операции аналогичны математическим операциям над множествами. Полезен при написании программ, имеющих дело со сложными абстрактными объектами.^[14]

В 1958 году появился язык Lisp — язык для обработки списков. Получил достаточно широкое распространение в системах искусственного интеллекта. Имеет несколько потомков: Planner (1967), Scheme (1975), Common Lisp (1984). В виде списков удобно представлять алгебраические выражения, графы, элементы конечных групп, множества, правила вывода и многие другие сложные объекты. Списки являются наиболее гибкой формой представления информации в памяти компьютеров. Неудивительно поэтому, что удобный язык, специально предназначенный для обработки списков, быстро завоевал популярность. Многие его черты были унаследованы современными языками функционального программирования.

В последнее время в связи развитием интернет-технологий, широким распространением высокопроизводительных компьютеров и рядом других факторов получили распространение так называемые скриптовые языки. Эти языки первоначально ориентировались на использование в качестве внутренних управляющих языков во всякого рода сложных системах. Многие из них, однако же, вышли за пределы сферы своего изначального применения и используются ныне в совсем иных областях. Характерными особенностями данных языков являются, во-первых, их интерпретируемость (компиляция либо невозможна, либо нежелательна), во-вторых, простота синтаксиса, а в-третьих, легкая расширяемость. Таким образом, они идеально подходят для использования в часто изменяемых программах, очень небольших программах или в случаях, когда для выполнения операторов языка затрачивается время, несопоставимое со временем их разбора. Было создано достаточно большое количество таких языков, но я перечислю лишь основные и наиболее часто используемые.

---

Brendan Eich из компании Netscape Communications изобрел язык JavaScript в качестве языка для описания сложного поведения веб-страниц. Первоначально назывался LiveScript, причиной смены названия были маркетинговые соображения. Интерпретируется браузером во время отображения веб-страницы. По синтаксису схож с Java и (отдаленно) с C/C++. Имеет возможность использовать встроенную в браузер объектную функциональность, однако подлинно объектно-ориентированным языком не является^[15]. Впервые новый язык был использован в браузере NetscapeNavigator 2.0. После этого он стал использоваться во всех последующих браузерах от Netscape и во всех браузерах от Microsoft, начиная с InternetExplorer 3.0. Компания Microsoft по-своему развила идею, и дала своей версии языка более короткое название: JScript.

Далее, чтобы обеспечить совместимость версий языка независимых разработчиков, Генеральной Ассамблеей ECMA был создан стандарт. Этот стандарт основан на нескольких базовых технологиях, наиболее известными из которых являются упомянутые уже JavaScript (Netscape) и JScript (Microsoft).

Развитие этого Стандарта началось в ноябре 1996. Первое издание Стандарта ECMA было принято Генеральнаой Ассамблеей ECMA в июне 1997.

Данный ECMA Стандарт был представлен международной комиссии по стандартам ISO/IEC JTC 1 для принятия, и одобрен как международный эталон ISO/IEC 16262 в апреле 1998. Генеральная Ассамблея ECMA в июне 1998 одобрила второе издание ECMA-262,с сохранением всех требований.

В качестве альтернативы JavaScript в корпорации Microsoft был создан язык VBScript. Имеет схожую область применения. Синтаксически схож с языком VisualBasic (и является усеченной версией последнего). Так же, как и JavaScript, исполняется браузером при отображении веб-страниц и имеет ту же степень объектно-ориентированности.

Язык Perl создавался в помощь системному администратору операционной системы Unix для обработки различного рода текстов и выделения нужной информации. Развился до мощного средства работы с текстами. Является интерпретируемым языком и реализован практически на всех существующих платформах. Применяется при обработке текстов, а также для динамической генерации веб-страниц на веб-серверах.^[16]

Классификация языков программирования

Существуют различные классификации языков программирования.

---

По наиболее распространенной классификации все языки программирования, в соответствии с тем, в каких терминах необходимо описать задачу, делят на языки низкого и высокого уровня.

Если язык программирования близок к естественному языку, то он называется языком высокого уровня, если ближе к машинным командам, – языком низкого уровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: Автокод, Ассемблер. Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно-зависимыми.

Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

К языкам программирования высокого уровня относят Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Пролог (в основе языка лежит аппарат математической логики) и т.д.

Эти языки машинно-независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

Основу каждой системы программирования составляет транслятор. Это программа, приводящая текст на языке программирования в форму, пригодную для исполнения. Такой формой обычно являются машинные команды, которые могут непосредственно исполняться компьютером^[17]. Существует три вида транслятора:

1. интерпретаторы - это транслятор, который производит пооператорную обработку и выполнение исходного кода программы,
2. компиляторы - преобразует всю программу в модуль на машинном языке, после чего программа записывается в память компьютера и лишь потом исполняется,
3. ассемблеры - переводят программу, записанную на языке ассемблера, в программу на машинном языке.

Языки программирования также можно разделять на поколения:

1. языки первого поколения: машинно-ориентированные с ручным управлением памяти на компьютерах первого поколения,
2. языки второго поколения: с мнемоническим представлением команд, так называемые автокоды и Ассемблер,
3. языки третьего поколения: общего назначения, используемые для создания прикладных программ любого типа. Например, Бейсик, Кобол, Си и Паскаль,
4. языки четвертого поколения: усовершенствованные, разработанные для создания специальных прикладных программ, для управления базами данных,
5. языки программирования пятого поколения: языки декларативные, объектно-ориентированные и визуальные. Например, Пролог, ЛИСП (используется для построения программ с использованием методов искусственного интеллекта), Си++, Visual Basic, Delphi.

---

Первые три поколения характеризовались более сложным набором зарезервированных слов и синтаксисом. Языки четвертого поколения все еще требуют соблюдения определенного синтаксиса при написании программ, но он значительно легче для усвоения. Естественные языки, разрабатываемые в настоящее время, составляют пятое поколение и позволяют определять необходимые процедуры обработки информации, используя предложение языка, весьма близкого к естественному и не требующего соблюдения особого синтаксиса^[18].

Языки программирования также можно классифицировать на процедурные и непроцедурные.

В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.

Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ada, PL/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов XX века, К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь делятся на еще более простые задачи и т.д. Один из основных элементов функциональных языков – рекурсия. Оператора присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Программа на Прологе содержит, набор предикатов–утверждений, которые образуют проблемно–ориентированную базу данных и правила, имеющие вид условий.

Можно выделить еще один класс языков программирования – объектно-ориентированные языки высокого уровня. На таких языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. Объектно-ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме.

---

Первый объектно-ориентированный язык программирования Simula был создан в 1960-х годах Нигаардом и Далом.

Каждый из языков программирования, использующихся в настоящее время имеет свои преимущества и недостатки, но, тем не менее, все они относительно удачны, по сравнению с сотнями других языков, которые были разработаны и реализованы, использовались какое-то время, но так и не нашли широкого применения^[19].

Выделим некоторую общую тенденцию в развитии языков программирования. Языки развиваются в сторону все большей и большей абстракции. И это сопровождается падением эффективности. Повышение уровня абстракции влечет за собой повышение уровня надежности программирования. С низкой эффективностью можно бороться путем создания более быстрых компьютеров. Если требования к памяти слишком высоки, можно увеличить ее объем. Это, конечно, требует времени и средств, но это решаемо. А вот с ошибками в программах можно бороться только одним способом: их надо исправлять. А еще лучше — не совершать. А еще лучше максимально затруднить их совершение. И именно на это направлены все исследования в области языков программирования. А с потерей эффективности придется смириться.

Глава 2. Среда разработки. Выбор среды и языка разработки программ

Основной инструмент для создания программ – язык программирования. Выбор подходящего языка для решения задачи определяется множеством причин, но главной причиной является принадлежность задачи к конкретной предметной области.^[20] Наиболее представительные области, в которых применяются языки программирования:

1. научные вычисления (языки С++, FORTRAN, Java);
2. системное программирование (языки С++, Java);
3. обработка информации (языки С++, COBOL, Java);
4. искусственный интеллект (LISP, Prolog);
5. издательская деятельность (Postscript, TeX);
6. удаленная обработка информации (Perl, PHP, Java, С++);
7. описание документов (HTML, XML).

С течением времени одни языки развивались, приобретали новые черты и остались востребованными, другие утратили свою актуальность и сегодня представляют в лучшем случае чисто теоретический интерес (Focal, PL/1 и др.). В значительной степени это связано с такими факторами:

1. наличие среды программирования, поддерживающей разработку приложений на конкретном языке программирования;
2. удобство сопровождения и тестирования программ;
3. стоимость разработки с применением конкретного языка программирования;
4. четкость и ортогональность конструкций языка;
5. применение объектно-ориентированного подхода.

---