Программирование прошло путь от примитивных языков машинных кодов до мощных современных инструментов. Давайте проследим этот захватывающий путь и выделим ключевые вехи в истории языков программирования.
Зарождение языков программирования
Первые электронные вычислительные машины (ЭВМ) 1940-1950-х годов понимали только двоичный код — последовательности нулей и единиц. Чтобы запрограммировать их, нужно было вручную переводить каждую операцию в машинные коды. Этот подход был очень трудоемким и порождал массу ошибок.
Любая программа для процессора выглядела на то время как последовательность единиц и нулей, — гласит отрывок из приложенного текста.
В 1950 году появился язык ассемблера — первый язык программирования, использующий мнемонические обозначения команд вместо двоичных кодов. Например, команда сложения обозначалась ADD вместо 000010. Это значительно упростило жизнь программистов того времени.
Однако язык ассемблера имел и недостатки:
Привязка к конкретной архитектуре процессора Программы получались очень длинными и трудно читаемыми Сложная отладка из-за низкоуровневой природы языка
Поэтому вскоре стало ясно, что необходим переход к более высокоуровневым языкам программирования.
Первые языки высокого уровня
История история языков программирования вошла в новую фазу во второй половине 1950-х годов с появлением первых языков высокого уровня (High-Level Languages, HLL), таких как Фортран, Кобол, Алгол и Лисп.
Фортран — язык для научных расчетов
Первым языком высокого уровня стал Фортран (FORmula TRANslation), разработанный в 1957 году корпорацией IBM. Этот язык был ориентирован на математические и инженерные задачи. В нем реализовали индексацию массивов, операции с плавающей точкой и многое другое, облегчающее выполнение сложных вычислений.
Фортран быстро завоевал популярность в научной среде и активно применялся для решения инженерных и физических задач на протяжении десятилетий. Огромное количество наработок в виде библиотек и готовых программ продолжает использоваться и в наши дни.
Кобол — язык для бизнес-приложений
В 1959 году был разработан язык Кобол (COmmon Business-Oriented Language) как инструмент для создания бизнес-приложений. Целью являлось максимальное приближение к естественному английскому языку. Кобол широко использовался в банковской сфере и до сих пор применяется для поддержки громоздких старых систем.
Алгол — попытка создать универсальный язык
В 1958 году международная группа ученых предприняла попытку создания универсального языка программирования под названием Алгол (ALGOrithmic Language). Этот язык вобрал в себя многие передовые идеи:
Блочная структура программы Рекурсивные функции Строгая типизация Автоматические массивы
Несмотря на новаторский подход, Алгол не получил широкого распространения из-за сложностей с реализацией компиляторов под разные архитектуры. Тем не менее, он оказал большое влияние на последующие языки программирования.
Лисп — язык для обработки списков
Язык Лисп (LISt Processing) был разработан в 1958 году как инструмент для задач, связанных с искусственным интеллектом. Его ключевая особенность — встроенная поддержка сложных структур данных в виде списков. На Лиспе было реализовано множество систем логического вывода, экспертных систем и других приложений искусственного интеллекта.
Первые языки высокого уровня заложили фундамент для дальнейшего прогресса в программировании. Они во много раз повысили производительность труда программистов и открыли путь к созданию сложных программных систем. Однако на этом путь эволюции языков программирования не закончился.
Эпоха структурного программирования
Несмотря на прогресс, достигнутый с появлением языков высокого уровня, к концу 1960-х годов выявились проблемы при разработке больших и сложных программных систем. Требовались новые подходы для повышения управляемости и надежности программ.
В 1968 году голландский ученый Эдсгер Дейкстра в своей знаменитой статье подверг резкой критике использование оператора GOTO и предложил принципы структурного программирования.
Основные принципы структурного программирования
Структурный подход подразумевает четкое разбиение программы на блоки и ограниченный набор управляющих конструкций для организации их взаимодействия:
Последовательные блоки Ветвления (if-then-else) Циклы (for, while) Подпрограммы
Такая организация делает программы более структурированными и понятными. Кроме того, структурный подход способствует их модульности.
Процедуры, функции и модульность
Разбиение программы на отдельные подпрограммы-процедуры позволяет выделить вспомогательные части кода, многократно используемые в разных местах. Это делает программы компактнее и удобнее для понимания и тестирования.
Активное применение процедур и функций соответствует концепции модульного программирования — подхода, при котором программа строится из отдельных модулей с четко определенными интерфейсами.
Использование структур данных
Структурное программирование подразумевает активное применение сложных типов данных — структур и объединений, позволяющих группировать связанную информацию. Это облегчает манипулирование группами данных.
Преимущества структурного подхода
Благодаря структурному программированию качество и надежность программ значительно выросли. Программы стали:
Более понятными и управляемыми Проще в отладке и тестировании Удобными для коллективной разработки
Однако дальнейший рост сложности задач потребовал перехода к объектно-ориентированному подходу.
Появление объектно-ориентированного программирования. История развития языков программирования сделала в 1970-х годах новый виток с зарождением концепций объектно-ориентированного программирования (ООП). Недостатки структурного подхода. Несмотря на все достоинства, структурный подход не решал проблемы чрезмерной сложности очень больших программных систем. Требовались более мощные средства для управления этой сложностью. Концепция классов в программировании. Решением стала идея объединения структур данных с методами для работы с ними в рамках единых конструкций — классов. Так появилась ключевая абстракция ООП.
Первые ООП языки
Первым полноценным ООП языком считается Simula 67. Вслед за ним в 1970-х годах был разработан язык Smalltalk, вобравший в себя многие современные парадигмы ООП.
Современные ООП языки
В дальнейшем идеи ООП реализовывались в таких широко используемых в наши дни языках, как C++, Java, C# и многих других. Объектно-ориентированный подход стал доминирующей парадигмой программирования.
Преимущества объектно-ориентированного подхода
ООП дал программистам мощные средства борьбы со сложностью крупных проектов:
Инкапсуляция реализации в классах Наследование для повторного использования кода Полиморфизм и динамическая диспетчеризация Единообразное представление сущностей как объектов
Это позволило существенно повысить модульность и расширяемость программных систем по сравнению со структурным подходом.
Недостатки ООП
Вместе с тем, у объектно-ориентированного подхода есть и некоторые недостатки:
Сложность реализации в низкоуровневых языках Перерасход памяти из-за использования объектов Усложнение отладки
Поэтому во многих случаях до сих пор продолжают использовать процедурные языки.
Многообразие современных языков
За прошедшие десятилетия появилось огромное количество самых разных языков программирования, решающих специфические задачи:
Веб-ориентированные языки: JavaScript, PHP, Ruby Системы искусственного интеллекта: Prolog, Lisp Параллельные вычисления: CUDA, OpenCL Функциональное программирование: Haskell, F#
Современный программист имеет в своем арсенале невиданное ранее разнообразие инструментов. И история развития программирования продолжается!
Парадигмы программирования
В дополнение к императивному и объектно-ориентированному подходам, существует несколько других основных парадигм программирования:
Декларативное программирование — программист описывает логику решения независимо от порядка ее выполнения Функциональное программирование — программа строится как набор взаимодействующих функций Логическое программирование — управление выполнением через логический вывод на основе фактов и правил
Языки специального назначения
Помимо универсальных языков программирования, существуют языки для решения узких задач:
Языки разметки данных (HTML, XML) Языки разработки баз данных (SQL, QBE) Языки параллельных вычислений (CUDA, OpenCL) Языки настройки оборудования (VHDL, Verilog)
Интерпретируемые и компилируемые языки
Существенное различие между языками — исполнение кода интерпретатором или компиляцией в машинный код:
Интерпретируемые языки (JavaScript, Python, PHP) обеспечивают гибкость и быстрое прототипирование Компилируемые языки (C, C++, Rust) дают большую производительность и возможность низкоуровневой оптимизации
Источник: fb.ru