Некоторые причины и тенденции развития языков программирования

1. Потребность в решении более сложных и разнообразных задач. Первые ЭВМ имели ограниченные возможности, следовательно, и программы были простыми. В процессе эволюции вычислительной техники от нее требовалось решение все более сложных и разнообразных задач. Следовательно, язык программирования должен был позволять писать программы для решения этих новых задач. Это способствовало появлению и развитию в языках программирования различных новых технологий. Например, пользуется широкой популярностью технология объектно-ориентированного программирования.

2. Программы становились сложнее и больше по объему. Появилось стремление к повышению эффективности процесса создания программ. Поэтому существует тенденция в развитии языков программирования к быстрому написанию программ. Здесь также следует отметить появление множества систем визуального программирования, в какой-то степени облегчающие труд программиста.

3. Желание, чтобы программы работали на разных платформах, привело к развитию независимости от ЭВМ языков системного программирования. Языки системного программирования, на которых создаются операционные системы, трансляторы и другие системные программы, развиваются в направлении независимости от ЭВМ. Так, например, большая часть операционных систем написана на языке C, а не на ассемблере. Например, операционная система Unix практически полностью написана на C.

4. Большие проекты предусматривают совместный труд множества программистов. В возможности легкой командной работы хорошо себя зарекомендовала технология объектно-ориентированного программирования. Поэтому большинство современных языков программирования поддерживают ООП.

В общем, языки программирования развиваются в сторону все большей абстракции от реальных машинных команд. И самым очевидным преимуществом здесь является увеличение скорости разработки программы.

3. Парадигмы программирования

Что такое парадигма вообще? Можно сказать, что это определенный взгляд на явления окружающего мира и представление о возможных действиях с ними. В программировании под парадигмой принято понимать обобщение о том, как должна быть организована работа программы.

Многие языки поддерживают несколько парадигм программирования. С другой стороны, есть языки ориентированные исключительно на реализацию одной парадигмы.

В настоящее время языки программирования в зависимости от применяемой вычислительной модели делятся на четыре основные группы:

• Процедурные языки, которые представляют собой последовательность выполняемых операторов. Если рассматривать состояние ПК как состояние ячеек памяти, то процедурный язык – это последовательность операторов, изменяющих значение одной или нескольких ячеек. К процедурным языкам относятся FORTRAN, C, Ada, Pascal, Smalltalk и некоторые другие. Процедурные языки иногда также называются императивными языками. Код программы на процедурном языке может быть записан следующим образом:

оperator1; operator2; operator3;

• Аппликативные языки, в основу которых положен функциональный подход. Язык рассматривается с точки зрения нахождения функции, необходимой для перевода памяти ПК из одного состояния в другое. Программа представляет собой набор функций, применяемых к начальным данным, позволяющий получить требуемый результат. К аппликативным языкам относится язык LISP. Код программы на аппликативном языке может быть записан следующим образом:

• function1(function2(

function3(beginning_date)));

• Языки системы правил, называемые также языками логического программирования, основываются на определении набора правил, при выполнении которых возможно выполнение определенных действий. Правила могут задаваться в виде утверждений и в виде таблиц решений. К языкам логического программирования относится язык Prolog.

Код программы на языке системы правил может быть записан следующим образом:

if condition1 then operator1;

if condition2 then operator2;

if condition3 then operator3;

• Объектно-ориентированные языки, основанные на построении объектов как набора данных и операций над ними. Объектно-ориентированные языки объединяют и расширяют возможности, присущие процедурным и аппликативным языкам. К объектно-ориентированным языкам относятся C++, Object Pascal, Java.

В настоящий момент наибольшее распространение получили языки, основанные на объектно-ориентированной модели. Они, реализуя процедурную модель построения языка, поддерживают аппликативность конструкций, позволяя представлять блок-схему выполнения структурированной программы как некоторый набор аппликативных функций.

(Аппликативность означает, что программа есть выражение, составленное из применения функций к аргументам.)

Общие сведения о парадигмах программирования

За те пятьдесят с небольшим лет, которые существует дисциплина: "программирование", - сменилось несколько поколений правил, концепций, моды, взглядов на то, как надо "писать программы". Все эти правила, концепции, взгляды, мода, наконец, позже назвали в информатике "парадигмами программирования". Вот неполный список парадигм, вместе с датами их появления:

• 1957г., процедурная парадигма, язык ФОРТРАН, создатель Бэкус;

• 1967г., функциональная парадигма, язык ЛИСП, создатель Маккарти;

• 1970г., структурированная парадигма, язык ПАСКАЛЬ, создатель Вирт;

• 1974г., логическая парадигма, язык ПРОЛОГ;

• 1983г., объектно-ориентированная парадигма, пример - язык C++, создатель Страуструп.

В процессе своего развития эти парадигмы "мутировали", "отпочковывались", "объединялись" (так, язык Си объединил в себе процедурную и структурированную парадигму). В результате этих "мутаций" оформились следующие парадигмы программирования:

1. Процедурная (или модульная) парадигма;

2. Логическая парадигма;

3. Объектно-ориентированная парадигма.

Эти три совершенно разные по подходу парадигмы составляют основу современного программирования. Хотя в настоящее время наиболее "модной" является объектно-ориентированная парадигма, остальные парадигмы также используются на практике и изучаются в ВУЗах. Их мы и рассмотрим ниже.

 Все эти парадигмы - всего лишь различные инструменты, которые можно использовать при программировании. Каждый из этих инструментов по-своему хорош. На самом деле различные методики программирования дают разный выигрыш для решения задач разных классов. Этот выигрыш можно измерять по двум параметрам:

• эффективность программного обеспечения на современных ЭВМ;

• общие затраты на разработку программного обеспечения.

В алгоритмической части многие современные языки на самом деле поддерживают в явном виде несколько парадигм программирования.

Кроме деления языков программирования по парадигмам, существует также деление языков на "императивные" и "декларативные".

Императивными называются такие языки программирования, в которых описываются в основном "инструкции" по пошаговому выполнению алгоритмов. Все внимание в них отводится лишь реализации этой последовательности действий, а данным и их структуре отводится второстепенная роль. Примером такого рода языков может служить языки создания драйверов устройств: Assembler и C++. При использовании этих языков мы не знаем, какие данные будет отправлять/получать устройство, но зато мы знаем, какие действия нужно осуществить над данными.

Декларативными называются языки программирования, в которых алгоритм работы с данными "зашит" в языке программирования, а сама программа представляет собой данные, упорядоченные и структурированные таким образом, что их легко обрабатывают "стандартные" алгоритмы вывода. В декларативных языках как бы "нет разницы" между данными и алгоритмом, их обрабатывающим. От "значения" данных, подаваемых на вход программы, зависит дальнейшее направление расчетов. Примерами декларативных языков могут служить языки: LISP и Prolog. И программа, и данные на языке ЛИСП представляют собой "списки" вместе с функциями, выполняемыми над ними. На языке ПРОЛОГ есть условное разделение программы на данные ("факты") и код ("правила", "продукции"). Но это разделение достаточно условно: и факты, и правила имеют одну и ту же форму записи.

Декларативные языки лучше всего использовать в случаях, когда "данные управляют программой": при написании экспертных систем, при конструировании трансляторов с языков программирования, для большинства задач искусственного интеллекта. Именно там их использование приведет к наибольшей эффективности.