Файл: Классификация языков программирования высокого уровня.pdf

Разработка новых объектно-ориентированных языков программирования продолжается. С 1995 года стал широко распространяться новый объектно-ориентированный язык программирования Java, ориентированный на сети компьютеров и, прежде всего, на Internet. Синтаксис этого языка напоминает синтаксис языка C++, однако эти языки имеют мало общего. Java интерпретируемый язык: для него определены внутреннее представление (bytecode) и интерпретатор этого представления, которые уже сейчас реализованы на большинстве платформ. Интерпретатор упрощает отладку программ, написанных на языке Java, обеспечивает их переносимость на новые платформы и адаптируемость к новым окружениям. Он позволяет исключить влияние программ, написанных на языке Java, на другие программы и файлы, имеющиеся на новой платформе, и тем самым обеспечить безопасность при выполнении этих программ. Эти свойства языка Java позволяют использовать его как основной язык программирования для программ, распространяемых по сетям (в частности, по сети Internet).

Глава 3. Современные языки программирования высокого уровня

3.1 Универсальные высокоуровневые языки

Современные эксперты выделяют универсальные высокоуровневые языки. К ним относятся, в частности, те, что были разработаны в 60-е годы. Ключевые их характеристики: - ориентация на широкий спектр задач (прежде всего, относящихся к вычислительным); - большое количество языковых конструкций и алгоритмов; - значимость не только для своего времени, но и для современного этапа развития компьютерной техники; - поддержка в соответствующих языках императивной методологии.

Универсальные языки – основополагающие в соответствующей отрасли IT-разработки. Можно отметить, что до сих пор они не имеют прямых аналогов в части внутренней структуры. Собственно, это во многом объясняет актуальность задействования соответствующих языков в современных объектно-ориентированных интерфейсах. [11]

Также общее в отмеченных языках – тип данных. Этот фактор в значительной степени предопределяет их универсальность. В числе наиболее примечательных свойств языков, относящихся к категории универсальных – преемственность. Так, исторически более поздние языки, как правило, базировались на концепциях предшественников.

3.2 Уникальные языки

Некоторые IT-эксперты выделяют в самостоятельную категорию «уникальные языки». В числе таковых: APL, Cobol, Forth, SETL, а также CLU. Какова их специфика? Важнейший аспект APL – задействование массивов (векторов и матриц) в качестве ключевого структурного типа. Специфика языка Cobol – в ориентированности на коммерческую сферу. Так, его целесообразно задействовать при решении задач, связанных со стандартизированным форматом представления результатов. Язык Forth характеризуется использованием постфиксной записи программ, а также задействованием стековой нотации. В языке SETL применяются совокупности значений в качестве одного из ключевых типов данных. Языком программирования высокого уровня является также CLU. Его основная особенность – задействование концепции работы с абстрактными типами данных. Многие IT-специалисты видят логичным появление новых решений, базирующихся на уникальных языках – таких как, например, Object-Oriented Cobol. [2]

3.3 Средства параллельного программирования

Данная категория может включать огромное количество решений. В свою очередь, языки параллельного программирования могут иметь большое количество оснований для классификации. Например, метод организации процессов. Данное основание предполагает классификацию средств параллельного программирования исходя из наличия в них: - сопрограмм; - разветвлений; - объединений; - параллельных скобок; - алгоритмов работы с процессами. [9]

Другое основание для классификации языков рассматриваемого типа – методы синхронизации процессов. Соответствующие решения могут, таким образом, включать: - семафоры; - мониторы; - «рандеву»; - критические участки; - дистанционный вызов процедур; - транзакции, относящиеся к категории атомарных. К языкам рассматриваемого типа относятся Modula-2, BLISS, Concurrent Pascal, DP, Argus. Выше мы рассмотрели в качестве примера языка высокоуровневого программирования такое решение, как C. По сути дела, оно формирует целое семейство. Языки, принадлежащие к нему, являются частными конструкциями C. Так, его дополнение различными объектно-ориентированными компонентами привело к разработке C++. После существенной фильтрации ряда конструкций C появился язык Java. Можно отметить, что Java создавался во многом под влиянием концепций проекта Oberon, которым руководит Никлаус Вирт, создатель языка Паскаль. Относится ли к высокоуровневым JavaScript? Безусловно, да, несмотря на узость применения – в качестве инструмента разработки веб-страниц. Но к языкам программирования высокого уровня не относятся, в частности, HTML, XML и SGML. Они классифицируются как инструменты разметки гипертекста. [8]

3.4 Язык программирования Python

Язык программирования Python является универсальным языком высокого уровня. Он может быть встроен и расширен. Например, он входит в некоторые приложения в виде инструмента для написания макросов. Такая особенность делает язык программирования Python разумным выбором для осуществления многих задач программирования. Где лучше его использовать? Python прекрасно подойдет для проектов, которые требуют быстрой разработки. Данный язык программирования поддерживает несколько парадигм. Это особенно хорошо для программ, которые требуют гибкости. Наличие множества модулей и пакетов экономит время и обеспечивает универсальность. Создателем языка Python является Гвидо ван Россум. В свое время сообщество удостоило его званием «великодушный пожизненный диктатор». Гвидо в конце 80-х годов нравились особенности нескольких языков программирования. Однако ни один из этих языков не обладал теми возможностями, которые ему хотелось бы иметь. Так, например, язык должен был обладать следующими возможностями: [10]

– язык сценариев. Сценарий представляет собой программу, которая используется для управления другими программами. Языки сценариев могут использоваться для прототипирования и быстрой разработки. По этой причине они прекрасно справляются с передачей данных от одного компонента к другому и избавляют программистов от таких сложных вещей, как управление памятью. Программисты называют Python динамическим языком программирования. [12]

– отступ для группирования операторов. Язык программирования Python определяет принадлежность выражений к одной группе при помощи отступов. Данная группа называется блоком кода. В других языках программирования используются другие знаки препинания и синтаксис. Так, например, в языке С символ «{» означает начало последовательности команд. Наличие отступов является хорошей практикой в других языках программирования. Однако один из первых языков программирования, в котором принудительно обеспечивается соблюдение отступов, является Python. Что же это дает? Прежде всего отступы делают код более удобным для чтения. Кодовые блоки требуют меньше обозначения начала и конца. А это значит, то в коде будет меньше знаков препинания, которые так просто можно пропустить. Это все ведет к уменьшению количества ошибок в коде.

– типы данных высокого уровня. Персональные компьютеры хранят данные в нулях и единицах. Однако люди нуждаются в более сложных формах хранения информации, таких как текст. Если язык поддерживает сложные данные, про него говорят, что он поддерживает типы данных высокого уровня. Оперировать такими типами данных легко. В Python, например, строки можно объединять или разделять, переводить в нижней или верхний регистр, осуществлять поиск и т.п. Типы данных высокого уровня, такие как словари и списка, которые могут хранить в себе другие данные, имеют более широкие функциональные возможности. [4]

– расширяемость. Расширяемость означает, что язык программирования может быть дополнен. Расширяемые языки программирования являются очень мощными. Дополнения делают их пригодными для огромного количества операционных систем и применений. Расширения могут добавлять новые типы данных, плагины и модули. Для расширения в языке Python предусмотрено несколько способов. Главная группа программистов работает над его улучшением и изменением. Сотни других пишут модули для выполнения конкретных целей.

– интерпретация. Выполняются интерпретируемые языки непосредственно из исходного кода, который был написан людьми. Программы, написанные на компилируемых языках, типа C++, должны быть переведены в машинный код. Как правило, интерпретируемые языки программирования работают более медленно, поскольку трансляция осуществляется не мгновенно. Однако отладка и написание самих программ осуществляется заметно быстрее, поскольку нет необходимости ожидать завершения работы компилятора. Интерпретируемые языки программирования легче переносятся на различные платформы. Можно долго спорить, является ли Python компилируемым или интерпретируемым языком. Несмотря на то, что во многих отношениях данный язык программирования работает как интерпретируемый, его код перед выполнением компилируется. Многие его компоненты работают на полной скорости компьютера, поскольку написаны они на С. [12]

Писать язык Python Гвидо начал во время каникул в 1989 году. Весь следующий год он дорабатывал язык, ориентируясь на отзывы коллег. Перед широкой публикой результат предстал в 1991 году. Именно тогда он был размещен в одной из новостных групп Usenet.

Прежде чем приступать к написанию программ на Python, его необходимо установить. У версий Python 3.5 и Python 2.7 имеются существенные отличия. Из-за них программы, которые на них написаны, несовместимы. Данный язык предустановлен на компьютеры «Макинтош». Его версия будет зависеть от возраста операционной системы. Если вы работаете с Windows, то вам придется самостоятельно устанавливать Python на свой компьютер. Выбрать файлы инсталляционного пакета можно непосредственно на сайте Python.org

Одна из причин простоты, которая проявляется при программировании на Python, заключается в том, что он поставляется в комплекте с инструментами, которые могут писать, разрабатывать и отлаживать программы. Команды в интерактивном режиме вводятся по одной строке за раз. Этот процесс аналогичен тому, как операционная система воспринимает команды из командной строки. Можно также создавать и короткие многострочные программы или импортировать код из текстовых файлов или модулей Python. Начинающим наверняка будет полезно узнать о том, что интерактивный режим включает в себя обширную справочную систему. Для изучения возможностей языка программирования такой способ является очень удобным. В среду разработки IDLE входят инструменты для написания и запуска программ, система отслеживания имен. Данная среда написана на языке программирования Python. Она демонстрирует обширные возможности данного языка. [11]

В интерактивном режиме можно делать практически все то же самое, что и в программе. Здесь можно даже писать многострочные коды. Этот режим может использоваться в качестве песочницы для безопасных экспериментов. Кроме того, интерактивный режим может выступать в качестве среды, позволяющей изучать программирование на Python. Также он может использоваться как инструмент для поиска и исправления ошибок. Стоит учитывать, что сохранить информацию, которая была введена в интерактивном режиме невозможно. Для этого следует записать копию кода и полученный результат в отдельный файл. Можно использовать интерактивный режим в качестве калькулятора. Здесь также можно манипулировать текстом или присваивать значения переменным. Также имеется возможность импортирования модулей, функций или частей программ для их тестирования. Все это дает возможность экспериментировать с объектами Python без необходимости написания длинных программ. Также нет необходимости и в отладке программ путем импортирования их частей по одной за раз. [4]

После того, как Python будет запущен, в окне терминала отобразиться информация об используемой версии программы, ее дате выпуска. Также здесь будет приведено несколько подсказок для осуществления дальнейших действий и приглашение ввода: >>>. Чтобы начать работать в интерактивном режиме необходимо ввести выражение и команду и нажать на кнопку ввода. Python после этого должен интерпретировать введенную команду или отреагировать должным образом, если набранное не требует ответа. Приведем команду, которая печатает строку. Так как место печати в команде не указано, вывод информации будет осуществляться на экран.