Лекции Булатицкий Дмитрий Иванович (во многом по материалам Прасолова А. Н.)
 Скачать 319.62 Kb.
|
История развития языков программированияПервые языки программирования были очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядоченных последовательностей единиц и нулей, понятных компьютеру. Использование таких языков было крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать числовые коды всех машинных команд, должен был сам распределять память под команды программы и данные. Для того чтобы облегчить общение человека с ЭВМ были созданы языки программирования типа Ассемблер. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд. Один из первых языков программирования – Фортран (Formula Translation) был создан в середине 50-х годов. Благодаря своей простоте и тому, что на этом языке накоплены большие библиотеки программ Фортран и в наши дни остается одним из самых распространенных. Он используется для инженерных и научных расчетов, для решения задач физики и других наук с развитым математическим аппаратом. Для решения экономических задач был создан язык программирования - Кобол. В 1968 г. был объявлен конкурс на лучший язык программирования для обучения студентов. Победителем стал язык Алгол-68, но широкого распространения не получил. Для этого конкурса Никлаус Вирт создал язык Паскаль, достаточно простой, удобный, с наличием мощных средств структурирования данных. Хотя Паскаль был разработан как язык для обучения программированию, он впоследствии получил широкое развитие и в настоящее время считается одним из самых используемых языков. Широкое распространение в школах в качестве обучающего языка получил язык Бейсик, позволяющий взаимодействовать с ЭВМ в режиме непосредственного диалога. Спустя много лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования. Необходимость разработки больших программ, управляющих работой ЭВМ, потребовала создания специального языка программирования СИ в начале 70-х г. Он является одним из универсальных языков программирования. В отличии от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке Ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке. Появление функционального программирования привело к созданию языка Пролог. Этот язык программирования разрабатывался для задач анализа и понимания естественных языков на основе языка формальной логики и методов автоматического доказательства теорем. В 80-х г. 20 века был создан язык Ада. Этот язык в дополнение к классическим свойствам, обеспечивает программирование задач реального времени и моделирования параллельного решения задач. Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования делят на языки низкого, высокого и сверхвысокого 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.). Следующую, существенно более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня. Это Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог 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. К языкам сверхвысокого уровня можно отнести лишь Алгол-68 и APL. Повышение уровня этих языков произошло за счет введения сверхмощных операций и операторов. Другая классификация делит языки на вычислительные и языки символьной обработки. К первому типу относят Фортран, Паскаль, Алгол, Бейсик, Си, ко второму типу - Лисп, Пролог, Снобол и др. В современной информатике можно выделить два основных направления развития языков программирования: процедурное и непроцедурное. Процедурное программирование возникло на заре вычислительной техники и получило широкое распространение. 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. Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, но стремительное его развитие началось в 80-е годы, когда был разработан японский проект создания ЭВМ пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки. 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. Примером такого языка может служить язык программирования визуального общения Object Pascal. Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с нуля, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Развитие и рост популярности Internet также способствовали распространению языков описания сценариев. Так, для написания сценариев широко употребляется язык Perl, а среди разработчиков Web-страниц популярен JavaScript. Правила формального описания синтаксиса языка программированияПод синтаксисом языка программирования понимают правила построения корректных конструкций данного языка. Синтаксис языка можно описать формально. Для этого удобно использовать расширенную форму Бэкуса-Наура (РБНФ), которая состоит из ряда следующих обозначений и правил: символы в кавычках переносятся в конструкцию языка так, как они записаны. Кавычки при этом отбрасываются. Например, "while" означает, что в конструкции языка присутствует while; имена, записанные слитно русскими и латинскими буквами, обозначают различные конструкции языка. Например, «оператор_цикла»; квадратные скобки охватывают элементы языка, которые могут повторяться 0 или 1 раз. Например, "AB"["C"] означает, что в конструкции языка может присутствовать или AB или ABC; фигурные скобки охватывают элементы языка, которые могут повторяться 0 или много раз. Например, "AB" { "C" } означает, что в конструкции языка может присутствовать или AB, или ABC, или ABCC и т.д.; символ | обозначает или, то есть используется для задания альтернативных значений, из списка элементов, разделенных знаком |. Например, "AB"|"C"|"ff" означает, что в конструкции языка может присутствовать или AB или C или ff; круглые скобки используются для группировки. Например, "A"("B"|"C")"D" означает, что в конструкции языка может присутствовать или ABD или ACD; многоточие используется для обозначения очевидных пропущенных значений в перечислении; символ = обозначает - слово «есть». Например, лат_буква = "A"|"B"|"C" … |"Y"|"Z"|"a"|"b"|"c" … |"y"|"z". Отличие РБНФ от БНФ состоит, по большому счёту, в двух основных моментах: В РБНФ упрощён синтаксис записи правил: знак определения «::=» заменён на «=» и упразднено использование угловых скобок для выделения нетерминалов. В результате исчезла возможность называть нетерминалы многословными идентификаторами, зато запись стала короче. В модификации синтаксиса РБНФ, в которой конкатенация обозначается запятой, многословные идентификаторы использовать можно. В РБНФ введены два новых синтаксических элемента: условное вхождение (выражение в квадратных скобках) и повторение (выражение в фигурных скобках), что позволило значительно упростить описание конструкций и избавиться от необходимости применять рекурсивные конструкции для описания перечислений. В дальнейшем, синтаксис языка Си будет описываться либо с помощью примеров, либо с помощью расширенной формы Бэкуса-Наура. В последнем случае это будет помечаться аббревиатурой БНФ. |