РЕФЕРАТ
ТЕМА: Современные языки программирования
Автор__________________
Проверил_______________
История развития.
Первые программы заключались в установке ключевых переключателей на передней панели вычислительного устройства. Очевидно, таким способом можно было составить только небольшие программы. С развитием компьютерной техники появился машинный язык, с помощью которого программист мог задавать команды, оперируя с ячейками памяти, полностью используя возможности машины. Однако использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Поэтому от его использования пришлось отказаться. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающие наличие и типы ошибок, которые надо анализировать. «Слова» на машинном языке называются инструкции,
каждая из которых представляет собой одно элементарное действие для центрального процессора, такое, например, как считывание информации из ячейки памяти. Каждая модель процессора имеет свой собственный набор машинных команд, хотя большинство из них совпадает. Если Процессор А полностью понимает язык Процессора Б, то говорится, что Процессор А совместим с Процессором Б. Процессор Б будет называться не совместимым с Процессором А если А имеет команды, не распознаваемые Процессором Б. В случае, когда нужно иметь эффективную программу, вместо машинных языков используются близкие к ним машинно-ориентированные языки — ассемблеры. Люди используют мнемонические команды взамен машинных команд.
Но даже работа с ассемблером достаточно сложна и требует специальной подготовки. Например, для процессора Zilog Z80 машинная команда 00000101 предписывает процессору уменьшить на единицу свой регистр B. На языке ассемблера это же будет записано как DEC B.
Следующий шаг был сделан в 1954 году, когда был создан первый язык высокого уровня — Фортран (англ. FORTRAN
-
FORmula
TRANslator
). Языки высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека, с помощью них, можно писать программы до нескольких тысяч строк длиной. Однако легко понимаемый в коротких программах, этот язык становился нечитаемым и трудно управляемым, когда дело касалось больших программ. Решение этой проблемы пришло после изобретения языков структурного программирования (англ. structured
programming
language
), таких как Алгол(1958), Паскаль(1970), Си(1972). Структурное программирование предполагает точно обозначенные управляющие структуры, программные блоки, отсутствие инструкций безусловного перехода (GOTO), автономные подпрограммы, поддержка рекурсии и локальных переменных. Суть такого подхода заключается в возможности разбиения программы на составляющие элементы. Также создавались функциональные
(аппликативные) языки (Пример: Lisp — англ. LISt
Processing
, 1958) илогические
языки (пример: Prolog — англ.PROgramming
in
LOGic
, 1972). Хотя структурное программирование, при его использовании, дало выдающиеся результаты, даже оно оказывалось несостоятельным тогда, когда программа достигала определенной длины. Для того чтобы написать более сложную (и длинную) программу, нужен был новый подход к программированию.
В итоге в конце 1970-х и начале 1980-х были разработаны принципы объектно-ориентированного программирования. ООП сочетает лучшие принципы структурного программирования с новыми мощными концепциями, базовые из которых называются инкапсуляцией, полиморфизмом
и наследованием.
Примером объектно-ориентированных языков являются: Object Pascal, C++, Java и др. ООП позволяет оптимально организовывать программы, разбивая проблему на составные части, и работая с каждой по отдельности. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути, описывает часть мира, относящуюся к этой задаче.
Основные концепции языков программирования
Стандартизация языков программирования
Язык программирования может быть представлен в виде набора спецификаций, определяющих его синтаксис и семантику. Для многих широко распространённых языков программирования созданы международные стандарты. Специальные организации проводят регулярное обновление и публикацию спецификаций и формальных определений соответствующего языка. В рамках таких комитетов продолжается разработка и модернизация языков программирования и решаются вопросы о расширении или поддержке уже существующих и новых языковых конструкций.
Типы данных
Современные цифровые компьютеры обычно являются двоичными и данные хранят в двоичном (бинарном) коде (хотя возможны реализации и в других системах счисления). Эти данные как правило отражают информацию из реального мира (имена, банковские счета, измерения и др.), представляющую высокоуровневые концепции. Особая система, по которой данные организуются в программе, - это система типов
языка программирования; разработка и изучение систем типов известна под названием теория типов. Языки могут быть классифицированы как системы со статической типизацией
и языки с динамической типизацией
. Статически-типизированные языки могут быть в дальнейшем подразделены на языки с обязательной декларацией
, где каждая переменная и объявление функции имеет обязательное объявление типа, и языки с выводимыми типами
. Иногда динамически-типизированные языки называются латентно-типизированными
.
Структуры данных
Системы типов в языках высокого уровня позволяют определять сложные, составные типы, так называемые структуры данных. Как правило, структурные типы данных образуются как декартово произведение базовых (атомарных) типов и ранее определённых составных типов. Основные структуры данных (списки, очереди, хеш-таблицы, двоичные деревья и пары) часто представлены особыми синтаксическими конструкциями в языках высокого уровня. Такие данные структурируются автоматически.
Семантика языков программирования
Существует несколько подходов к определению семантики языков программирования. Наиболее широко распространены разновидности следующих трёх: операционного, денотационного (математического) и деривационного (аксиоматического). При описании семантики в рамках операционного подхода обычно исполнение конструкций языка программирования интерпретируется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной) ЭВМ. Деривационная семантика описывает последствия выполнения конструкций языка с помощью языка логики и задания пред- и постусловий. Денотационная семантика оперирует понятиями, типичными для математики - множества, соответствия, а также суждения, утверждения и др. Язык программирования строится в соответствии с той или иной базовой моделью вычислений и парадигмой программирования. Несмотря на то, что большинство языков ориентировано на императивную модель вычислений, задаваемую фоннеймановской архитектурой ЭВМ, существуют и другие подходы. Можно упомянуть языки со стековой вычислительной моделью (Forth, Factor, Postscript и др.), а также функциональное (Лисп, Haskell, ML и др.) и логическое программирование (Пролог) и язык Рефал, основанный на модели вычислений, введённой советским математиком А.А. Марковым-младшим. В настоящее время также активно развиваются проблемно-ориентированные, декларативные и визуальные языки программирования.
Компилируемые и интерпретируемые языки
Языки программирования могут быть разделены на компилируемые и интерпретируемые. Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора. Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера - это интерпретатор машинного кода. Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы. Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является несколько условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль, можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление (например, с разыменованием переменных и раскрытием макросов). Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор - например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения. Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий. Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора. Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII, то есть доступность всех графических
символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие
символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF). Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов, использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / () . , $ ' : Заметным исключением является язык APL, в котором используется очень много специальных символов. Использование символов за пределами ASCII (например, символов KOI8-R или символов Юникода) зависит от реализации: иногда они разрешаются только в комментариях и символьных/строковых константах, а иногда и в идентификаторах. В СССР существовали языки, где все ключевые слова писались русскими буквами, но большую популярность подобные языки не завоевали (исключение составляет. Встроенный язык программирования 1С: Предприятие). Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других -- арабскими, а третьих -- китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006, C#, Java) поддерживают Unicode.
Процедурные языки программирования
Процедурное (императивное) программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложенафон Нейманом в 1940-х годах. Теоретической моделью процедурного программирования служит алгоритмическая система под названием Машина Тьюринга. Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в императивном программировании. Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней. Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту определять каждый шаг в процессе решения задачи. Особенность таких языков программирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом. Используя процедурный язык, программист определяет языковые конструкции для выполнения последовательности алгоритмических шагов.
Виды современных языков программирования
Язык программирования C++
Си++
(англ.C
++
) — компилируемый статически типизированныйязык программирования общего назначения. Поддерживает разные парадигмы программирования, но, в сравнении с его предшественником — языком Си, — наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. Название «Си++» происходит от Си, в котором унарный оператор ++ обозначает инкремент переменной.В 1990-х годах язык стал одним из наиболее широко применяемых языков программирования общего назначения. При создании Си++ стремились сохранить совместимость с языком Си. Большинство программ на Си будут исправно работать и с компилятором Си++. Си++ имеет синтаксис, основанный на синтаксисе Си.
Прежде всего, необходимо подчеркнуть, что оценивать достоинства и, в особенности, недостатки С++ необходимо в контексте тех принципов, на которых строился язык, и требований, которые к нему изначально предъявлялись.
Достоинства
C++ — чрезвычайно мощный язык, содержащий средства создания эффективных программ практически любого назначения, от низкоуровневых утилит и драйверов до сложных программных комплексов самого различного назначения. В частности:
· Высокая совместимость с языком С, позволяющая использовать весь существующий С-код (код С может быть с минимальными переделками скомпилирован компилятором С++; библиотеки, написанные на С, обычно могут быть вызваны из С++ непосредственно без каких-либо дополнительных затрат, в том числе и на уровне функций обратного вызова, позволяя библиотекам, написанным на С, вызывать код, написанный на С++).
· Поддерживаются различные стили и технологии программирования, включая традиционное директивное программирование, ООП, обобщенное программирование, метапрограммирование (шаблоны, макросы).
· Имеется возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами.
· Возможность создания обобщённых контейнеров и алгоритмов для разных типов данных, их специализация и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны.
· Кроссплатформенность. Доступны компиляторы для большого количества платформ, на языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем.
· Эффективность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы.
Недостатки
Отчасти недостатки C++ унаследованы от языка-предка — Си, — и вызваны изначально заданным требованием возможно большей совместимости с Си. Это такие недостатки, как:
· Синтаксис, провоцирующий ошибки:
· Препроцессор, унаследованный от С, очень примитивен.
· Плохая поддержка модульности (по сути, в классическом Си модульность на уровне языка отсутствует, её обеспечение переложено на компоновщик). Подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include) серьёзно замедляет компиляцию при подключении большого количества модулей (потому что результирующий файл, который обрабатывается компилятором, оказывается очень велик)..
Язык программирования
C# (Sharp)
C# (произносится си-шарп
) — объектно-ориентированныйязык программирования. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как основной язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET. Компилятор с C# входит в стандартную установку самой .NET, поэтому программы на нём можно создавать и компилировать даже без инструментальных средств, вроде Visual Studio. C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML. Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Java, Delphi, Модула и Smalltalk — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем: так, C# не поддерживает множественное наследование классов (в отличие от C++).
C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем. (Однако эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющим собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET.) CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.
Версия 1.0
Проект C# был начат в декабре 1998 и получил кодовое название COOL (C-style Object Oriented Language). Версия 1.0 была анонсирована вместе с платформой .NET в июне 2000 года, тогда же появилась и первая общедоступная бета-версия; C# 1.0 окончательно вышел вместе с Microsoft Visual Studio .NET в феврале 2002 года.
Версия 2.0
Проект спецификации C# 2.0 впервые был опубликован Microsoft в октябре 2003 года; в 2004 году выходили бета-версии (проект с кодовым названием Whidbey), C# 2.0 окончательно вышел 7 ноября 2005 года вместе с Visual Studio 2005 и .NET 2.0.
Версия 3.0
В июне 2004 года Андерс Хейлсберг впервые рассказал на сайте Microsoft о планируемых расширениях языка в C#3.0. В сентябре 2005 года вышли проект спецификации C# 3.0 и бета-версия C# 3.0, устанавливаемая в виде дополнения к существующим Visual Studio 2005 и .NET 2.0. Окончательно эта версия языка вошла в Visual Studio 2008 и .NET 3.5.
Версия 4.0
Превью C# 4.0 было представлено в конце 2008 года, вместе с CTP-версией Visual Studio 2010. Предполагается, что Visual Basic 10.0 и C# 4.0 будут выпущены в начале 2010 года, одновременно с выпуском Visual Studio 2010.
Язык программирования
PHP
PHP
(англ.PHP
:
Hypertext
Preprocessor
— «PHP: препроцессоргипертекста», англ.Personal
Home
Page
Tools
(устар.) — «Инструменты для создания персональных веб-страниц») — скриптовый языкпрограммирования общего назначения, интенсивно применяющийся для разработки веб-приложений. В настоящее время поддерживается подавляющим большинством хостинг-провайдеров и является одним из лидеров среди языков программирования, применяющихся для создания динамических веб-сайтов.
В области программирования для Сети PHP — один из популярнейших скриптовых языков (наряду с JSP, Perl и языками, используемыми в ASP.NET) благодаря своей простоте, скорости выполнения, богатой функциональности, кроссплатформенности и распространению исходных кодов на основе лицензии PHP. Популярность в области построения веб-сайтов определяется наличием большого набора встроенных средств для разработки веб-приложений. Основные из них:
· Автоматическое извлечение POST и GET-параметров, а также переменных окружения веб-сервера в предопределенные массивы;
· Файловые функции успешно обрабатывают как локальные, так и удаленные файлы;
· Автоматическая отправка HTTP-заголовков;
· Работа с cookies и сессиями;
· Обработка файлов, загружаемых на сервер;
· Работа с HTTP заголовками и HTTP авторизацией;
· Работа с XForms;
· Работа с удаленными файлами и сокетами
В настоящее время PHP используется сотнями тысяч разработчиков. Согласно рейтингу Tiobe, базирующемуся на данных поисковых систем, в декабре 2009 года PHP находится на 3 месте среди языков программирования (уступая Java и C), поднявшись за год на одну позицию. К крупнейшим сайтам, использующим PHP,
относятся Facebook, В контакте, Wikipedia.
Популярные веб-приложения
С использованием PHP разработано множество приложений, которые широко используются на различных сайтах, форумах и блогах. Наиболее известные из них — Wordpress, Drupal, Joomla, MediaWiki, phpBB.
Язык программирования
Perl
Perl
— высокоуровневый интерпретируемый динамический язык программирования общего назначения, созданный Ларри Уоллом, лингвистом по образованию. Название языка представляет собой аббревиатуру, которая расшифровывается как Practical Extraction and Report Language
«практический язык для извлечения данных и составления отчётов». Первоначально аббревиатура состояла из пяти символов и в таком виде в точности совпадала с английским словом pearl
, жемчужина
. Но затем стало известно, что такой язык существует и букву «а» убрали. Талисманом языка Perl является верблюд — не слишком красивое, но очень выносливое животное, способное выполнять тяжёлую работу. Согласно Ларри Уоллу, Perl имеет два девиза. Первый — «There’s more than one way to do it» («Есть больше одного способа сделать это», также известный как TMTOWTDI); второй — «Easy things should be easy and hard things should be possible» («Простые вещи должны быть простыми, а сложные вещи — возможными»). Основной особенностью языка считаются его богатые возможности для работы с текстом, в том числе реализованные при помощи регулярных выражений. Перл унаследовал много свойств от языков Си, shell script, awk. Perl также знаменит огромной коллекцией дополнительных модулейCPAN, находящейся по адресу http://www.cpan.org(англ.).
Сегодня основной для разработчиков является пятая версия языка Perl, однако (на некоторых веб-серверах) продолжают использоваться программы (скрипты), написанные на предыдущей — четвёртой — версии (из-за частичной обратной несовместимости). Фактически стандарт языка определяется реализацией интерпретатора. С 2000 года идет разработка новой (6-ой) версии языка. В отличие от предыдущих версий, разработчики планируют создать четко определенный стандарт языка. В настоящее время существуют экспериментальные компиляторы Perl 6, но продолжается дальнейшая дискуссия о новых правилах. На русском языке информация о новой версии языка доступна на сайте http://perl6.ru/.
Perl — далеко не единственный язык, дающий богатые возможности в обработке текста. Языки программирования РЕФАЛ, Icon и Снобол предоставляют возможность использовать более полно метод программирования «сопоставления с образцом», частным случаем которого и являются регулярные выражения. Существует также полноценный shell, использующий в качестве основы язык Perl. Называется он psh и даёт возможность смешивать команды обычного шелла и самого Perl’а.
Язык программирования
Delphi
Delphi
(по-русски обычно произносят [дэ́льфи
] или [дэ́лфи
]) — интегрированная среда разработкиПО фирмы Borland. Delphi является средой RAD (от англ.rapid
application
development
— быстрая разработка приложений).
8 февраля 2006 года Borland объявила о намерениях продать подразделения, занимающиеся средствами разработки и сервером баз данных InterBase, выделив их в дочернюю компаниюCodeGear, которая 1 июля 2008 года была продана малоизвестной компании Embarcadero Technologies (англ.). Текущая, тринадцатая по счёту, версия носит название «Delphi 2010» и является частью продукта под названием «CodeGear RAD Studio 2010». В этой версии поддерживаются языки программирования Delphi и C++. Среда разработана в соответствии с концепцией визуального программирования. Библиотека визуальных объектов «Borland» получила название Visual Component Library (VCL).
Delphi
for
PHP
В марте 2007 года CodeGear выпустила среду разработки Delphi for PHP, предназначенную для разработки веб-приложений на языке программирования PHP. Теперь среда Delphi ориентирована не только на язык Delphi. Текущая версия Delphi for PHP — 2009.
Delphi for .NET
— среда разработки Delphi, а также язык Delphi, ориентированные на разработку приложений для .NET.
Первая версия полноценной среды Delphi для .NET — Delphi 8. Среда позволяет писать приложения только для .NET. В Delphi 2005 можно писать приложения для .NET, используя стандартную библиотеку классов .NET и VCL для .NET. Среда позволяет писать .NET-приложения на C#. Delphi 2005 также позволяет писать обычные приложения с использованием библиотек VCL и CLX. Delphi 8, 2005, 2006 используют Microsoft .NETFrameworkверсии 1.1. Delphi for .NET 2007, включённаявсоставCodeGear RAD Studio 2007, разработанадля Microsoft .NET Framework 2.0.
25 августа 2009 года компания EmbarcaderoTechnologies объявила о выпуске интегрированной среды разработки EmbarcaderoRadStudio 2010, в которую вошла новая версия Delphi 2010.
Заключение
Каждый 256-й день года отмечается неофициальный праздник - День программиста. Это число (два в восьмой степени) выбрано неслучайно, так как это количество чисел, которые можно выразить с помощью одного байта. Сегодня программист - одна из самых востребованных профессий, ведь значение деятельности этих специалистов невозможно переоценить: ежедневно миллионы людей сталкиваются с результатами их труда, когда работают за компьютером, пользуются телефоном и смотрят телевизор. Поэтому очень важно изучать то, с чем непосредственно эти люди работают - с языками программирования. Самые популярные и известные из них я описал в своем реферате. Все машинные языки применимы и равнозначны, универсальных языков, однако, не существует, и каждый язык следует применять для той программной цели, для которой тот был создан. .
Литература
1. Б. Страуструп. Язык программирования C++ = The C++ Programming Language / Пер. с англ. -- 3-е изд. -- СПб.; М.: Невский диалект -- Бином, 1999. -- 991 с. -- 3000 экз. -- ISBN 5-7940-0031-7 (Невский диалект), ISBN 5-7989-0127-0 (Бином), ISBN 0-201-88954-4 (англ.)
2. Вольфенгаген В. Э. Конструкции языков программирования. Приёмы описания. -- М.: Центр ЮрИнфо Р, 2001. -- 276 с. -- ISBN 5-89158-079-9
3. Роберт У. Себеста. Основные концепции языков программирования = Concepts of Programming Languages / Пер. с англ. -- 5-е изд. -- М.: Вильямс, 2001. -- 672 с. -- 5000 экз. -- ISBN 5-8459-0192-8 (рус.), ISBN 0-201-75295-6 (англ.)
|
