Модерен език за програмиране на високо ниво: примери и сравнения

Повечето съвременни компютърни програми са написани на езици на високо ниво. Трябва да се отбележи, че много от тях са разработени през 60-те и 70-те години, но все още са актуални. Какви други факти за езиците на високо ниво можем да посочим? Кои са най-често срещаните разновидности на съответните решения?

Същността на езиците за програмиране на високо ниво

Езикът за програмиране на високо ниво е инструмент, свързан с машината. Какво означава това? Факт е, че програмните езици са разделени на няколко категории.

Има машинен код: набор от алгоритми, които са предназначени да контролират директно потребителя върху хардуерните елементи на компютъра. Тяхната същност ще бъде напълно зависима от машината: само определени алгоритми са подходящи за специфични видове компютри.

Има езици за сглобяване. Всъщност те са надстройка над тези, предназначени за ниско ниво на контрол на хардуерните компоненти на компютъра посредством машинен код. Но по много начини събирателните езици също често се наричат ​​машинно-зависими. Като правило те са адаптирани към специфичен тип хардуерен компонент на компютъра. Тяхната основна задача е да опростят управлението на компютъра за потребителя чрез подходящи комуникации на ниско ниво.

От своя страна езикът за програмиране на високо ниво позволява на потребителя да взаимодейства с компютър, независимо от конкретния хардуер, инсталиран на компютъра. Следователно, тя трябва да бъде приписана на машинно независима. Когато пишете операционни системи, най-често се включва език за програмиране на високо ниво. Но има една операционна система, която е написана на асемблер. Езиците за програмиране с ниско и високо ниво могат да се използват едновременно. Човек, който дава команди от високо ниво на компютър, трябва по един или друг начин да ги предаде на конкретни хардуерни компоненти и тази функция може да бъде реализирана с помощта на езици за сглобяване едновременно с тези от високо ниво, които участват в структурата на операционната система.

преводачи

Най-важните елементи на езиците за програмиране на високо ниво са преводачите. Тяхната функция може да бъде различна. Сред ключовите области на приложение на преводачите е „превеждането” на команди, генерирани в езика за програмиране на високо ниво в машинен код, който е разбираем за конкретен хардуерен компонент на компютър, например процесор. Преводачите, които изпълняват тази функция, също се наричат ​​компилатори. Има и друг вид съответни компоненти - преводачи. Те са предназначени, от своя страна, да "превеждат" команди от високо ниво в тези, които са разбираеми за операционната система или всяка програма.

Класификация на езиците на високо ниво

Езиците за програмиране на високо ниво могат да бъдат класифицирани по различни причини. Схемата се разпределя, според която те се разделят на следните основни сортове:

- ориентирано към процедурата (използва се като инструмент за обработка на информация на всеки етап от изчислението);

- проблемно-ориентирани (използвани като средство за решаване на индустриални и приложни задачи, които се формират при разширяване на областите на приложение на РС);

- обектно-ориентирани (могат да бъдат специални случаи на езиците на първите два типа, но те са адаптирани за използване от широк кръг разработчици с различни нива на обучение, например под формата на решение с визуален интерфейс).

Нека сега разгледаме някои от историческите и модерни езици за програмиране на високо ниво, които съответстват на тази класификация.

Процедурни езици

Те включват FORTRAN. Той се счита за първия програмен език на високо ниво, предназначен за широко използване. Характеризира се с проста структура. Процедурните езици включват също BASIC. Той се счита за един от най-често използваните при обучението по програмиране. Пример за друг процедурен език е SI. Първоначално е създаден за UNIX OS. На негова основа по-късно беше създаден C ++ език, допълнен от обектно-ориентирани инструменти за програмиране. Друг език в тази категория е Pascal. Често също участват в обучението по програмиране. Възможностите на този език му позволяват да се използва като много мощен инструмент за разработване на професионални видове софтуер.

Проблемно ориентирани езици

Те включват Lisp, Prolog. Първият език е разработен през 1962 г. - няколко години след създаването на Фортран. Затова се счита за второ в историята. Активно участва като инструмент за програмисти за работа със символни низове. На практика Lisp беше използван в системи, класифицирани като експертни, както и тези, предназначени за аналитични изчисления. Прологът се използва широко в логическото програмиране. На практика тя най-често се използва при управлението на алгоритми за изкуствен интелект в съответните системи.

Обектно-ориентирани езици

Сега изучаваме примери на езици за програмиране на високо ниво, които са обектно-ориентирани. Те включват Visual Basic, Delphi, Visual Fortran, C ++, отбелязано по-горе, и Prolog ++. На практика всички те са базирани на процедурно ориентирани езици. Очаква се обаче те да бъдат съществено допълнени с визуални контроли с цел последващо овладяване на необходимите алгоритми от разработчиците, които са свикнали с други инструменти. Така, първият език за програмиране на високо ниво, Fortran, може бързо да бъде проучен от ИТ специалистите чрез възможностите на Visual Fortran. Използвайки подобен метод, можете бързо да овладеете Basic или Prolog.

Delphi програмиране на високо ниво Object Pascal, от своя страна, се реализира. Има голям брой други среди за разработка на софтуер, класифицирани като обектно-ориентиран език. Тази област на технологиите за разработване на софтуер активно се развива.

Fortran и Lisp - първият и вторият език на високо ниво

Нека научим повече за това как се появи първият език за програмиране на високо ниво - Fortran, както и Lisp, който се счита за втори. През 1954 г. разработчиците на IBM, ръководени от Джон Бъкус, създадоха език, чрез който програмистите имаха възможност значително да улеснят взаимодействието с компютри, които дотогава бяха реализирани чрез машинни инструкции или асемблер. Той получава името Фортран и скоро става известен в СССР под русифицирано име. Fortran се превърна в популярен инструмент за научни изчисления.

Основният революционен елемент, предложен от общността на IBM, всъщност е същият компилатор, проектиран да бъде алтернатива на асемблера. В първите години от практиката на писане на програми при използването на Fortran, много разработчици смятат, че компилаторът не е напълно успешно решение, главно по отношение на разходите за труд. Много машинни кодове, наистина, бяха компилирани по-лесно, отколкото при използване на преводач. Въпреки това, с бързото нарастване на производителността на компютрите, програмистите започнаха да осъзнават, че без използването на компилатор, ефективен софтуер, който ще използва изцяло изчислителната мощ на компютъра, ще бъде изключително проблематичен. И така, инициативите на разработчиците на IBM бяха доразвити. Основните синтактични конструкции на програмния език на високо ниво Fortran в много случаи започнаха да действат като основни при създаването на нови решения.

Пример за постигане на практически резултати в разработването на концепции, вградени във Фортран, може да се счита за създаването на Лисп. Този език е разработен през 1958 г., но станал широко известен малко по-късно - през 1960 година. Lisp е разработен от Джон Маккарти и е публикуван в един от популярните списания за ИТ специалисти. Основната цел на въпросния език е обработката на списъци. Lisp е станал популярен сред разработчиците на системи за изкуствен интелект. На тази основа бяха създадени езици като Planner, Scheme и Common Lisp. Lisp също има значително влияние върху много съвременни инструменти за разработка на софтуер. Структурата на популярните езици за програмиране на високо ниво до голяма степен се основава на алгоритмите на Fortran и Lisp.

Би било интересно обаче да се разгледат други подходи към класификацията на разглежданите инструменти за разработка на софтуер.

Универсални езици на високо ниво

Така че съвременните експерти подчертават универсалните езици на високо ниво. Те включват по-специално онези, които са разработени през 60-те години. Техните основни характеристики:

- фокусиране върху широк спектър от задачи (основно свързани с компютърните);

- Голям брой езикови конструкции и алгоритми;

- значение не само за времето си, но и за съвременния етап на разработване на компютърна техника;

- подкрепа в съответните езици на императивна методология.

Универсалните езици са от основно значение за съответната ИТ индустрия. Може да се отбележи, че досега те нямат преки аналози в частта от вътрешната структура. Всъщност това до голяма степен обяснява значението на използването на съответните езици в съвременните обектно-ориентирани интерфейси. Също често в избраните езици е типът данни. Този фактор до голяма степен определя тяхната универсалност. Сред най-забележителните свойства на езиците, принадлежащи към категорията на универсалната, е приемственост. Така исторически по-късните езици, като правило, се основаваха на концепциите на предшествениците.

Уникални езици

Някои ИТ специалисти разграничават „уникалните езици“ като независима категория. Те включват: APL, Cobol, Forth, SETL и CLU. Каква е тяхната специфичност?

Най-важният аспект на APL е използването на масиви (вектори и матрици) като ключов структурен тип. Спецификата на езика Кобол е в центъра на вниманието на търговската сфера. Затова е препоръчително да се използва за решаване на проблеми, свързани със стандартизирания формат за представяне на резултатите. Четвъртият език се характеризира с използването на постфикс писане на програми, както и използването на стеков запис. В SETL, наборите от стойности се използват като един от ключовите типове данни. Езикът за програмиране на високо ниво също е CLU. Неговата основна характеристика е използването на концепцията за работа с абстрактни типове данни. Много ИТ специалисти виждат логично появата на нови решения, базирани на уникални езици - като например Object-Oriented Cobol.

Паралелни инструменти за програмиране

Тази категория може да включва огромен брой решения. На свой ред паралелните езици за програмиране могат да имат голям брой причини за класификация. Например методът за организация на процеса. Тази база предполага класифицирането на паралелни програмни средства, основани на наличието на:

- рутините;

- вилици;

- асоциации;

- паралелни скоби;

- алгоритми за работа с процеси.

Друга основа за класифициране на езици от този тип са методите за синхронизиране на процесите. Следователно съответните решения могат да включват:

- семафори;

- монитори;

- „Рандеву“;

- критични зони;

- дистанционно извикване на процедура;

- сделки, свързани с категорията на атомните.

Езиците от този тип включват Modula-2, BLISS, Concurrent Pascal, DP, Argus.

C езиково семейство

По-горе, ние разглеждахме решение като C като пример на език за програмиране на високо ниво. Езиците, принадлежащи към нея, са частни конструкции на C. Така че добавянето му към различни обектно-ориентирани компоненти доведе до развитието на C ++. След значително филтриране на редица C конструкции, се появи Java езикът. Може да се отбележи, че Ява е създадена до голяма степен под влиянието на концепциите на проекта Оберон, който се ръководи от Никлаус Вирт, създател на езика Паскал. Прилага ли се за JavaScript на високо ниво? Разбира се, да, въпреки тясното си приложение, като средство за разработване на уеб страници. Но програмните езици на високо ниво не включват по-специално HTML, XML и SGML. Те се класифицират като инструменти за маркиране на хипертекст.

Езиково семейство на Паскал

Езиците за програмиране на високо ниво Паскал също образуват отделно семейство. На базата на Паскал, Оберон е бил създаден, класифициран като обектно-ориентиран език. Ключова характеристика на Oberon е неговата способност за безопасност. Освен Oberon, езиците на семейството Pascal включват Modula-2, както и Component Pascal.

Езиково семейство Ада

Основавайки се в подходящата категория езици - подредени според нуждите на американското министерство на отбраната Ада. Тя е създадена в края на 70-те - началото на 80-те години. Характеризира се с голям брой функции, функции, гъвкавост. Езиковото семейство Ada включва решения като Cedar, Modula 3.

Езикова семейство Simula

Езикът Simula е често срещан в програмните индустрии, свързани със симулацията. Спецификата на съответните решения е в използването на конкретно ядро. Използването му позволява използването на различни разширения, адаптирани към различни приложения. На базата на Simula е създаден обектно-ориентиран език Smalltalk, както и BETA, характеризиращ се с възможност за комбиниране в рамките на една абстракция на алгоритми, които отразяват работата с данни, процедури и контрол. BETA обектите могат да се разглеждат в различни контексти, например като променливи, функции или паралелни системи.