Классификация языков программирования

Существует множество классификаций языков программирования по различным критериям. Самое простое деление — на языки высокого и низкого уровня.

Язык низкого уровня — это язык программирования, предназначенный для определенного типа компьютера и отражающий его внутренний машинный код; языки низкого уровня часто называют машинно-ориентированными языками. Их сложно конвертировать для использования на компьютерах с разными центральными процессорами, а также довольно сложно изучать, поскольку для этого требуется хорошо знать внутренние принципы работы компьютера.

Язык высокого уровня — это язык программирования, предназначенный для удовлетворения требований программиста; он не зависит от внутренних машинных кодов компьютера любого типа. Языки высокого уровня используют для решения проблем, и поэтому их часто называют проблемно-ориентированными языками. Каждая команда языка высокого уровня эквивалентна нескольким командам в машинных кодах, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, более компактны, чем аналогичные программы в машинных кодах.

Другая классификация делит языки на вычислительные и языки символьной обработки. К первому типу относят ФОРТРАН, ПАСКАЛЬ, АЛГОЛ, БЕЙСИК, С, ко второму — ЛИСП, ПРОЛОГ, СНОБОЛ и др.

Классификация языков программирования по типам задач приведена в табл. 22.2.

Таблица 22.2. Классификация языков программирования по типам задач.

Еще одна распространенная классификация языков программирования основана на принципе их организации, илипарадигме^[1]. По этой классификации языки делят на процедурные (употребляются также термины императивные и структурные, хотя это не совсем одно и то же), объектно-ориентированные, функциональные и логические.

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. В эту большую группу входят, например, ПАСКАЛЬ, С, АДА, ПЛ/1, ФОРТРАН и БЕЙСИК.

В объектно-ориентированных языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. Программа пишется в терминах объектов, которые обладают свойствами и поведением. Объекты обмениваются сообщениями.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь разлагаются на еще более простые и т. д. Один из основных элементов в функциональных языках — рекурсия, т. е. вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет. Представителями этой группы являются ЛИСП, ML и Haskell.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается ПРОЛОГ. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.

Функциональные и логические языки называют декларативными, или непроцедурными, поскольку программа представляет собой не набор команд, а описание действий, которые необходимо осуществить. Этот подход существенно проще и прозрачнее формализуется математическими средствами. Следовательно, программы проще проверять на наличие ошибок (тестировать), а также на соответствие заданной технической спецификации (верифицировать). Высокая степень абстракции также является преимуществом данного подхода. Фактически программист оперирует не набором инструкций, а абстрактными понятиями, которые могут быть достаточно обобщенными.

На начальном этапе развития декларативным языкам программирования было сложно конкурировать с императивными в силу объективных трудностей эффективной реализации трансляторов. Программы работали медленнее, однако они могли решать более абстрактные задачи с меньшими трудозатратами.

• [1] Более подробно о парадигмах рассказывается в гл. 26.