История языков программирования

Ведущий раздел этой статьи может быть слишком коротким, чтобы адекватно резюмировать ее ключевые моменты . Пожалуйста, рассмотрите возможность расширения лид, чтобы обеспечить доступный обзор всех важных аспектов статьи. ( Февраль 2018 г. )

История языков программирования пролетов из документации ранних механических компьютеров для современных инструментов для разработки программного обеспечения. Ранние языки программирования были узкоспециализированными, полагались на математические обозначения и столь же неясный синтаксис. ^[1] На протяжении 20 века исследования теории компиляторов привели к созданию языков программирования высокого уровня, которые используют более доступный синтаксис для передачи инструкций.

Первым языком программирования высокого уровня был Plankalkül , созданный Конрадом Цузе между 1942 и 1945 годами. ^[2] Первый язык высокого уровня, имеющий связанный компилятор, был создан Коррадо Бёмом в 1951 году для его докторской диссертации . Первым коммерчески доступным языком был FORTRAN (FORmula TRANslation), разработанный в 1956 году (первое руководство появилось в 1956 году, но впервые было разработано в 1954 году) группой под руководством Джона Бэкуса из IBM .

Ранняя история [ править ]

В 1842–1849 годах Ада Лавлейс перевела мемуары итальянского математика Луиджи Менабреа о новейшей машине, предложенной Чарльзом Бэббиджа : Аналитической машине ; она дополнила мемуары примечаниями, в которых подробно описан метод вычисления чисел Бернулли с помощью двигателя, признанного большинством историков первой в мире опубликованной компьютерной программой. ^[3]

Первые компьютерные коды были специализированы для своих приложений: например, Алонзо Чёрч смог выразить лямбда-исчисление формульным способом, а машина Тьюринга была абстракцией работы машины для маркировки ленты.

Жаккардовые и Чарльз Бэббиджа Difference Engine оба были простые языки для описания действий , которые эти машины должны выполнять , следовательно , они были создателями первого языка программирования.

Первые языки программирования [ править ]

В 1940-х годах были созданы первые современные компьютеры с электрическим приводом. Ограниченная скорость и объем памяти заставляли программистов писать вручную настроенные программы на языке ассемблера . В конце концов стало понятно, что программирование на ассемблере требует больших интеллектуальных усилий.

Первым предложением языка программирования высокого уровня был Plankalkül , разработанный Конрадом Цузе для своего компьютера Z1 между 1943 и 1945 годами, но не реализованный в то время. ^[4]

Первые функционирующие языки программирования, предназначенные для передачи инструкций компьютеру, были написаны в начале 1950-х годов. Джон Мочли «s Сокращенный код , предложенный в 1949 году, был одним из первых языков высокого уровня , когда - либо для электронной вычислительной машины . ^[5] В отличие от машинного кода , операторы Short Code представляют математические выражения в понятной форме. Однако программу приходилось переводить в машинный код каждый раз при запуске, что делало процесс намного медленнее, чем выполнение эквивалентного машинного кода.

В начале 1950-х годов Алик Гленни разработал Autocode , возможно, первый скомпилированный язык программирования в Манчестерском университете . В 1954 году Р.А. Брукером была разработана вторая версия языка, известная как «автокод Mark 1» для Mark 1 . Брукер также разработал автокод для Ferranti Mercury в 1950-х годах совместно с Манчестерским университетом. Версия для EDSAC 2 был разработан Дуглас Хартри из Кембриджского университета математической лабораториив 1961 году. Известный как EDSAC 2 Autocode, он был непосредственной разработкой Mercury Autocode, адаптированной к местным условиям, и был известен своей оптимизацией объектного кода и диагностикой исходного языка, которые были развиты в то время. Атлас Autocode, современный, но отдельный поток разработки, был разработан для машины Atlas 1 Манчестерского университета .

В 1954 году в IBM был изобретен FORTRAN группой под руководством Джона Бэкуса ; это был первый широко используемый язык программирования общего назначения высокого уровня, имевший функциональную реализацию, а не просто проект на бумаге. ^{[6] [7]} Когда FORTRAN был впервые представлен, к нему относились скептически из-за ошибок, задержек в разработке и сравнительной эффективности программ, написанных вручную на ассемблере. ^[8] Однако на рынке оборудования, который быстро развивался; со временем язык стал известен своей эффективностью. Это по-прежнему популярный язык для высокопроизводительных вычислений ^[9] и используется для программ, которые оценивают и оценивают мировыесамые быстрые суперкомпьютеры . ^[10]

Еще один ранний язык программирования, разработанный Грейс Хоппер в США, называется FLOW-MATIC . Он был разработан для UNIVAC I в Remington Rand в период с 1955 по 1959 год. Хоппер обнаружила, что клиенты, занимающиеся обработкой бизнес-данных, не любят математические обозначения, и в начале 1955 года она и ее команда написали спецификацию для английского языка программирования и реализовали ее. прототип. ^[11] Компилятор FLOW-MATIC стал общедоступным в начале 1958 года и был практически завершен в 1959 году. ^[12] Flow-Matic оказал большое влияние на разработку COBOL , поскольку только он и его прямой потомок AIMACOфактически использовались в то время. ^[13]

Другие языки, которые все еще используются сегодня, включают LISP (1958), изобретенный Джоном Маккарти, и COBOL (1959), созданный Комитетом ближнего действия. Другой важной вехой в конце 1950-х годов стала публикация комитетом американских и европейских компьютерных ученых «нового языка алгоритмов»; Алгол 60 Report (далее " ALGO rithmic L anguage"). В этом отчете собрано множество идей, циркулировавших в то время, и представлены три ключевых языковых нововведения:

• структура вложенных блоков: кодовые последовательности и связанные объявления могут быть сгруппированы в блоки без необходимости превращения в отдельные процедуры с явно указанными именами;
• лексическая область видимости : блок может иметь свои собственные частные переменные, процедуры и функции, невидимые для кода вне этого блока, то есть скрывающие информацию .

Еще одно нововведение, связанное с этим, заключалось в способе описания языка:

• математически точная нотация, форма Бэкуса – Наура (BNF), использовалась для описания синтаксиса языка. Почти все последующие языки программирования использовали вариант BNF для описания контекстно-свободной части своего синтаксиса.

Алгол 60 оказал особое влияние на разработку более поздних языков, некоторые из которых вскоре стали более популярными. Эти крупные системы Burroughs были разработаны , чтобы быть запрограммированы в расширенном подмножество Алголя.

Ключевые идеи Алгола были продолжены, и появился Алгол 68 :

• синтаксис и семантика стали еще более ортогональными: появились анонимные процедуры, система рекурсивной типизации с функциями высшего порядка и т. д .;
• не только контекстно-свободная часть, но и весь синтаксис и семантика языка были определены формально в терминах грамматики Ван Вейнгаардена , формализма, разработанного специально для этой цели.

Многие малоиспользуемые языковые особенности Algol 68 (например, параллельные и параллельные блоки) и его сложная система синтаксических сокращений и автоматического приведения типов сделали его непопулярным среди разработчиков и снискали ему репутацию сложного языка . Никлаус Вирт фактически покинул проектный комитет, чтобы создать более простой язык Паскаль .

Некоторые известные языки, которые были разработаны в этот период, включают:

Установление фундаментальных парадигм [ править ]

Период с конца 1960-х до конца 1970-х годов принес большой расцвет языков программирования. Большинство основных языковых парадигм, используемых в настоящее время, были изобретены именно в этот период: ^{[ оригинальные исследования? ]}

• Speakeasy , разработанный в 1964 году в Аргоннской национальной лаборатории (ANL) Стэнли Коэном , представляет собойчисловой пакетOOPS ( объектно-ориентированная система программирования , очень похожая на более поздние MATLAB , IDL и Mathematica ). Speakeasy имеет четкийбазовый синтаксис Fortran . Сначала он обращался к эффективным физическим вычислениям внутри ANL, был модифицирован для использования в исследованиях (как Modeleasy) для Совета Федеральной резервной системы в начале 1970-х годов, а затем стал доступен на коммерческой основе; Speakeasy и Modeleasy все еще используются.
• Simula , изобретенная в конце 1960-х годов Найгаардом и Далем как надмножество Algol 60, была первым языком, разработанным для поддержки объектно-ориентированного программирования .
• C , один из первыхязыков системного программирования , был разработан Деннисом Ричи и Кеном Томпсоном в Bell Labs в период с 1969 по 1973 год.
• Smalltalk (середина 1970-х) предоставил полную основу для проектирования объектно-ориентированного языка.
• Prolog , разработанный в 1972 году Колмерауэром , Русселем и Ковальски , был первымязыком логического программирования .
• ML построил систему полиморфных типов (изобретенную Робином Милнером в 1973 г.) на основе Lisp ^[14], став пионером вязыках функционального программирования со статической типизацией .

Каждый из этих языков породил целую семью потомков, и большинство современных языков насчитывают по крайней мере один из них в своей родословной.

1960-е и 1970-е годы также стали свидетелями серьезных дискуссий по поводу достоинств « структурированного программирования », что по сути означало программирование без использования « goto ». Значительная часть программистов считала, что даже в языках, которые предоставляют «goto», использовать его - плохой стиль программирования, за исключением редких случаев. Эти дебаты были тесно связаны с языковым дизайном: некоторые языки вообще не включали «goto», что заставляло программиста или преподавателя использовать структурированное программирование.

Чтобы обеспечить еще более быстрое время компиляции, некоторые языки были структурированы для « однопроходных компиляторов », которые ожидают, что первыми будут определены подчиненные подпрограммы, как в Паскале , где основная подпрограмма или функция драйвера является последним разделом листинга программы.

Некоторые известные языки, которые были разработаны в этот период, включают:

1980-е: объединение, модули, производительность [ править ]

1980-е были годами относительной консолидации императивных языков . Вместо того, чтобы изобретать новые парадигмы, все эти движения развили идеи, изобретенные в предыдущем десятилетии. C ++ сочетает объектно-ориентированное и системное программирование. Правительство США стандартизировало Ада , язык системного программирования, предназначенный для использования оборонными подрядчиками. В Японии и других странах были потрачены огромные суммы на исследование так называемых языков программирования пятого поколения , включающих конструкции логического программирования. Сообщество функциональных языков перешло к стандартизации ML и Lisp. В этом десятилетии начались исследования Miranda , функционального языка с отложенным вычислением .

Одной из важных новых тенденций в языковом дизайне было повышенное внимание к программированию для крупномасштабных систем за счет использования модулей или крупномасштабных организационных единиц кода. Modula , Ada и ML разработали известные модульные системы в 1980-х годах. Модульные системы часто были связаны с универсальными конструкциями программирования - обобщенные типы, по сути, являлись параметризованными модулями ^{[ необходима ссылка ]} (см. Также полиморфизм в объектно-ориентированном программировании ).

Хотя основные новые парадигмы для императивных языков программирования так и не появились, многие исследователи расширили идеи предшествующих языков и адаптировали их к новым контекстам. Например, языки систем Argus и Emerald адаптировали объектно-ориентированное программирование к распределенным системам .

1980-е годы также принесли успехи в реализации языков программирования. Движение RISC в компьютерной архитектуре постулировало, что оборудование должно быть разработано для компиляторов, а не для программистов на сборке. Благодаря повышению скорости процессора, которое сделало возможным все более агрессивные методы компиляции, движение RISC вызвало больший интерес к технологии компиляции для языков высокого уровня.

В этом же направлении языковые технологии продолжались вплоть до 1990-х годов.

Некоторые известные языки, которые были разработаны в этот период, включают:

1990-е: эпоха Интернета [ править ]

Быстрый рост Интернета в середине 1990-х годов стал следующим крупным историческим событием в языках программирования. Открыв радикально новую платформу для компьютерных систем, Интернет создал возможность для принятия новых языков. В частности, популярность языка программирования JavaScript возросла благодаря его ранней интеграции с веб-браузером Netscape Navigator. Различные другие языки сценариев получили широкое распространение при разработке специализированных приложений для веб-серверов, таких как PHP. В 1990-е годы в императивных языках не было принципиальных новшеств , а было много рекомбинации и созревания старых идей. В эту эпоху началось распространение функциональных языков.. Большой движущей философией была продуктивность программиста. Появилось множество языков «быстрой разработки приложений» (RAD), которые обычно поставлялись с IDE , сборкой мусора и были потомками более старых языков. Все такие языки были объектно-ориентированными . К ним относятся Object Pascal , Visual Basic и Java . В частности, большое внимание привлекла Java.

Более радикальными и новаторскими, чем языки RAD, были новые языки сценариев . Они не произошли напрямую от других языков и отличались новым синтаксисом и более либеральным включением функций. Многие считают эти языки сценариев более производительными, чем даже языки RAD, но часто из-за того, что они делают небольшие программы проще, а большие - сложнее писать и поддерживать. ^{[ необходима цитата ]} Тем не менее, языки сценариев стали наиболее популярными из них, используемыми в связи с Интернетом.

Некоторые известные языки, которые были разработаны в этот период, включают:

Текущие тенденции [ править ]

Развитие языков программирования продолжается как в промышленности, так и в исследованиях. Некоторые из последних тенденций включают:

• Расширение поддержки функционального программирования на основных языках, используемых на коммерческой основе, включая чисто функциональное программирование для упрощения анализа кода и упрощения распараллеливания (как на микро-, так и на макроуровне)
• Конструкции для поддержки параллельного и распределенного программирования.
• Механизмы добавления в язык проверки безопасности и надежности : расширенная статическая проверка, зависимая типизация , управление информационным потоком, статическая безопасность потоков .
• Альтернативные механизмы компонуемости и модульность: Примеси , черты , классы типов , делегаты , аспекты .
• Компонентно-ориентированная разработка программного обеспечения.
• Метапрограммирование , отражение или доступ к абстрактному синтаксическому дереву
  • АОП или аспектно-ориентированное программирование, позволяющее разработчикам вставлять код в другой модуль или класс в «точках соединения»
  • Специфичные для домена языки и генерация кода
    • XML для графического интерфейса ( XUL , XAML )
• Повышенный интерес к дистрибуции и мобильности.
• Интеграция с базами данных, включая XML и реляционные базы данных .
• Открытый исходный код как философия развития языков, включая коллекцию компиляторов GNU и такие языки, как Python , Ruby и Scala .
• Повышенный интерес к языкам визуального программирования, таким как Scratch , LabVIEW и PWCT.
• Массивно-параллельные языки для кодирования графических процессоров на 2000 процессоров и массивов суперкомпьютеров, включая OpenCL
• Ранние исследования (пока еще не реализуемых) языков программирования для квантовых вычислений
• Ранние исследования применения методов искусственного интеллекта для генерации кода, подобного использованию GPT-3 ^[15]

Некоторые известные языки, разработанные в этот период, включают: ^{[16] [17]}

Другие новые языки программирования включают Red , Crystal , Elm , Hack , Haxe , Zig , Reason и Ballerina .

Выдающиеся люди [ править ]

Некоторые ключевые люди, которые помогали разрабатывать языки программирования:

• Алан Купер , разработчик Visual Basic .
• Алан Кей , новатор в области объектно-ориентированного программирования и создатель Smalltalk .
• Андерс Хейлсберг , разработчик Turbo Pascal , Delphi , C # и TypeScript .
• Артур Уитни , разработчик A + , k и q .
• Бертран Мейер , изобретатель Эйфеля .
• Бьярн Страуструп , разработчик C ++ .
• Брайан Керниган , соавтор первой книги по языку программирования C вместе с Деннисом Ритчи , соавтором языков программирования AWK и AMPL .
• Крис Латтнер , создатель Swift и LLVM .
• Клив Молер , создатель MATLAB .
• Деннис Ритчи , изобретатель C . Операционная система Unix, операционная система Plan 9.
• Дуглас Макилрой оказал влияние и создал такие языки, как SNOBOL , TRAC , PL / I , ALTRAN , TMG и C ++ .
• Грейс Хоппер , первая использовавшая термин « компилятор и разработчик FLOW-MATIC» , оказала влияние на разработку COBOL . Популярились машинно-независимые языки программирования и термин « отладка ».
• Гвидо ван Россум , создатель Python .
• Джеймс Гослинг , ведущий разработчик Java и его предшественника Oak .
• Жан Ичбиа , главный дизайнер Ada , Ada 83 .
• Жан-Ив Жирар , соавтор полиморфного лямбда-исчисления (Система F).
• Джефф Безансон , главный дизайнер и один из основных разработчиков Julia .
• Джеффри Сновер , изобретатель PowerShell .
• Джо Армстронг , создатель Erlang .
• Джон Бэкус , изобретатель Фортрана, участвовал в разработке Алгола 58 и Алгола 60 .
• Джон С. Рейнольдс , соавтор полиморфного лямбда-исчисления (Система F).
• Джон Маккарти , изобретатель LISP .
• Джон фон Нейман , автор концепции операционной системы .
• Грейдон Хоар , изобретатель Rust .
• Кен Томпсон , изобретатель B , Go , Inferno (операционная система) и соавтор операционной системы Unix .
• Кеннет Э. Айверсон , разработчик APL и со-разработчик J вместе с Роджером Хи .
• Конрад Цузе разработал первый язык программирования высокого уровня , Plankalkül (который повлиял на ALGOL 58 ^[18] ).
• Кристен Найгаард , пионер объектно-ориентированного программирования, стала соавтором Simula .
• Ларри Уолл , создатель языка программирования Perl (см. Perl и Raku ).
• Мартин Одерски , создатель Scala , ранее участвовавший в разработке Java .
• Мартин Ричардс разработал BCPL программирования языка, предвестник B и C языках.
• Натаниэль Рочестер , изобретатель первого ассемблера (IBM 701).
• Никлаус Вирт , изобретатель Паскаля , Модулы и Оберона .
• Оле-Йохан Даль , пионер объектно-ориентированного программирования, стал соавтором Simula .
• Расмус Лердорф , создатель PHP .
• Рич Хики , создатель Clojure .
• Жан Паоли , соавтор XML
• Роберт Джентльмен , один из создателей R .
• Роберт Гриземер , один из создателей Go .
• Робин Милнер , изобретатель машинного обучения , разделяющий признание полиморфного вывода типа Хиндли-Милнера .
• Роб Пайк , соавтор Go , Inferno (операционная система) и Plan 9 (операционная система), соавтор операционной системы.
• Росс Иейка , один из создателей R .
• Стэнли Коэн , изобретатель Speakeasy , который был впервые создан с помощью объектно-ориентированной системы программирования OOPS в 1964 году.
• Стивен Вольфрам , создатель Mathematica .
• Брэд Кокс , соавтор Objective-C .
• Уолтер Брайт , создатель D .
• Юкихиро Мацумото , создатель Ruby .
• Райан Даль , создатель Node.js .

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Розен, Сол (редактор), Системы программирования и языки , McGraw-Hill, 1967.
• Саммет, Жан Э. , Языки программирования: история и основы , Прентис-Холл, 1969.
• Саммет, Жан Э. (июль 1972 г.). «Языки программирования: история и будущее». Коммуникации ACM . 15 (7): 601–610. DOI : 10.1145 / 361454.361485 . S2CID  2003242 .
• Ричард Л. Вексельблат (редактор): История языков программирования , Academic Press, 1981.
• Томас Дж. Бергин и Ричард Г. Гибсон (редакторы): История языков программирования , Addison Wesley, 1996.

Внешние ссылки [ править ]

• История и эволюция языков программирования
• График истории языка программирования