int V[10];

V: array[0..9] of integer;

 

Типи даних

Область зберігання даних в апаратній частині комп'ютера (пам'ять, регістри і зовнішні запам'ятовуючі пристрої) зазвичай мають доволі просту структуру в вигляді послідовності бітів, згрупованих в байти або слова. Проте в віртуальному комп'ютері, як правило, організовано складнішим чином — в різні моменти виконання програми використовуються такі форми зберігання даних, як стеки, масиви, числа, символьні рядки та інші. Один або декілька однотипних елементів даних, об'єднаних в одне ціле в віртуальному комп'ютері в певний момент виконання програми, прийнято називати об'єктом даних. При виконанні програми існує багато об'єктів даних різних типів. Тип даних — це деякий клас об'єктів даних разом з набором операцій для створення і роботи з ним. В кожній мові програмування є певний набір вбудованих примітивних типів даних. Додатково в мові можуть бути передбачені засоби, що дозволяють програмісту визначати нові типи даних.

Способи реалізації мов

Мови програмування можуть бути реалізовані як компільовані та інтерпретовані.

Програма на компільованій мові за допомогою компілятора (особливої ​​програми) перетвориться (компілюється) в машинний код (набір інструкцій) для даного типу процесора і далі збирається в виконавчий модуль, який може бути запущений на виконання як окрема програма. Іншими словами, компілятор переводить вихідний текст програми з мови програмування високого рівня в двійкові коди інструкцій процесора.

Якщо програма написана на скриптовій мові, то інтерпретатор безпосередньо виконує (інтерпретує) вихідний текст без попереднього перекладу. При цьому програма залишається мовою оригіналу і не може бути запущена без інтерпретатора. Процесор комп'ютера, в зв'язку з цим, можна назвати інтерпретатором для машинного коду.

Поділ на компільовані і інтерпретовані мови є умовним. Так, для будь-якої традиційно компілючої мови, як, наприклад, Паскаль, можна написати інтерпретатор. Крім того, більшість сучасних «чистих» інтерпретаторів не виконують конструкції мови безпосередньо, а компілюють їх в деяке високорівневе проміжне представлення (наприклад, з розіменуванням змінних і розкриттям макросів).

Для будь-якої інтерпритуючої мови можна створити компілятор — наприклад, мова Лісп, початково інтерпретована, може компілюватися без обмежень. Створюваний під час виконання програми код може так само динамічно компілюватися під час виконання.

Як правило, скомпільовані програми виконуються швидше і не вимагають для виконання додаткових програм, так як вже переведені на машинну мову. Разом з тим, при кожній зміні тексту програми потрібно її перекомпіляція, що уповільнює процес розробки. Крім того, скомпільована програма може виконуватися тільки на тому ж типі комп'ютерів і, як правило, під тією ж операційною системою, на яку був розрахований компілятор. Щоб створити виконуваний файл для машини іншого типу, потрібна нова компіляція.

Інтерпретовані мови володіють деякими специфічними додатковими можливостями (див. вище), крім того, програми на них можна запускати відразу ж після зміни, що полегшує розробку. Програма на скриптовій мові може бути найчастіше запущена на різних типах машин та операційних систем без додаткових зусиль.

Однак інтерпретовані програми виконуються помітно повільніше, ніж компільовані, крім того, вони не можуть виконуватися без програми-інтерпретатора.

Деякі мови, наприклад, Java та C #, перебувають між компільованими і інтерпретованими. А саме, програма компілюється не в машинну мову, а в машинно-незалежний код низького рівня, байт-код. Далі байт-код виконується віртуальною машиною. Для виконання байт-коду зазвичай використовується інтерпретація, хоча окремі його частини для прискорення роботи програми можуть бути трансльовані в машинний код безпосередньо під час виконання програми за технологією компіляції «на льоту» (Just-in-time compilation, JIT). Для Java байт-код виповнюється віртуальною машиною Java (Java Virtual Machine, JVM), для C # — Common Language Runtime.

Подібний підхід у деякому сенсі дозволяє використовувати плюси як інтерпретаторів, так і компіляторів. Слід згадати, що є мови, які мають і інтерпретатор, і компілятор (Форт (Forth)).

Об'єктно-орієнтоване програмування

Об'єктно-орієнтоване програмування (ООП) — це технологія створення складного програмного забезпечення, яке засноване на представленні програми у вигляді сукупності об'єктів, кожен з яких є екземпляром певного класу, а класи утворюють ієрархію із спадкоємством властивостей.

Основна перевага ООП — це значне спрощення процесів створення та модифікації програмних систем. Набагато легше маніпулювати 100 об'єктами, кожен з яких сам відповідає за свою поведінку і обробку даних пов'язаних з ним, ніж тисячами функцій розкиданих по різних модулях.

Основні недоліки в ООП — це деяке зниження швидкодії через складнішу організацію програмної системи, а також, як правило, помітне збільшення об'єму бінарного коду (особливо при використанні стандартних бібліотек класів в невеликих програмах) через те, що більшість сучасних компіляторів і компонувальників не здатні виявити і видалити весь код, що доводиться на невживані класи, віртуальні методи і інші елементи ООП.

Семантика мов програмування

Існує кілька підходів до визначення семантики мов програмування.

Найбільш широко поширені наступні три різновиди семантик: операційна, дериваційна (аксіоматична) і денотаційна (математична).

• При описі семантики в рамках операційного підходу зазвичай виконання конструкцій мови програмування інтерпретується за допомогою деякої уявної (абстрактної) ЕОМ.

• Дериваційна семантика описує наслідки виконання конструкцій мови за допомогою мови логіки і завдання перед- і пост-умов.

• Денотаційна семантика оперує поняттями, типовими для математики — множини, відповідності, а також судження, твердження та ін.

Мови програмування низького рівня

Перші комп'ютери доводилось програмувати двійковими машинними кодами. Проте програмувати таким чином — доволі трудомістке і важке завдання. Для спрощення цього завдання почали з'являтися мови програмування низького рівня, які дозволяли задавати машинні команди в зрозумілішому для людини вигляді. Для перетворення їх у двійковий код були створені спеціальні програми — транслятори.

Транслятори поділяються на:

• компілятори — перетворюють текст програми в машинний код, який можна зберегти і після цього використовувати уже без компілятора (прикладом є виконувальні файли з розширенням *.exe).
• інтерпретатори — перетворюють частину програми в машинний код, виконують і після цього переходять до наступної частини. При цьому щоразу при виконанні програми використовується інтерпретатор.

Прикладом мови низького рівня є асемблер. Мови низького рівня орієнтовані на конкретний тип процесора і враховують його особливості, тому для перенесення програми на асемблері на іншу апаратну платформу її потрібно майже цілком переписати. Певні відмінності є і в синтаксисі програм під різні компілятори. Щоправда, центральні процесори для комп'ютерів фірм AMD та Intel практично сумісні і відрізняються лише деякими специфічними командами. А ось спеціалізовані процесори для інших пристроїв, наприклад, відеокарт, телефонів містять суттєві відмінності.

Переваги

За допомогою мов низького рівня створюють ефективні і компактні програми, оскільки розробник отримує доступ до всіх можливостей процесора.

Недоліки

• Програміст, що працює з мовами низького рівня, має бути високої кваліфікації, добре розуміти будову мікропроцесорної системи, для якої створює програму. Так, якщо програму створюють для комп'ютера, потрібно знати будову комп'ютера і, особливо, влаштування і особливості роботи його процесора.
• результуюча програма не може бути перенесена на комп'ютер або пристрій з іншим типом процесора.
• значний час розробки великих і складних програм.

Мови низького рівня, як правило, використовують для написання невеликих системних програм, драйверів пристроїв, модулів стиків з нестандартним обладнанням, програмування спеціалізованих мікропроцесорів, коли найважливішими вимогами є компактність, швидкодія і можливість прямого доступу до апаратних ресурсів.

• Асемблер — мова низького рівня, що застосовується і досі.

Мови програмування високого рівня

Можна сказати є зрозумілішими людині, ніж комп'ютеру. Особливості конкретних комп'ютерних архітектур в них не враховуються, тому створені програми легко переносяться з комп'ютера на комп'ютер. Здебільшого достатньо просто перекомпілювати програму під певну комп'ютерну архітектурну та операційну систему. Розробляти програми на таких мовах значно простіше і помилок допускається менше. Значно скорочується час розробки програми, що особливо важливо при роботі над великими програмними проектами.

Наразі у середовищі розробників вважається, що мови програмування, які мають прямий доступ до пам'яті та регістрів або мають асемблерні вставки, потрібно вважати мовами програмування з низьким рівнем абстракції. Тому більшість мов, які вважалися мовами високого рівня до 2000-го року зараз вже такими не вважаються.

• Адресна мова програмування
• Фортран
• Кобол
• Алгол
• Pascal
• PascalABC
• Java
• C
• C++
• Objective C
• Smalltalk
• C#
• Delphi

Недоліком мов високого рівня є більший розмір програм порівняно з програмами на мові низького рівня. Сам текст програм на мові високого рівня менший, проте, якщо взяти у байтах, то код початково писаний на асемблері буде компактніший. Тому в основному мови високого рівня використовуються для розробок програмного забезпечення комп'ютерів, і пристроїв, які мають великий обсяг пам'яті. А різні підвиди асемблеру застосовуються для програмування інших пристроїв, де критичним є розмір програми.

Покоління мов програмування

Інколи в літературі та в інтернеті згадують про п'ять поколінь мов програмування, щоправда даний поділ є спірним і суперечним. В професійній літературі по програмуванню доволі рідко згадують про покоління мов програмування, а більше зосереджуються на функціональній класифікації мов програмування. Крім того саме віднесення певних мов до різних поколінь різниться у різних авторів.

Поділ на покоління мов програмування почав поширюватись з появою високорівневих мов програмування і до того не застосовувався. Високорівневі мови програмування почали вважатися третім поколінням, асемблерні мови — другим, а машинний код — першим поколінням. Сучасні спроби класифікація мов на четверте і п'яте покоління проводяться різними авторами по різному по різних ознаках і різниця між мовами третього, четвертого та п'ятого покоління часто доволі нечітка. Крім того багато компаній розробники мов програмування та середовищ програмування для них використовують маркетинговий хід проголошуючи певну мову (мову та інтегроване середовище розробки для неї) п'ятим поколінням.