Чем отличаются языки программирования, сценариев и разметки?
В кодировании используются различные типы языков. И все они служат своей конкретной цели. Давайте разберем, в чем между ними разница, и в каких случаях какой нужно применять.
Иногда приходится пользоваться сразу несколькими языками программирования (ЯП): к примеру, когда вы работаете над созданием мобильного приложения высокой сложности или крупного сайта с большим количеством интерактивных элементов. При этом каждый тип инструмента будет играть свою роль в правильном функционировании конечного продукта.
Языки программирования
Это понятие подразумевает набор правил, сообщающих компьютеру, что и каким образом он должен делать. Язык программирования дает машине понятные ей инструкции по выполнению конкретного задания. Он строит четкий алгоритм, которому ПК должен следовать для получения необходимого результата.
Обычно разработчики, которые пишут такие инструкции, отлично владеют своим языком программирования. Ведь для эффективной работы нужно не просто понимать синтаксические конструкции, но и грамотно использовать структуры данных, алгоритмы, пр.
К языкам программирования относятся Python, С#, Java, Go и другие.
Языки разметки
Как ясно из названия, эти языки связаны с визуальными элементами. Их используют для того, чтобы оформить представление данных, установить параметры их внешнего вида. Два наиболее мощных представителя этого типа – стандартизированный HTML и расширяемый XML.
Языки разметки состоят из тегов, которые служат для описания различных элементов документа. Эти элементы удобочитаемы, так как содержат обыкновенные тексты.
Есть несколько разновидностей языков разметки. Они различаются тем, что предназначены для разных целей. К примеру, HTML главным образом структурирует веб-сайт, а XML хранит и транспортирует структурированные данные.
Языки сценариев
Этот вид инструментов необходим для интеграции с остальными ЯП. Наибольшей популярностью сейчас пользуются такие языки сценариев: Ruby, JavaScript, Perl, PHP и др. Например, PHP обычно применяют в тандеме с HTML.
Обратите внимание, что любой язык сценариев относится к ЯП, однако далеко не все ЯП можно причислить к языкам сценариев.
Отличие между ними заключается в наличии компиляции. Так как в языках сценариев интерпретация происходит сразу из исходного кода, они оказываются гораздо быстрее компилируемых языков программирования.
На этом все – мы кратко разобрали главные различия, на которые нужно ориентироваться при выборе инструментов для проектов. Надеемся, теперь вам стало понятнее, когда какой из них нужно использовать.
Больше интересных новостей
Плюс к продуктивности: 9 полезных расширений для браузера
Как изменит мир искусственный интеллект к 2030 году?
10 лучших книг по программированию
10 рекомендаций начинающему веб-разработчику
Комментарии (1)
Евгений 13 января 2024 в 05:58
Что такое языки программирования и какие они бывают
Представьте, что вы делаете ремонт в квартире: вешаете полки, собираете мебель. Без инструментов в этом деле вам не обойтись: многофункциональный шуруповерт поможет быстро собрать шкаф, просверлить отверстие в стене, вкрутить крепежные элементы, а отвертка подойдет для закрутки шурупов или реставрации мебели.
В написании программ разработчики тоже используют инструменты — языки. С их помощью можно «общаться» с компьютером: давать ему команды, управлять им, изменять данные, проводить вычисления и многое другое.
Языки программирования — это формальные языки для создания компьютерных программ.
По данным разных источников, всего существует от 250 до 9000 языков программирования, и с каждым годом их число увеличивается. Их много, потому что все они используются для разных задач. Прямо как тяжелый шуруповерт для сборки мебельного гарнитура или простая отвертка для аккуратной закрутки пары шурупов.
Для начала давайте разберем виды языков программирования, инструменты разработчика, а потом то, для каких задач они подходят.
Бесплатные курсы по программированию в Хекслете
- Освойте азы современных языков программирования
- Изучите работу с Git и командной строкой
- Выберите себе профессию или улучшите навыки
Виды языков программирования
Компилируемые и интерпретируемые языки
На международные деловые встречи делегаты ездят с переводчиками, так как сами они могут не понимать иностранную речь.
Процессор, «мозг» компьютера, тоже не понимает код, который пишет разработчик на языке программирования. Процессор воспринимает лишь последовательность из нулей и единиц. Понять друг друга разработчику и компьютеру тоже помогают специальные переводчики: компиляторы и интерпретаторы.
Компилятор переводит весь код в машинный (состоящий из нулей и единиц) сразу же при запуске программы. Работу компилятора можно описать так:
Программист пишет программу на языке программирования → Запускает компилятор → Компилятор переводит всю программу в машинный код и кладет его в исполняемый файл (.exe в Windows)
К компилируемым языкам программирования относят C, С++, Java, Swift, Go.
Интерпретатор переводит код в машинный построчно каждый раз, когда запускается программа.
Программы, написанные на интерпретируемых языках, чаще всего запускаются медленнее компилируемых программ — как раз из-за построчного перевода кода. Однако процесс разработки на интерпретируемом языке быстрее, чем на компилируемом, так как программисту не нужно снова и снова компилировать программу в машинный язык.
К интерпретируемым языкам программирования относят Python, PHP, JavaScript.
Читайте также:
Низкоуровневые и высокоуровневые языки
До изобретения компилятора и интерпретатора программисты вручную писали код на машинном языке. Код, созданный на таком языке, разный для каждого компьютера, так как у каждого производителя процессоров свой собственный набор инструкций к написанию кода.
Разработчики тратили много времени и усилий, чтобы писать код на машинном языке. Со временем они научили компьютер понимать языки программирования, близкие по написанию к нашим естественным языкам. Так появилось условное деление языков программирования на высокоуровневые и низкоуровневые (куда и отнесли машинный язык).
К низкоуровневым языкам также отнесли язык ассемблера — надстройку над машинным языком. На нем программистам писать код чуть проще, чем на машинном. Однако все так же не слишком удобно — язык ассемблера, как и машинный язык, не содержит функций, структур данных, списков, объектов.
Код на высокоуровневых языках легко читаем и понятен программисту. Такие языки позволяют создавать программы, не переживая о совместимости кода с разными процессорами. Высокоуровневые языки требуют компиляции или интерпретации. К таким языкам относят Java, JavaScript, Python, Ruby, PHP и другие.
Языки со статической типизацией и динамической типизацией
Представьте, что вы переезжаете и собираете коробки с вещами. Чтобы понять, в какой из коробок лежат вещи для кухни, гостиной и спальни, вы их подписываете. Это и есть типизация.
Типизация — это набор правил, по которым язык программирования классифицирует информацию. Благодаря типизации компьютер понимает, какие данные ему нужно обработать, что с ними делать и какой объем памяти займет предстоящая операция.
Если у языка нет типизации, программист может присваивать переменной любой тип данных (строку, число), а потом отнести к этой же переменной другой тип данных. Это позволяет быстрее писать код, но в таком коде проще запутаться. Так же, как можно запутаться в неподписанных коробках.
Коробки можно подписывать по-разному — и у языков программирования типизация бывает разной. Статическая типизация определяет типы данных в программе до ее запуска (во время компиляции).
Языки со статической типизацией — Java, C++, Swift.
В динамически-типизированных языках тип переменной определяется во время запуска программы. Объявлять тип переменной в явном виде не нужно: интерпретатор определяет его в процессе работы программы. Программу, созданную на языке с динамической типизацией, сложнее отлаживать и расширять ее функциональность.
Языки с динамической типизацией — Python, JavaScript, Ruby.
Универсальные и специальные языки
Существуют языки, которые могут использоваться для различных целей и областей применения. Их называют универсальными. Например, C++ подходит как для разработки несложных вычислительных программ, так и для создания высоконагруженных приложений, игр.
Специальные языки программирования (или доменно-специфические) подходят для решения определенного круга задач. Это, например, SQL, на котором можно писать запросы к базам данных, HTML или CSS, предназначенные для проектирования и верстки веб-страниц.
Читайте также:
Эзотерические языки
Существует группа языков, которая не подходит для решения практических задач, а применяется для проведения экспериментов или развлечения. Эзотерические языки дают возможность разработчикам воплощать необычные идеи, исследовать возможности языков, а также помогают развивать гибкость ума и воображение.
Так программа на языке программирования Piet выглядит как абстрактная картина , Chef записывает программы в качестве кулинарных рецептов, а команды ArnoldC представляют собой цитаты из фильмов с Арнольдом Шварценеггером.
Визуальные языки
Иногда большие объемы данных сложно описать текстовым кодом. Зато их удобно разбить по блокам и представить в виде схемы. В таких ситуациях удобно использовать визуальные языки программирования. Так код будет написан при помощи графических элементов (блоков и изображений).
Работа с визуальными языками подходит для начинающих специалистов, так как написание кода выполняется более просто и интуитивно. К визуальным языкам относят Scratch, Blockly, Substance Designer.
Какие бывают языки программирования и где они используются
Как мы уже сказали, каждый язык программирования предназначен для решения определенных задач. Давайте рассмотрим самые популярные языки и разберемся, где их применяют и в чем их особенности.
Python
Где используется. Python применяют в области машинного обучения и искусственного интеллекта, в разработке веб-приложений, аналитике данных, программировании игр. Python используют такие известные приложения, как Dropbox, Spotify, Netflix, Uber.
Насколько язык популярен. Python — один из самых простых и доступных языков программирования. Он занимает первое место в рейтинге самых популярных языков согласно индексу TIOBE за сентябрь 2023 года.
Особенности языка. У Python понятный синтаксис, большое количество библиотек и фреймворков (инструментов и правил, которые упрощают и ускоряют процесс разработки). Но у программ, написанных на Python, медленная скорость работы.
JavaScript
Где используется. JavaScript подходит для разработки интерфейса сайтов, веб-приложений, расширений для браузера, мобильных приложений, серверной части приложений (бэкенда). JS используют в разработке фронтенда и бэкенда Slack, Discord, Microsoft Teams, Uber, Amazon, Apple.
Насколько язык популярен. В индексе TIOBE за сентябрь 2023 года JavaScript занимает шестое место. А по данным рейтинга GitHub Octoverse за 2022 год, JavaScript — самый популярный язык, занимает первое место.
Особенности языка. У JS высокая скорость и производительность, большое число библиотек, баз данных, средств автоматизации тестирования и мониторинга.
Java
Где используется. Язык программирования, который подходит для разработки бэкенда приложений и кроссплатформенных сайтов. Java используется для разработки серверной части Amazon, Netflix и Spotify.
Насколько язык популярен. По данным журнала IEEE Spectrum (Института инженеров электротехники и электроники), Java занимает второе место в рейтинге самых популярных языков программирования за 2023 год. По версии индекса TIOBE Java на четвертой строчке.
Особенности языка. У Java простой синтаксис, читаемый и компактный код, встроенные библиотеки и фреймворки.
Читайте также:
PHP
Где используется. Изначально PHP использовался для создания персональных веб-страниц. Сегодня он применяется в бэкенде, часто используется в сочетании с HTML и JavaScript. PHP применялся для разработки проекта Ted.com, видеохостинга Dailymotion, платформы BlaBlaCar.
Насколько язык популярен. Популярность PHP постепенно возрастает. В сентябре 2023 года, по данным индекса TIOBE , он расположился на восьмой строчке, опередив Go, Swift, Ruby и другие языки. А по данным рейтинга GitHub Octoverse за 2022 год, PHP занимает седьмое место.
Особенности языка. Исходный код на PHP обладает высокой читаемостью, у языка большое сообщество разработчиков. Но также у кода на этом языке низкий уровень безопасности и низкая производительность.
C/C++
Где используются. С и C++ подходят для разработки высоконагруженного программного обеспечения, игр, программ для роботов. Эти языки программирования используются для разработки Microsoft Office, Adobe Illustrator, игры World of Warcraft.
Насколько языки популярны. Согласно индексу TIOBE , в сентябре 2023 года C и C++ занимают второе и третье место в списке самых популярных языков программирования. В рейтинге IEEE за 2023 год C и C++ занимают третье и четвертое место, уступив Python и Java.
Особенности языков. С и С++ используются, когда нужно точно управлять памятью и экономить пространство. Высокая производительность и большое сообщество делают C и C++ привлекательными для IT-специалистов. Но чтобы писать хороший код на этих языках, нужно хорошо разбираться, как работает «железо» компьютера. И также у С и С++ не так много библиотек для веб-разработки, как, например, у JavaScript или Python.
Go
Где используется. Используется для создания высоконагруженного бэкенда. Go применяют для разработки таких платформ как Uber, Netflix, Facebook.
Насколько язык популярен. По версии IEEE , в 2023 году Go занимает восьмое по популярности место. Опережает Swift, Ruby, Kotlin и другие языки.
Особенности языка. У Go простой и понятный синтаксис, широкий выбор инструментов, большое количество библиотек. Go хорошо подходит для высоконагруженных веб-приложений.
Читайте также:
C Sharp
Где используется. C# создан компанией Microsoft для разработки приложений под платформу .NET. Используется для разработки корпоративных веб-сервисов и программ Tesla, складских и логических систем Ozon, 3D-графики Сбербанка.
Насколько язык популярен. Согласно индексу TIOBE за сентябрь 2023 года, C# занимает пятое место. По данным рейтинга GitHub Octoverse, C# также занимает пятую строчку.
Особенности языка. У C# большое сообщество разработчиков, компактный и легко читаемый код.
Swift
Где используется. Язык программирования, который подходит для разработки iOS и macOS-приложений. Например, мобильные приложения для iOS FireFox и WordPress были разработаны с помощью языка программирования Swift.
Насколько язык популярен. В 2023 году Swift занимает шестнадцатую строчку по данным сразу двух рейтингов: TIOBE и IEEE .
Особенности языка. У Swift простой синтаксис, высокая скорость работы программ, поддержка управления памятью. Осложнить работу на этом языке может небольшое число встроенных инструментов и библиотек.
Kotlin
Где используется. Kotlin — язык программирования, который имеет небольшой объем кода. Чаще всего используется в серверной и мобильной разработке на Android, а также при создании мобильных приложений. С помощью Kotlin были написаны Pinterest, Coursera, Evernote.
Насколько язык популярен. Входит в топ-20 самых популярных языков программирования по данным рейтинга TIOBE .
Плюсы и минусы языка. Если говорить о преимуществах Kotlin, то он полностью совместим с Java. Его исходный код отличается простотой и читаемостью. Минусом выступает низкая скорость компиляции, небольшое количество встроенных библиотек.
Можно ли быть программистом, не зная языков программирования?
Нет. Если вы не знаете ни одного языка программирования, вы не сможете передать свои идеи и инструкции компьютеру. Вспомним нашу аналогию с ремонтом: без инструментов сделать ремонт в квартире не получится. Так же и без языков программирования разработчики не смогут создавать программы.
Высококлассные специалисты не просто хорошо знают разные языки: они постоянно повышают свою квалификацию и улучшают навыки разработки. Ведь программистам важно не только писать код. Главное для них — быстро и эффективно решать проблемы пользователей с помощью программирования.
Зарплаты разработчиков на разных языках программирования
Ниже — статистика зарплат разработчиков, согласно данным «Хабр Карьеры» и вакансиям, размещенных на hh.ru:
На уровень заработной платы разработчиков влияют:
- Уровень квалификации и опыт работы. Все просто: чем выше уровень знаний, софт скиллов — тем выше зарплата.
- Тип и масштаб задачи. Чем сложнее и ответственнее задачи, тем выше оплата.
- Знание иностранных языков — это хорошее конкурентное преимущество, которое выделяет разработчиков на рынке труда и позволяет им работать в международных компаниях.
- Регион проживания. Заработная плата в Москве и Санкт-Петербурге несколько выше, чем в регионах. Но без нужды о переезде задумываться не стоит: многие компании предоставляют возможность работать удаленно.
Какой язык выбрать для старта в программировании
Начинающему специалисту необходимо решить, что и в какой области он хочет программировать. Важно понимать, какие задачи интересно решать — программировать роботов, исследовать данные или создавать приложения и игры. Так будет проще выяснить, какие инструменты потребуются для разработки.
Например, для создания веб-приложений лучше всего подойдет JavaScript. Если вы хотите попробовать себя в Data Science — выбирайте Python. Для бэкенда подойдет тот же JavaScript с Node.js, Java, PHP.
Как быть с языками, которые решают одну и ту же проблему? Тут выбор за программистом. Каждый выбирает язык по своим предпочтениям, доступности изучения, удобству и качеству комьюнити вокруг языка.
Какой стек технологий учить
Чтобы выбрать наиболее подходящий для вас стек, переходите на сайты по поиску работы, ищите наиболее востребованные направления разработки, изучайте рейтинги языков программирования и выбирайте стек, исходя из ваших знаний и зарплатных ожиданий.
Существует много бесплатных материалов, которые помогут вам сделать первый шаг в программировании. Вот несколько ресурсов, которые будут полезны новичку:
- GitHub — это место, где программисты размещают код своих проектов. Вы можете исследовать исходный код проектов и учиться на их примерах.
- Stack Overflow — это сообщество разработчиков, где вы можете задавать вопросы и получать на них ответы.
- Code Basics — бесплатные курсы по основам языков программирования.
Самый простой способ научиться программировать — много практиковаться и кодить. Попробуйте сделать простой сайт, Telegram-бота или написать программу для командной строки. А еще проходите курсы в Хекслете — они помогут понять, какая сфера в программировании подходит вам больше всего и какой стек технологий лучше изучить.
Бесплатные курсы по программированию в Хекслете
- Освойте азы современных языков программирования
- Изучите работу с Git и командной строкой
- Выберите себе профессию или улучшите навыки
Уровни языков программирования: какие бывают и чем они отличаются
В мире насчитывают около 9000 языков программирования. Среди них есть низкоуровневые и высокоуровневые. В чем их отличие, и почему низкий уровень не хуже высокого — рассказываем в статье.
Освойте профессию «Веб-разработчик»
Веб-разработчик с нуля
Веб-разработчик — мастер на все руки. Он создает программы и приложения для любых сфер и компаний: от небольшой кофейни до международных банков. Станьте специалистом, который создает востребованный продукт
Профессия / 12 месяцев
Веб-разработчик с нуля
Создавайте нужные любому бизнесу сервисы
3 658 ₽/мес 6 650 ₽/мес
Что такое язык программирования
- алфавит — символы, которые используются для передачи команд;
- синтаксис — правила написания запросов;
- семантику — смысловое значение команд.
С помощью языка программирования можно изменять данные на компьютере, производить вычисления, создавать новые приложения. При этом все языки взаимодействуют с компьютером на разных уровнях — низких или высоких.
Низкоуровневые языки
«Мозг» компьютера — это процессор. Именно он отдает указания и контролирует работу устройства. Процессор распознает команды только в двоичном коде — написанные при помощи нулей и единиц (100110). Цифры помогают машине понять, что именно нужно сделать — вывести на экран изображение, положить свитшот в корзину или запустить любимую игру.
У низкоуровневых языков нет встроенных функций. Они общаются с конкретным процессором, поэтому код одного компьютера не может быть использован на другом. У каждого производителя процессоров свой собственный набор инструкций.
Самые распространенные низкоуровневые языки — это машинный код и язык ассемблера.
Машинный код
Тот самый двоичный код — язык нулей и единиц, который компьютер понимает без дополнительной обработки. Для человека он кажется слишком сложным, и в нем легко запутаться. Поэтому в чистом виде его практически не используют.
Код передается в загрузчик программ напрямую, минуя «посредников», поэтому требует меньше памяти и отличается высокой производительностью.
Язык ассемблера
Чтобы немного упростить управление «железом», популярные команды преобразуют в более понятные директивы. Они похожи на сокращенные английские слова. Например, можно написать MOV вместо команды 1011, чтобы переместить данные в соседний регистр.
Язык ассемблера — это первая надстройка, которая упрощает машинный код. Но при этом все еще позволяет писать высокопроизводительные программы и приложения.
Сегодня язык ассемблера используют для создания программного обеспечения или драйверов. Чтобы компьютер понял этот язык, все команды пропускаются через компилятор или интерпретатор и переводят обратно в двоичный код.
Какие языки программирования учить и зачем
Языки высокого уровня не хуже и не лучше языков низкого уровня. Как правило, они используются для разных задач. Выбирать язык программирования следует исходя из поставленной цели. Например, для мобильной разработки используют C++, Java, JavaScript. Для создания веб-сайтов подойдет Python, JavaScript, Ruby, PHP. Для драйверов можно использовать низкоуровневый язык ассемблера.
Языки низкого уровня и некоторые языки высокого уровня, например, С++, будут сложными для новичков. Поэтому тем, кто только начинает кодить, рекомендуют выбирать высокоуровневые языки с упрощенным синтаксисом — Python, JavaScript. Даже не имея глубоких познаний в информатике, с их помощью можно создать интересный проект и внедрить много небанальных решений.
Какие бывают языки программирования?
Студенты периодически спрашивали меня какой язык программирования учить чтобы получить хорошую работу и зарплату. Конечно, я не мог сказать учите этот язык, а этот не учите и будет вам счастье. Но зато мог дать информацию о языках программирования чтобы этот выбор был легче. Проклассифицируем языки программирования с семи сторон: Модные и не модные • Компилируемые и интерпретируемые • Универсальные и специализированные • Алгоритмические и языки описания данных • Низкоуровневые и высокоуровневые • Объектно-ориентированные и языки структурного программирования • Сопутствующие Фреймворки, Библиотеки и Технологии.
Первый способ классификации, в котором есть доля шутки: Модные или популярные языки программирования, и вышедшие из моды или активного применения
Почему некоторые языки становятся модными, а о других почему-то забывают? Во-первых, смена технологий. Например, во времена операционной системы MS DOS, которая работала на 16-битных процессорах Intel, огромной популярностью пользовались языки Турбо C и Турбо Паскаль. А владеющие Ассемблером программисты считались элитой. Но, по понятным причинам, мы теперь не пользуемся ни этими устаревшими процессорами, ни системой MS DOS, так что языки отпали сами собой. Хотя мне, например, они до сих пор очень нравятся.
Другая ситуация с языком Delphi, который был продолжением Турбо Паскаля, и который был очень популярен во времена первых 32-х битных версий Windows, однако не выдержал конкуренции с другими языками программирования, в том числе от компании Microsoft, которые развивались более активно.
Это может быть и победа в конкуренции двух аналогичных языков, например, таких как JScript от Microsoft для веб-браузеров и JavaScript, первоначально представленный компанией Netscape. Популярным JavaScript стал за счет большей открытости и поддержки большим числом компаний разработчиков.
Языки С и С++ долгое время остаются популярными благодаря мнению о высокой эффективности программ, которые написаны на них. В общем, так оно и есть. Однако, постепенно другие языки программирования стали приобретать популярность не только за эффективность выполнения, но и за легкость в изучении, написании и поддержке программ, чего нельзя с уверенностью сказать о C++.
За большие возможности и гибкость С++ требует от программиста дисциплины и культуры программирования, иначе, как шутят программисты, он может превратиться из языка написания программ в язык для написания ошибок.
Несмотря на провозглашаемый стандарт языков C и C++, программы, написанные для компиляторов разных фирм редко когда бывают полностью совместимы по исходным кодам. Эту особенность тоже надо учитывать при его изучении.
Один из конкурентов C++, язык С# (читается ‘си шарп’) появился и стал популярным с приходом новой технологии от Microsoft — .Net.
А язык TypeScript получил популярность в качестве ответа на проблему сложности поддержки программ написанных на JavaScript, языке, который сам по себе достаточно популярен.
Из современных популярных языков стоит отметить Python из-за сравнительной простоты изучения, открытости, и возможности применения в различных предметных областях, таких как веб, искусственный интеллект, компьютерные игры.
Практически у каждого языка программирования есть своя группа фанатов, хотя популярность сегодня совсем не означает популярность в ближайшем будущем или что популярный язык обязательно станет полезен именно вам. В общем, выбор всегда за вами.
2. Компилируемые и Интерпретируемые
Компилируемые: С, С++, Pascal
Интерпретируемые: Visual Basic Script (VBScript), JavaScript, Python, PHP
Условно компилируемые: C# и остальные языки .Net, Java для Java-машины
Любая программа на языке программирования это прежде всего текст. Текст понятен человеку, и сравнительно легко может быть обработан компьютером, потому что буквы и другие текстовые символы в компьютере представлены некими целыми числами, их еще называют кодами символов. Программа, которая обрабатывает текст на языке программирования и создает по нему последовательность команд микропроцессора называется компилятор. То есть компилятор переводит числа, которые человек воспринимает как текст в другие числа, которые компьютер воспринимает как команды микропроцессора.
Языки, для которых требуется компилятор, называются компилируемыми. Чтобы запустить такую программу, мало просто написать ее. Надо еще прогнать ее через компилятор, получить исполняемый модуль, например, в операционной системе Windows это файл с расширением .exe, и только после этого запустить его на выполнение.
Такая схема, конечно, не всех устраивала и программисты придумали языки, которым не требуется компилятор. Для таких языков перевод текста в команды микропроцессора происходит незаметно сразу после запуска текстовой программы. Правда, для этого текстовая программа должна запускаться под управлением другой уже готовой программы, которая называется Интерпретатор. Интерпретатор и делает эту незаметную компиляцию. Языки для которых требуется интерпретатор назвали Интерпретируемыми.
Главное отличие компилируемых языков от интерпретируемых в скорости выполнения программ. Считается, что программы написанные на компилируемых языках выполняются быстрее чем на интерпретируемых. Но сам процесс написания и тестирования интерпретируемой программы проходит проще, так как нет необходимости в промежуточном шаге компиляции.
Для некоторых языков, таких как С#, компиляция проходит особым образом в два этапа. Дело в том, что в среде .Net программа на C# после компиляции становится не набором команд микропроцессора, а преобразуется в программу на еще одном промежуточном языке CIL — Common Intermediate Language, (ранее называвшийся MSIL — Microsoft Intermediate Language), которая для запуска передается на вход Just-In-Time (JIT) компилятору .Net. Такая последовательность преобразований из одного языка в другой позволяет не заботиться о типе микропроцессора установленного в компьютере и дает большую универсальность для работы программ.
Похожим образом, программа на TypeScript сначала компилируется в текстовую программу, или, как говорят, в код на JavaScript, который затем уже может быть выполнен интерпретатором JavaScript. Такое усложнение позволяет воспользоваться преимуществами строгой типизации данных и отловом ошибок на этапе компиляции, которые доступны в TypeScript.
3. Универсальные и специализированные
Классификация говорит сама за себя. Есть языки, на которых можно в принципе написать любую программу, но не всегда это можно сделать, например, быстро. Или такая программа не обязательно будет оптимально быстро работать. Типичный универсальный язык всех времен и народов: С++. И в этом его большой плюс. А, может, даже два плюса )).
Специализация в языках программирования касается, как правило, либо предметной области, например, математические вычисления (Fortran, F#), искусственный интеллект (LISP), веб-разработка (PERL, PHP), компьютерные игры (Unity, Lua), бухгалтерия (1С) и т.д., либо какой-то технологии программирования, например, многопоточность как в языке Cи-Омега (Cw) или способ записи операторов как в F#.
Для разных областей приложений создаются свои языки или скрипты. Особенно это относится к компьютерным играм, в которых переплетаются сразу несколько видов искусства, науки и технологии. Но системы разработки игр также используют и уже известные языки, например, Python в системе нарративных игр Ren’Py или язык Swift для устройств Apple.
Универсальные: семейство Pascal/Delphi, C/C++, C#, Java
Специализированные:
Математические вычисления: Fortran, F#
Математическое моделирование: MatLab, Wolfram (Mathematica)
Искусственный интеллект: LISP,
На основе передачи сообщений: Small Talk,
Многопоточные приложения Cw,
Веб-разработка: Perl, PHP, JavaScript
Базы данных: SQL
Компьютерные игры: Lua, Unity, Godot, Twine
Компьютерная графика: MEL (Maya), MAX Script (3ds Max)
Бухгалтерия: 1С
4. Алгоритмические и Языки описания данных
Алгоритмические: Pascal, C++, Java, C#
Языки описания данных: XML, XAML, JSON, HTML, DDL SQL
Алгоритмические языки, конечно, тоже умеют описывать данные, но в основном предназначены для создания больших и сложных программ, которые описывают действия, то есть алгоритмы.
Языки же описания данных предназначены только для описания данных для разных типов приложений. Эти языки можно считать необходимой нагрузкой к обычным алгоритмическим языкам. Например, если вы учите JavaScript для разработки веб-приложений, то скорее всего вам придется также изучить и синтаксис каскадных таблиц стилей CSS и язык описания данных JSON, в формате которого удобно передавать данные между веб-сервером и клиентом.
Или, например, язык работы с базами данных SQL, по сути является языком для обработки и получения данных, но также включает в себя раздел Data Definition Language или Язык Описания Данных.
Вообще, на способы описания и управления данными сейчас разработчикам приходится обращать внимания, пожалуй, не меньше чем на описание алгоритмов.
5. Низкоуровневые и Высокоуровневые
Низкоуровневые: Assembler, CIL,
Высокоуровневые: любой объектно-ориентированный или поддерживающий сложные типы данных язык.
Этот тип классификации, хоть и немного теряет актуальность, поскольку подавляющее большинство языков теперь можно отнести к высокоуровневым, но все еще имеет место, поскольку низкоуровневые языки существуют.
Эта классификация была актуальна на заре развития компьютеров, когда число доступных компиляторов можно было пересчитать по пальцам, а написать, например, драйвер клавиатуры на Ассемблере можно было в качестве развлечения в свободное время.
Напомню, что Ассемблер, это язык, команды которого максимально соответствуют командам самого микропроцессора, которые позволяют обрабатывать данные размером один, два или четыре байта, за счет чего представить на нем сложные типы данных очень и очень проблематично. Но зато по скорости выполнения программ языку Ассемблера просто нет равных.
Язык CIL, который уже упоминался выше, это в некотором смысле аналог ассемблера, но для системы .Net. Команды CIL преобразуются JIT-компилятором .Net в наборы инструкций микропроцессора в зависимости от типа самого микропроцессора, на котором установлен .Net. Как правило, программа на CIL это результат компиляции программы написанной на одном из языков высокого уровня .Net.
Кроме того, CIL это особый язык. Писать программу непосредственно на нем может оказаться слишком долго. Программы на этом языке генерируются компиляторами и используются программным обеспечением платформы .Net. Поэтому он считается языком программирования скорее для машины чем для человека.
6. Объектно-Ориентированные и Структурные языки программирования
Появление объектно-ориентированного программирования, сокращенно ООП, примерно со второй половины 80-х годов 20-го века стало настоящей технологической революцией. Это был буквально переворот, сейчас объясню почему. До ООП были популярны языки структурного программирования. И программисты были вполне счастливы писать программы на структурных языках высокого уровня, потому что в свое время это тоже было колоссальным шагом вперед.
Дело в том, что компьютер удалось создать только после титанических усилий таких гениев как Алан Тьюринг, который разработал свою теорию — машину Тьюринга, на основе которой и работают все числовые компьютеры в наши дни. Принцип машины Тьюринга, вкратце, состоит в том, что в оперативной памяти записана последовательность команд микропроцессора, в том числе команд условных или безусловных переходов на другие команды. Эти переходы на ассемблере называются JMP (англ.: jump — прыжок, переход), а в языках высокого уровня обозначаются командой GOTO (англ.: go to — перейти к чему-л.).
Для программирования компьютера первоначально существовал язык Ассемблер, команды которого почти один в один соответствуют командам микропроцессора. Теоретически, на Ассемблере можно написать любую программу, но практически перенос абстракций прикладных задач на него совсем не простое дело.
Для программирования прикладных задач, примерно с начала 70-х годов 20-го века и появилось структурное программирование, для создания которого потребовались усилия других гениев, таких как Никлаус Вирт, создатель языка Паскаль и Эдсгер Дейкстра, который первым написал о необходимости избавляться от оператора GOTO в языках высокого уровня и предложил решение как это сделать с помощью трех типов операторов и функций.
На практике это вылилось в появление языков программирования, таких как Basic, С, Паскаль, Algol, Cobol, Fortran, PL1. Разработка программ методом «сверху вниз» в структурном программировании превратилась в сплошное удовольствие. Суть ее состояла в написании набора функций, содержащих подфункции, которые можно вызывать, подставляя на вход нужные данные и получая соответствующий результат.
Таким образом, в языках структурного программирования алгоритмы на основе функций стоят как бы на первом месте, а данные для них можно брать откуда угодно. Не последнюю роль в этом сыграла идея автора кибернетики Норберта Винера о функции как о черном ящике, на вход которому можно подавать любые данные и наблюдать получаемый выход.
Для небольших задач типа сортировки данных или нахождения кратчайшего пути структурное программирование подходило идеально. Были найдены решения для большинства сложных алгоритмических задач. Появились фундаментальные труды, такие как многотомник “Искусство программирования” Дональда Кнута, который до сих пор считается настольной книгой для программистов.
Однако, увеличение сложности программ в результате привело к появлению и бо́льших шансов на внесение ошибок в программы, так как возможность подставлять любые данные на вход процедурам и функциям влекло за собой побочные эффекты. Так, например, в 1999 году космический аппарат NASA «Mars Climate Orbiter» потерпел крушение в из-за ошибки в программе — подстановки неправильных данных.
В результате появилась новая концепция объектно-ориентированного программирования, в котором во главу угла ставится, как я его называю, принцип актуальности данных, а функции становятся как бы приложением к данным, которые они должны обрабатывать. Объект это, в первую очередь, набор данных со своими функциями. В ООП вводятся ограничения на доступ функций к «чужим» данным, что уменьшает возможность непреднамеренного изменения данных и резко повышает надежность программ.
После появления объектно-ориентированных языков программирования, таких как С++, Object Pascal, Java, С#, а также новых аппаратных возможностей компьютеров, объемы программ и данных для них увеличились многократно, если не на порядки, что легко оценить хотя бы по объемам дистрибутивов программ, которые перестали помещаться сначала на дискеты, а потом и на компакт диски. А программирование снова как бы встало с головы на ноги.
Update 24.02.2021
См. также видео-версию этой главы.
7. Сопутствующие Фреймворки (Frameworks), Библиотеки и Технологии
С определенным языком программирования может быть связана технологическая цепочка или целая система программирования, которые также называют термином фреймворк.
Примеры: платформа или фреймворк .Net. Языки программирования, такие как C#, F#, работают только на этой платформе и понимание особенностей платформы важно для понимания того как работают программы, написанные на этих языках.
Для использования языка С++ от Microsoft для первых 32-х битных версий Windows программистам для создания оконных приложений также приходилось изучать библиотеку MFC.
Для разработки веб-приложений с помощью технологии MVC от Microsoft программистам также потребуется язык разметки веб-страниц Razor.
Для создания современных приложений на универсальной платформе Microsoft может потребоваться язык разметки XAML.
Другие примеры:
Ruby on Rails — серверная платформа разработки веб-приложений.
Для компьютерных игр, такие как Unity, Cocos, Unreal Engine.
Для 3D графики: OpenGL, DirectX.
Наверно, возможны и другие способы классификации языков программирования, например, со строгой типизацией и без. Но они интересны тем, кто уже разбирается в программировании, этот же обзор скорее для начинающих.
Выводы
В принципе, чем больше языков знает программист, тем увереннее себя чувствует как профессионал. Но в наше скоростное время возможно и такое, что версия языка может потерять свою актуальность буквально за полтора-два года. Например, у языка TypeScript c 2015 по 2019 год, то есть примерно за 5 лет, было выпущено, внимание, более 20-ти обновлений.
Если человек уже определился с прикладной областью, с операционной системой, с компанией в которой будет работать, то выбор языка программирования упрощается. Правда, компании могут иметь довольно экзотические требования, от которых у начинающих может просто рябить в глазах. Например, такой стек языков и технологий в описании вакансии одной из крупных российских компаний: .Net Core 3.1, Java 14, Kotlin, ElasticSearch, Lucene, Kafka, Redis, PostgreSQL, MSSQL, Airflow, Spark, Kubernetes, GitLab CI, Prometheus, Graylog, Jaeger, Grafana. Этот набор так или иначе затрагивает по крайней мере четыре языка программирования: Java, Kotlin, SQL и Lua.
Если же с компанией еще не определились, то можно начать с одного из универсальных языков программирования. Из-за повсеместного проникновения интернета, для программиста желательно хотя бы в общих чертах представлять себе что такое язык HTML, а также сопутствующие языки описания данных типа XML и JSON. Желательно также иметь представление о языке управления базами данных SQL.
Прошло то время, когда работать с одной и той же версией языка программирования можно было десятилетиями. В наше время особенность работы программиста состоит в постоянном изучении новых языков и технологий. Курсы по программированию могут быть хорошим трамплином, но основной опыт программисты получают в процессе работы, как бы учась и работая одновременно.
И напоследок, буквально за несколько лет как грибы после дождя стали появляться системы визуального программирования без программистов, например для создания веб-сайтов, такие как WordPress, Wix, Bitrix24. Для обычных пользователей они позволяют выбрать дизайн, подключиться к данным и самому запрограммировать бизнес-процессы.
Глядя на эти системы может сложиться впечатление, что программисты скоро окажутся не нужны. Но отгадайте, кто создает все эти системы программирования без программистов? Те же программисты с помощью все тех же обычных языков программирования.