Какие бывают языки программирования? Что за концепции в них заложены? Как они развивались? В данной статье рассмотрим виды языков программирования основываясь на так называемых уровнях - от машинных кодов (низкий уровень, приближённый к компьютерному "железу") до таких языков, как Java или С# (высокий уровень). Чем меньше преобразований пройдёт текстовый листинг программы по пути превращения в набор нулей и единичек – тем ниже уровень. Далее мы рассмотрим:

1. Языки низкого уровня (машинные коды и ассемблер)
2. Средний уровень (C, Фортран ….)
3. Высокий уровень (C++, Java, Python, Ruby, JavaScript ...)

Уровень также характеризует насколько подробно нужно детализировать листинг будущей программы для воплощения реализации. Насколько этот процесс прост для человека. Не стоит считать уровень языка однозначным показателем его возможностей. Язык программирования – это инструмент, который эффективен в одной области и менее полезен в других. И столяр, и плотник работают с деревом. У первого основной инструмент – набор стамесок, у второго – топор. Однако резной шкаф изящнее сделает столяр, а дом быстрее поставит плотник. Хотя каждый и способен выполнить работу другого, но сделает это гораздо менее эффективно. Различные данные в компьютере представлены в виде наборов нулей и единиц. Управляющие команды для её обработки – те же данные, содержащие внутри себя инструкции, которые определяют местоположение необходимой информации и способ модификации.

Машинные языки (Самый низкий уровень)

Нам придётся совершить краткий визит из Software области в Hardware. Рассмотрим в упрощенном виде. Процессор – основной «мозг» компьютера. Материнская плата, на которой он установлен, содержит контроллеры, служащие для взаимодействия с прочими устройствами через шины (каналы данных для связи).

Некоторые работают с большой скоростью (красные стрелки): процессор черпает из памяти команды и манипулирует данными, видеокарта – особенно в 3D играх, потребляет огромные объёмы текстур, фигур, координат пикселей и прочих объектов для построения изображения на экране монитора. Другим (в силу ограничения скорости обмена информацией) столь высокие показатели и не нужны. Разнообразные внутренние и внешние устройства подключены на схеме зелёными стрелками.

Внутренний мир процессора

Все команды процессора поступают из памяти на выполнение в двоичном виде. Формат, количество, подмножество инструкций зависят от его архитектуры. Большинство из них несовместимо друг с другом и следуют разным идеологиям. А также вид команды сильно зависит от режима (8/16/32… разрядность) и источника данных (память, регистр, стек…), с которыми работает процессор. Одно и то же действие может быть представлено различными инструкциями. Процессор имеет команды сложения двух операндов (ADD X,Y) и прибавления единицы к указанному (INC X). Добавление тройки к операнду можно выполнить как ADD X,3 или троекратно вызвав INC X. И, в отношении разных процессоров, нельзя предсказать какой из этих способов будет оптимальным по скорости или объёму занимаемой памяти. Для удобства двоичную информацию записывают в 16-ричном виде. Рассмотрим часть привычной программы (язык C, синтаксис которого сходный с Java) int func () { int i = getData ("7" ) ; return ++ i; . . . } Код, реализующий те же действия в виде последовательности инструкций для процессора: ... 48 83 ec 08 bf bc 05 20 00 31 c0 e8 e8 fe ff ff 48 83 c4 08 83 c0 01 ... Вот так, собственно и выглядит низкоуровневый язык программирования для процессора intel. Фрагмент, вызывающий метод с аргументом и возвращающий увеличенный на единицу результат. Это и есть машинный язык (код), который передается непосредственно сразу, без преобразований, на исполнение процессору. Плюсы:

• Мы полностью хозяева положения, имеем самые широкие возможности использования процессора и аппаратуры компьютера.
• Для нас доступны все варианты организации и оптимизации кода.

Минусы:

• Необходимо обладать обширными знаниями по функционированию процессоров и учитывать большое количество аппаратных факторов при выполнении кода.
• Создание программ чуть более сложных чем приведенный пример приводит к резким увеличениям затрат времени по написанию кода и его отладку.
• Платформозависимость: программа, созданная для одного процессора, как правило, не будет функционировать на других. Возможно, и для данного процессора, в остальных режимах его работы, потребуется редактирование кода.

Машинные коды широко использовались на заре появления компьютеров, других способов программирования в эпоху пионеров ЭВМ не было. В данное время ими изредка пользуются инженера в области микроэлектроники при разработке или низкоуровневом тестировании процессоров.

Язык ассемблера (низкий уровень)

В отличие от компьютера мы с вами лучше воспринимаем информацию в текстовом/смысловом, а не цифровом виде. Вы с легкостью назовете полсотни имён контактов в вашем смартфоне, но вряд ли сможете наизусть написать соответствующие им номера телефонов. Аналогично и с программированием. На лестнице типов мы поднимемся выше, сделав три основных шага:

• Сопоставим группам цифровых инструкций процессора, выполняющих соответствующие действия, одну символьную команду.
• Выделим аргументы инструкций процессора отдельно.
• Введем возможность именовать области памяти, переменные, местоположение отдельных команд.

Сравним фрагменты прошлой программы в машинных кодах (по центру) и на языке ассемблера (справа): 2004 b0 48 83 ec 08 sub $0x8 , % rsp 2004 b4 bf bc 05 20 00 mov $0x2005bc , % edi 2004 b9 31 c0 xor % eax, % eax 2004 bb e8 e8 fe ff ff callq getData 2004 c0 48 83 c4 08 add $0x8 , % rsp 2004 c4 83 c0 01 add $0x1 , % eax Как видим, процесс написания программы упростился: нет необходимости пользоваться справочниками формирования цифровых значений команд, рассчитывать длины переходов, распределение данных в памяти по её ячейкам и иные особенности процессора. Мы описываем нужное действие из набора символьных команд и необходимых для логики из выполнения аргументов, а далее программа-транслятор переводит текстовый файл на понятный процессору набор нулей и единиц. Плюсы:

• Процесс написания и модификации кода упростился.
• Сохранился контроль ко всем ресурсам аппаратуры.
• Относительно легче переносить программу на другие платформы, но требуется их модификация в зависимости от аппаратной совместимости.

Минусы:

• Ассемблер относится к низкоуровневым языкам программирования. Создание даже небольших участков кода затруднено. К тому же также необходимо учитывать специфику работы аппаратуры.
• Платформозависимость.

Самый популярный демонстрационный Java пример: public static void main (String args) { System. out. println ("Hello World!" ) ; } будет выглядеть (NASM синтаксис, с использованием Windows API и kernel32.lib) следующим образом: global _main extern _GetStdHandle@4 extern _WriteFile@20 extern _ExitProcess@4 section . text _main: ; DWORD bytes; mov ebp, esp sub esp, 4 ; hStdOut = GetstdHandle ( STD_OUTPUT_HANDLE) push - 11 call _GetStdHandle@4 mov ebx, eax ; WriteFile ( hstdOut, message, length (message) , & bytes, 0 ) ; push 0 lea eax, [ ebp- 4 ] push eax push (message_end - message) push message push ebx call _WriteFile@20 ; ExitProcess (0 ) push 0 call _ExitProcess@4 ; never here hlt message: db "Hello, World" , 10 message_end: Как и машинные коды, ассемблер чаще используется инженерами и системными программистами. На нём пишут аппаратно-зависимые части ядра операционных систем, критические по времени или особенностям реализации драйвера различных периферийных устройств. Но в последнее время к нему прибегают всё реже и реже, так как его применение сильно сужает переносимость программ на другие платформы. Иногда используют процесс дизассемблирования – создают ассемблерный листинг программы из цифровых кодов для разбора логики выполнения небольших фрагментов. В редких случаях, если первоначальный высокоуровневый код недоступен: анализ вирусов для борьбы с ними или потере исходного текста. Язык ассемблера причисляют к первому/второму поколению (мы не будем рассматривать отдельно псевдокоды до возникновения ассемблера и их отличие от символьных команд). Хотелось бы выделить использование ассемблера в Demo Scene (демо-сцена): сплав искусства, математики и низкоуровневого кодирования, воплощающие художественные замыслы своих создателей в виде программ, генерирующих видеоклипы при ограничениях в ресурсах. Часто общий размер файла программы и данных не должен превышать 256 байт (также популярен и формат в 4/64 килобайта). Вот пример 4 Кб программы:

Языки группы C/Фортран (средний/высокий уровень)

С развитием возможностей вычислительной техники объём функциональности и сроки реализации кода на ассемблере уже не устраивали. Затраты для написания, тестирования и сопровождения программ росли на порядок быстрее их возможностей. Необходимо было снизить требования от программиста в плане знаний функционирования аппаратуры, дать ему инструмент, позволяющий писать на языках, приближенных к человеческой логике. Перейти к новому уровню типов языков программирования. Предоставить возможность разбивать на разнообразные модули с дальнейшим последовательным вызовом (парадигма процедурного программирования), предоставить различные типы данных с возможностью их конструирования и т. п. Дополнительно эти меры привнесли улучшенную переносимость кода на другие платформы, более комфортную организацию командной работы. Одним из первых языков, поддерживающий всё вышеперечисленное был разработанный в 50-е годы прошлого века Фортран . Возможность создавать в текстовом виде с описанием логики выполнения используя циклы, ветвления, подпрограммы и оперируя массивами и представляя данные в виде вещественных, целых и комплексных чисел приводила инженеров и учёных в восторг. За короткое время были созданы научные «фреймворки» и библиотеки. Всё это и стало следствием того, что Фортран и поныне имеет актуальность, пусть и в узкой научной среде, и развивается, так как багаж наработок очень велик, одна только библиотека IMSL активно развивается с 1970 (!) года, много ли вспомните подобных актуальных software-старожилов? Другая ветка развития языков этого уровня – C . Если Фортран стал инструментом учёных, то C создавался в помощь программистам, создающим прикладное ПО: операционные системы, драйвера и т. д. Язык позволяет вручную управлять распределением памяти, даёт прямой доступ к аппаратным ресурсам. C-программистам приходится контролировать низкоуровневые сущности, поэтому многие придерживаются мнения, что язык C – усовершенствованный ассемблер и его часто называют языком «среднего» уровня. Привнеся в ассемблер типизацию данных, элементы процедурного и модульного программирования язык C и сегодня является одним из основных для системного программирования, чему также способствует и бурное развитие микроэлектроники в последнее время. Всевозможные гаджеты, контроллеры, сетевые и прочие устройства нуждаются в драйверах, реализации протоколов для совместной работы и прочем относительно низкоуровневом ПО для реализации взаимодействия с аппаратурой. Все вышеперечисленное способствует востребованности языка и в настоящее время. Объектно-ориентированные и функциональные принципы получили дальнейшее развитие в виде C++, C#, Java, взяв многое от синтаксиса C. Плюсы:

• Упрощение процесса создания кода: введение типов, разбивка на модули, сокращение листинга программ.
• Прозрачная логика заложенного алгоритма вследствие ухода от машинных кодов к более понятным для человека командам в семантически описательном стиле.
• Переносимость. Стало достаточно перекомпилировать текст программы для выполнения на другой платформе (возможно, с небольшой модификацией).
• Скорость откомпилированных программ.

Минусы:

• Отсутствие автоматического управления памятью и необходимость постоянного её контроля.
• Отсутствие реализации концепций объектно-ориентированного и функционального программирования.

Развитие языков высокого уровня

Высокоуровневые языки программирования, в плане создания ПО, стали всё по большей части удаляться от машинных кодов и реализовывать различные, помимо процедурного, парадигм программирования. К ним относят также и реализацию объектно-ориентированных принципов. C++, Java, Python, JavaScript, Ruby… – спектр языков данного типа наиболее популярен и востребован сегодня. Они предоставляют больше возможностей для реализации разнообразного ПО и нельзя однозначно определить «специализацию» каждого из них. Но популярность применения в соответствующих областях обусловлена библиотеками/фреймворками для работы с ними, например: JavaScript – Frontend. Язык был разработан для взаимодействия клиентского веб-браузера с пользователем и удалённым сервером. Наиболее популярные библиотеки: Angular, React и VUE. В данное время относительно активно употребляется и на web и т. п. серверах (backend), особенно популярен Node.js. Ruby – Backend. Применяется для создания скриптов (служебных сервисных файлов) и на web серверах. Основной фреймворк - Ruby On Rails. Python – научная и инженерная сфера (помимо веб-области). Является альтернативой стандартным вычислительным и математическим пакетам (Mathematica, Octave, MatLab…), но имеет привычную семантику языка и большое число библиотек. Имеет много поклонников в области систем машинного обучения, статистики и искусственного интеллекта. Из часто используемых библиотек необходимо упомянуть django, numpy, pandas, tensorflow. С++ – Универсал, эволюционное развитие языка C. Предоставляет возможности функционального и объектно-ориентированного программирования и не потеряв при этом способность низкоуровневого взаимодействия с аппаратным обеспечением. За счёт чего реализуется производительность и гибкость при создании ПО, но и цена соответствует: высокий порог вхождения за счёт сложной спецификации языка, необходимости самостоятельного контроля за ресурсами при выполнении программы. Многие однопользовательское и системное ПО написано с его применением: модули операционных систем (Windows, Symbian…), игры, редакторы (Adobe Photoshop, Autodesk Maya…), базы данных (MSSQL, Oracle…), проигрыватели (WinAmp…) и т. д. Следует отметить, что современное ПО является сложным продуктом, в разработке которого используется сразу несколько языков программирования и расставлять степень участия каждого из них в общий результат бывает весьма затруднительно.

Дальнейший прогресс

В последнее время набирает популярность и иной вид программирования - функциональное (дальнейшее развитие уровня языка) . Здесь уже другой вид абстракции для вычислений – функции, которые берут в качестве аргументов набор функций и возвращают другую. Роль переменных играют те же функции (привычные нам переменные – просто константные выражения, аналогичные final перед объявлением типа в Java). Собственно функция замкнута в своей области видимости, результат её работы зависит только от переданных аргументов. Отсюда вытекают два замечательных свойства:

• Для тестирования нам необходимы только аргументы функций (результат работы не зависит от внешних переменных и т. п.).
• Программа в функциональном стиле чудесным образом готова к параллельной работе: последовательные вызовы функций можно пускать в соседних потоках (так как на них не действуют внешние факторы) и им не нужны блокировки (то есть, проблемы синхронизации отсутствуют). Хороший стимул уделить время этой теме, учитывая повальное распространение многоядерных процессоров.

Однако и порог вхождения выше, чем для ООП: для эффективного кода необходимо строить программу, описывая в виде функций алгоритм выполнения. Но также для чистого функционального стиля неплохо бы знать азы логики и теории категорий. Наиболее популярные – Haskell, Scala, F#. Но не бойтесь, в Java (как и в других современных языках третьего поколения) появились элементы функционального программирования и их возможно комбинировать вместе с ООП. Более подробно вы познакомитесь со всеми этими подробностями на онлайн-стажировке JavaRush. Область логического программирования (следующий уровень языков) пока не нашла широкого практического применения в силу малой востребованности. Построение программ требует знание основ дискретной математики, логики предикатов, средств ограничений и других разделов математической логики. Наиболее популярный активный язык – Prolog.

Заключение

В настоящее время самые распространённые – языки ООП. Java, с момента возникновения, всегда находится в топе, обычно в тройке, востребованных языков. Помимо ООП, содержит элементы функционального программирования, и вы можете комбинировать разные стили составления ваших программ. Спектр применения Java весьма широк – это бизнес задачи, реализация веб-серверов (backend), основной язык создания Android-приложений, кроссплатформенные среды программирования и рабочих мест (IDE/АРМ) и моделирования и многое другое. Особенно сильны позиции Java в Enterprise секторе – области корпоративного программного обеспечения, которая требует качественный и долгоживущий код, реализацию самых сложных бизнес-логик.

Как развитие компьютерных технологий не стоит на месте, так и постоянно совершенствуются способы и а также языки программирования. Рассмотрим, какие языки существуют в современной компьютерной области и их классификацию.

Общие сведения

Список языков программирования настолько широк и многообразен, что полностью выкладывать его - задача практически невыполнимая. Среди всех языков можно выделить три основные подгруппы:

• машинные (языки программирования низкого уровня);
• машинно-ориентированные (ассемблеры);
• машинно-независимые (высокого уровня);

Среди разработчиков современного программного обеспечения наиболее популярны следующие основные языки программирования. Список приведён в порядке убывания популярности:

1. Java.
2. HTML.
3. Visual Basic.
4. Delphi.

Этот список языков программирования далеко не полный, однако это наиболее востребованные языки, знание которых могут потребовать у программиста при устройстве на работу. Все они являются языками программирования высокого уровня.

Основы программирования

Языки программирования низкого уровня - это такие языки, которые требуют учитывать тип и возможности процессора. Операторы и методы работы таких языков программирования достаточно близки к машинному коду, они требуют знания устройства памяти персонального компьютера и того, как процессор обращается к ней.

Сложно назвать различные языки программирования низкого уровня. Список все равно сведётся к одному главенствующему языку - ассемблеру. Поскольку он позволяет составлять коды программ в обозначениях близких машинному коду, то используется ассемблер исключительно при написании системного программного обеспечения, такого как операционные системы, драйверы устройств и при программировании управляющих кодов микросхем.

Минусом таких языков программирования является то, что программы на них пишутся для выполнения конкретных задач, на конкретном устройстве и их выполнение невозможно в случае переноса на другой процессор.

Разработка приложений

Список языков программирования для создания пользовательских приложений, а также для разработки и внедрения пользовательского программного обеспечения насчитывает тысячи позиций. Как понимаете, такое многообразие обусловлено тем, что конкретный язык подходит для решения определённых задач.

Несмотря на то что эти языки программирования определяют в отдельную группу, их выполнение происходит в машинном коде. Для выполнения готовой программы построчно и перевода её в используются специальные программы - интерпретаторы. Если перевод программного кода с одного языка на другой осуществляется без выполнения команд, то этим занимаются программы-компиляторы. В общем случае программы, предназначенные для перевода написанных программ из одного формального языка программирования в другой, называются трансляторами.

Рассмотрим подробнее языки программирования высокого уровня. Список составлять не будем, просто распишем несколько подробнее о каждом из наиболее популярных.

SQL

Специализированный язык программирования предназначен в первую очередь для работы с системами управления базами данных и их программирования. SQL переводится как "специализированный Поскольку в последние десятилетия рынок СУБД вырос многократно, популярность этого языка не становится сюрпризом.

Существуют различные мнения касательно будущего этого языка. Однозначно считается, что технология создания реляционных баз данных была на высоте, однако её время уходит. Необходимость развития в связи с возрастающими объёмами обрабатываемых данных приводит специалистов к мысли, что в будущем человечеству просто необходим переход от реляционных технологий к постреляционным, но с учетом сохранения совместимости с существующими банками данных.

Javascript

По праву занимает второе место среди языков программирования высокого уровня. Прост в освоении, удобен в работе. Повышенная по сравнению с прародителем приспособленность к программированию приводит к тому, что работают с этим языком миллионы человек по всему миру. Объектно-ориентированный язык основанный на С++, приспособлен к созданию программ и приложений, способных обрабатывать огромные потоки информации в специализированных средах и учитывать специфику среды внедрения готового

Технология Java - это основа, позволяющая в неограниченных количествах увеличивать инфраструктуру предприятий и компаний, способная связать воедино системы самого различного калибра, начиная от подключения к сети телефона по Wi-fi и заканчивая суперкомпьютерами.

XML

Потомок HTML, эта технология являет собой расширяемый язык разметки. Она приспособлена для интерпретирования документов. На нем проводятся сложнейшие преобразования и изменения документов. Язык XML используется для передачи и временного хранения данных при работе с различными реляционными базами через интернет.

XML уже достиг того уровня, когда может претендовать на роль основополагающей технологии для построения корпоративных сетей.

Программируем по-русски

Большинство популярных языков программирования используют лексику английского языка. Однако кроме них существуют также русские языки программирования. Список на русском невелик, а предметная область, в которой они используются, очень специализирована. Приведём некоторые примеры.

• 1С:Предприятие. Целая система, предназначенная для управления организацией во всех сферах деятельности. Нередко в объявлениях по поиску сотрудников можно встретить "Программист 1С".
• Глагол. Аналог англоязычного Pascal.
• Робик. Специализированный язык программирования, предназначенный для обучения детей основам программирования.
• Рапира. Язык с основанный на процедурах.

Как видите, список языков программирования настолько широк и разнообразен, что его невозможно охватить никакими классификациями и перечнями. Если вы решите заняться программированием на любительском или профессиональном уровне, то помните, что программист - творческая профессия, требующая не только знаний, но и фантазии, воображения, интуиции и даже немного удачи.

Разные языки программирования и их области применения. Лекция в Яндексе

Наш первый пост в этом году мы решили посвятить очень базовой теме, лекция на которую была прочитана в Малом ШАДе. Занимаются в нём старшеклассники, которым интересны технологии, отсюда специфичность изложения - лекция будет особенно интересна тем, кто только начинает программировать и задумывается о том, в каком направлении развиваться. Для них же у Яндекса есть курс «Введение в программирование (С++)» , который можно пройти на платформе Stepic.org.

Лектор Михаил Густокашин - куратор академических программ Яндекса, директор центра студенческих олимпиад факультета компьютерных наук ВШЭ. Михаил подготовил десятки победителей и призёров Всероссийских олимпиад по программированию.

В рамках лекции рассказывается о том, какие бывают языки программирования, чем они отличаются, как они появились и какие из них лучше, а какие - хуже. В начале речь немного пойдет об истории языков - как они появились, как люди начали программировать, как все развивалось, что сейчас происходит. Во второй части будет затронуто то, для каких задач какой язык подходит, как «выбрать себе любимый язык и получать удовольствие от жизни». Лектор также немного расскажет о том, как, по его мнению, всему этому научиться и потом устроиться на работу.

Как всегда, под катом - подробная расшифровка лекции, чтобы вы могли сориентироваться в ее содержании.

История языков программирования

Давайте начнём с самого начала. В самом начале у компьютеров не было даже клавиатуры! То есть всё было очень плохо - у них не было ни клавиатуры, ни экрана, были перфокарты (это такие штучечки с дырочками или с отсутствием дырочек). Соответственно, то ли штырьки туда засовывали, то ли там светом светили. Если есть дырочка (или наоборот нет) - это означало нолик или единичку. И программы в то время писали с помощью машинных кодов - у каждой операции в компьютере (сложение, вычитание, какие-то более сложные операции) был какой-то код машинный. Люди сами по табличке выбирали этот код, всякие адреса в памяти, всё это выбивали руками и засовывали в считыватель - и оно всё считалось. Конечно, работа программиста была, наверное, тогда не особо интересной - проделывать дырочки - и с развитием науки и техники, конечно, начали придумывать всякие, более «интересные» штуки. Например, ассемблер (Assembler), который уже несколько облегчал жизнь.

Ну, как он облегчал жизнь? Вместо запоминания того, что там какой-то «волшебный» код у команды, использовались всякие слова, похожие на «человеческий» английский язык - какие-нибудь add или mov - ну и затем перечислялись регистры или области памяти, переменные, с которыми нужно эти операции производить. Но понятное дело, что это в общем-то тоже требовало достаточно большого напряжения ума, чтобы держать у себя в голове, в каком регистре у нас что лежит, где какие переменные и что вообще происходит. Почему так происходило? Потому что компьютеры были «глупые» и ничего более «умного» понять не могли. Вообще-то и собрать из ассемблера машинный код тоже требует времени, памяти (по тем временам было конечно мало её).

Постепенно, становилось понятно, что разрабатывать так большие сложные программы очень сложно. Производительность программиста в этих командах была предельно низкой - то есть он писал несколько строк в день (осмысленных), и каждая строка ничего особо и не делала - какие-нибудь простые арифметические действия. И людям хотелось сделать языки гораздо более похожими на человеческий язык, на английский в частности, чтобы писать программы было легче и удобнее. И пошло-поехало!

Старые и мертвые языки

Одним из первых языков стал Fortran . Кстати, его тоже ещё выбивали на перфокартах - были специальные перфокарты для выбивания программ на Fortran’е. Но если вы сейчас возьмёте этот Fortran - по-моему, он даже где-то между 50-60 гг. появился - и попытаетесь на нём что-то написать, то вам будет очень неприятно, я вам гарантирую! Современный Fortran до сих пор живой, но уже довольно сильно отличается от того, что было раньше.

Другие языки - сейчас напишу одну штуку, о которой наверное вы если и слышали, то только на всяких мероприятиях, где рассказывают про историю программирование - это COBOL . Это был язык для написания бизнес-приложений. Что такое бизнес-приложения? Какие-нибудь транзакции в банках, еще что-то, всё это писали на Коболе. У нас, понятное дело, не очень популярен. Я думаю, программиста на Коболе, в Москве, вы найдёте с большим трудом. А где-нибудь не в Москве -- с ещё большим трудом. Но, что удивительно, ещё 10 лет назад больше половины всего кода, написанного человечеством, было написано на Коболе. И до сих пор, значительная часть всяких банковских транзакций идёт с помощью программ, написанных на нём (COBOL), и до сих пор люди на нём что-то пишут.

Есть ещё «забавный» язык, он назывался Алгол (68-я версия, что характеризует год его создания). Это алгоритмический язык. В общем, они что-то там умели, но нам сейчас не очень интересно, что они умеют. И на этом наш экскурс в древность и в относительно неиспользуемые языки можно закончить и перейти к тому, что живо до сих пор (и активно живёт).

Старые, но живые языки

Алгол придумали в Европе, а Фортраном пользовались в основном в Штатах - больших отличий нет. Какая тенденция заметна? Сначала всё было сложно и чтобы писать нужно было быть чуть ли не инженером, электротехником, понимать, где какие контакты замыкаются и ещё что-то для программирования. Потом тоже нужно было сидеть с листочками и считать память, смотреть за ней. И постепенно всё становилось проще, проще, проще и дальше ещё проще для программиста - как можно меньше думать человеку, как можно больше делать автоматически. Примерно в конце вот этого периода (лектор указывает на Алгол и Кобол) начинают появляться языки, которые в каком-то смысле «дожили» до наших дней.

BASIC . Возможно, до сих пор некоторые люди на нём что-то пишут, по крайней мере я видел, что в некоторых заведениях учат на QBasic ’е - такое синее окошко, где написано «1989». В общем, «вовсю» живёт! Он придумывался как язык для не программистов. В то время программист была такая очень специализированная профессия. А здесь тебе говорят: «Вот у нас есть классный язык Basic, и любой разумный человек возьмёт и напишет программу на нём - легко». Опять же тот Бейсик и современный Бейсик - это огромная разница. Всякие вот эти строки с нумерацией через 10, всякие GOTO и прочий ужас - они к современному Бейсику уже не имеют никакого отношения и даже к Бейсику 89-го года они имеют мало отношения.

Ещё одна забавная история - язык Паскаль , широко известный в вузовских кругах, в основном в России и в странах бывшего Советского Союза. Он использовался и продолжает использоваться на удивление как учебный язык. Во всём остальном мире он поменьше распространён, но тоже живёт и здравствует. Есть такой человек Вирт - вот он учёный, теоретик. Он участвовал в обсуждении Алгола, ему не понравилось то, что получилось, и он придумал свой язык - Pascal. А потом фирма Borland (и до этого многие другие фирмы - Apple занималась, в частности) взяли и всё испортили. У него была красивая теория, стройная - «всё будет хорошо», - а они взяли и напихали туда того, что людям нужно для работы. Ну, и получилось не так красиво, как он хотел.

И, наконец, . Си придумали инженеры. Если Паскаль придумал учёный, то Си придумали Керниган и Ритчи , они работали инженерами в Bell. Как это произошло? В то время на этих языках (лектор указывает на Fortran, COBOL, Algol) ничего системного написать было нельзя. Что такое «системное»? Например, операционную систему, драйвера какие-нибудь, ещё что-то. Эти языки предназначались для математических расчётов, для бизнес-расчётов, для всего такого. А всё остальное писали на Ассемблере . Были какие-то языки, они сейчас умерли, то есть язык Си появился не сразу от Ассемблера, а через какие-то промежуточные вещи.

Суть в чем? Керниган и Ритчи любили играть в игрушку Asteroids - летает космический корабль, и тут есть астероиды, он в них стреляет, и они разваливаются на части. У них был сервер, на котором они играли, но там было много народу, и игрушка тормозила. И они обнаружили у себя где-то в кабинете, что у них стоит какой-то компьютер, которым никто не пользуется. Но было проблема - он другой архитектуры был, а игра была написана на Ассемблере.

Они её переписали, конечно, даже впилили фичи какие-то, чтобы играть на нём. Но это навело их на мысль, что переписывать под новую архитектуру каждый раз - это не очень умно. И они решили написать такой язык высокого уровня, который будет подходить для системного программирования, то есть, в котором можно будет управлять памятью, в котором можно будет понимать где-что лежит и как обращаться к этим кусочкам памяти. И так появился язык Си, который оказал огромное влияние на всё дальнейшее. Они все (лектор показывает на Алгол, Фортран и прочие упомянутые языки) оказали большое влияние, но вот Си - прямо да…

Соответственно, это был основной язык в Unix - операционной системе, которая в то время была ещё популярнее, чем сейчас. И примерно к 80-м годам ситуация была какая-то вот такая (лектор показывает на Basic, C и прочие упомянутые языки). Допустим, что всё это у нас уже потихоньку умерло (лектор стирает упоминания об Ассемблере, Фортране и Алголе)… И в 80-е годы компьютеры стали меньше, умнее, дешевле, и людям захотелось всяких странностей, чтобы жить стало ещё лучше, жить стало ещё веселее.

Языки родом из 80-х

Одна из первых странностей - это был язык C++ . Язык C имеет огромное количество недостатков (ну просто вообще огромное) - на нём можно делать вообще всё, в том числе стрелять себе в ногу, стрелять себе в ногу с выдумкой, в другую ногу, одной ногой стрелять в другую ногу, в общем - что угодно делать. Но при этом некоторые архитектурные вещи там делаются довольно сложно - опять же, как и в Ассемблере, нам приходится всё время следить, где мы, чего и какую память выделили; она там всё время «течёт» куда-то эта память -- то есть мы выделили, забыли удалить, удалили не то, вылезли за пределы памяти, в общем - огребли кучу проблем.

C++ создавался сначала как набор дополнений к языку C, который облегчит разработку. В то время стало модно объектно-ориентированное программирование и люди решили, что всё можно описать в виде иерархии, то есть - есть у вас мячик (абстрактный), вы от него наследуете футбольный мяч, волейбольный мяч, ещё один абстрактный мяч. Тогда было модно, что «мы сейчас пишем всё в виде какой-то иерархии, и всё будет хорошо, жизнь наладится, всё станет прекрасно и всё». C++ в каком-то смысле реализовывал этот объектный подход - это не был первый язык объектно-ориентированного программирования, но он стал достаточно популярным и в нём начали появляться всякие фичи. При этом C++ сохранял почти полную совместимость (на тот момент) с языком C, программа написанная на Си в 99% случаев успешной компилировалась как C++-ная и даже работала также. Это было задумано, чтобы с Си было легко перейти на C++.

Помимо объектного подхода (в C++) достаточно быстро появилась стандартная библиотека шаблонов (STL). Я думаю, что в школе те, кто ещё учил Паскаль, обнаруживали, что у вас там, во-первых, нет встроенной сортировки (в древнем, синем Борланд Паскале, сейчас она уже есть в современных версиях) - там есть пример (исходник) сортировки, его можно скопировать и вставить. Но если вы хотите здесь отсортировать целые числа, здесь хотите вещественные числа, а здесь строки, которые можно между собой сравнивать, вам приходилось писать три разные сортировки, которые делают абсолютно одно и тоже, просто у них разные типы данных. Вот это не очень хорошо и шаблоны, которые не сразу появились в C++, эту проблему здорово облегчили. То есть, у вас была абстрактная программа, которая что-то, что может между собой сравниваться, успешно сортировала.

Скриптовые языки из 90-x

Но время не стояло на месте, в 80-е годы ещё много чего интересного происходило. Но где-то на рубеже 80-х и 90-х компьютеры стали настолько хороши, что можно уже было делать совсем странные и очень неэффективные вещи. В частности, это были скриптовые языки, которые не компилировались в машинный код, а интерпретировались. Бейсик тоже в какое-то время интерпретировался, но эти скриптовые языки были предназначены в основном для обработки текстов - это, например, Perl , Python (он был тогда не очень знаменит), PHP , Ruby - вот те скриптовые языки, которые в той или иной степени живут до сих пор (они все успели появиться до 2000 года, даже сильно раньше).

Давайте немного по ним пройдёмся, потому что это специфичные вещи и сейчас много где используются. Идея заключается в чём? Если мы не компилируем, то можно позволить намного больше всего. Например, программа может смотреть на свой код и как-то пользоваться этим; она знает, что в ней происходит и за счёт этого можно много чего интересного делать.

Perl был предназначен для обработки текстов - в те времена уже памяти стало настолько много в компьютерах, что туда можно было запихнуть какой-то текст и с этим текстом что-то полезное делать (например, считать слова, поиск какой-то). Но, на мой взгляд, его проектировали люди, которые были немного не в себе, потому что про него шутка такая есть: «Любой набор символов, написанный, является корректной программой на Перле». На мой взгляд, на нём можно только писать, читать его нельзя. Когда я смотрю на код на Перле и пытаюсь что-то понять, я ничего не понимаю. Может быть, если бы я знал его лучше, я бы что-то понимал, но как я слышал от тех людей, которые всё таки умеют, - они говорят, что легче переписать заново. То есть, программки получаются коротки и реально проще переписать заново, чем разобраться с тем, что там есть и исправить.

Примерно в то время, в середине 90-х, появился интернет. Сначала это были почта, сайтики со статичным HTML, но людям захотелось добавить туда какую-то динамику, чтобы у нас всё происходило динамично, формочки какие-то можно было заполнять, гостевые книги делать, ещё что-то. Соответственно это требовало какого-то взаимодействия, придумали протокол, как это взаимодействует, и, самое главное, генерацию этих статических (условно) страниц, которые будут «выплёвываться» пользователю в ответ на его запрос.

В общем, ничего кроме Перла на тот момент не подходило. Писать на чистом Си или на C++ обработчик было плохой идеей. И от неимения лучшего в то время (и достаточно долго) Перл был популярным языком для веб-разработки. Конечно, масштабы не сравнятся с тем, что сейчас происходит.

PHP появился как… случайно. Один человек довольно быстро перестал заниматься этим - делал свою страничку какую-то, была у него гостевая книга какая-то, ещё что-то, какие-то штуки. И он написал набор макросов каких-то для Перла, которые были похожи на Си, потому что он на Си умел, просто потому что ему было так удобно. И назвал это Personal HomePage. Расшарил и говорит: «Люди, смотрите какую штуку я написал, здесь всё намного понятнее, чем на Перле и можно править». И людям это понравилось.

Потом он это дело бросил. В общем, в итоге этот PHP стал жить и стал со временем гораздо популярнее, чем Perl. Но вот эта его «родовая травма» (задумка как набор макросов для Перла) с ним сыграла довольно злую шутку. Язык получился странный. То есть он развивался сам по себе, его никто не проектировал, никто не администрировал процесс развития (ни компания, ни какой-то человек), а было много группок, каждая из которых пилила то, что им нравится. В итоге там функции называются по-разному, даже стиля нет, всё через подчёркивания, в общем как попало, настройки лежат здесь и там, и как всё это будет работать не очень понятно. Зато можно сесть и через два часа писать на PHP, потому что он так задумывался.

Python и Ruby: Ruby сейчас менее популярен, Python как-то лучше «выструган», давайте о нём потом поговорим. Понятное дело, что в те времена это были (лектор указывает на Perl, Python, Ruby, PHP) сильно специализированные языки для сильно специализированных целей. В общем случае никакого системного программирования, никакой бизнес-логики никто на них не писал в то время и сейчас не очень много это делает.

Компилируемые языки из 90-х

Мы пойдём примерно в те же времена, но в другую сторону. У нас на тот момент C++ применялся практически для всего, что нужно было писать не для веба, не для обработки текста, а для просто приложений, для операционных систем, для игрушек - в общем, для чего угодно. Но C++ - это жуткий язык на самом деле. Почему? Потому что, во-первых, он наследовал из-за обратной совместимости все проблемы Си. Там можно было по-прежнему убиться миллионом разных способов, тех же самых, что были в Си (естественно, добавились и новые способы в C++). При этом, если писать всё хорошо и правильно, как было задумано авторами C++, то, конечно, старыми сишными способами уже убиться было нельзя, и вроде как их стало поменьше. Тем не менее, у него была очень странная объектная модель своеобразная. Разбиение программы на модули, на кусочки какие-то вообще пришло из Си (если include вы умеете писать на Си или на C++ - фактически это было задумано как просто вставить текст библиотеки в вашу программу, в итоге, когда вы пишите кучу инклюдов у вас всё - если «примитивно», как это было в самом начале - у вас всё вставляется в один файлик и потом всё это жутко долго компилируется, потому что по несколько раз ходит. Тот же Паскаль, Виртовский, был в этом плане намного продуманнее, более поздние версии стали ещё лучше.

В общем, недостатков у C++ очень много. Квалификация у программиста должна была быть высокая, чтобы писать на C++, и стоили такие программисты дорого (и подготовка, и ещё чего-то, то есть найти на рынке программистов сложно, платить им нужно много, ну и вообще это не дело...). А компьютеры у нас всё быстрее и быстрее считают, становятся всё дешевле, люди покупают себе новые компьютеры и хотят больше приложений, больше игрушек для телефона, в общем - больше радости.

Так и появилась Java (Ява). Там тоже связана довольно забавная история, как название появилось у этого языка. Там программисты, они всё время пьют кофе и в то время было модным пить кофе, который на острове Ява рос. Язык задумывался как язык для встраиваемых приборов, в частности для кофе-машины. Вот так и получилось название…
Что вообще началось с неё, что в ней было хорошее и почему же она завоевала большую популярность? Во-первых, они избавились от наследия Сишного, полностью. Никаких указателей, гораздно меньше способов отстрелить себе какую-нибудь часть тела и всё сломать. Во-вторых, они внедрили гораздо более свежие идеи в плане объектной модели - то есть C++ появился значительно раньше, чем Java и использовал более архаичную, «дикую» модель объектную. Ну а здесь (лектор указывает на Java) она была уже более продуманной тогда уже, и в теории люди думали, и на практике применяли и сделали всё намного круче.

И наконец, третье. У нас программки на Джаве собирались не в машинный код, а в код для виртуальной машины. То есть, у вас жила виртуальная машина (VM) JVM - Javовская. Ваши программки собирались в какое-то промежуточное представление и затем, с помощью это машины уже выполнялись. Что это дало? Во-первых, оно тормозило, во-вторых, оно жрало память со страшной силой, в третьих оно было переносимо куда угодно (теоретически) - хоть на кофеварку, хоть на кофемолку, хоть на компьютер, хоть на телефон мобильный. Это, с одной стороны хорошо, то есть вы написали просто реализацию виртуальной машины, потом свои джавовские программы запускаете везде. Но, с другой стороны, плохо, что на том же телефоне тогда было мало памяти, была низкая производительность и всё это ещё дополнительно начинало тупить и тормозить.

Но даже не это главное, для чего вообще язык придумывался. Язык Джава придумывался чтобы снизить требования к квалификации программистов. То есть более плохие программисты могут писать хорошие программы на Java, потому что она не позволяет писать плохие программы - там нет средств, чтобы писать программы плохо. Там можно писать только хорошо, программы. Хорошо, в понимании создателей языка.

То есть, если на Си, на C++, на Питоне, на чём угодно мы можем развести из своего проекта жуткую помойку какую-то, где у нас всё лежит вперемешку, собирается часами и там ещё чего-то. То в Java помойку развести тоже можно, но для этого уже надо приложить какие-то усилия. То есть, по умолчанию, там получается не “помойка”, получаются другие проблемы, что там что-то пронаследовали-пронаследовали - в общем на одну осмысленную строку получается десять не очень осмысленных. Зато, может такой, средней квалификации, программист писать довольно качественный код.
Мы почти пришли к концу. У нас, следующее, что появилось - это.Net (дотнет), ну и в частности нас интересует C# (почти то же самое [лектор указывает на Java], то есть там различия в деталях, если будете выбирать между ними - смотрите, где денег больше платят).

И ещё одна штука - JavaScript. Не имеет никакого отношения к языку Java, появился в том же году - слово было модное, они лицензировали торговую марку, чтобы использовать.

На что, главное, нужно обратить внимание? (Лектор рисует стрелки от C++ к Java, .Net, C#, JavaScript и PHP). Чтобы написать простенькую программку на одном из этих языков, да и на многих других - если вы знаете C++, вам в общем-то ничего больше знать не надо - вы берете и пишете на C++, а потом добавляете доллары в начале, ещё что-то делаете по мелочи и у вас она начинает работать на чём угодно (лектор показывает на языки, к которым были отведены стрелочки от C++). То есть они предельно похожи в каких-то простых вещах. Если вы решаете какие-то школьные задачи, учебные задачи, ещё что-то (не проектируете большой проект - у вас один файлик, который читает числа, выводит числа в консоли, ещё чего-то делает), то разницы почти никакой нет между этими языками. Понятно, что JavaScript и PHP они специализированные, у них всё немножко по другому. А вот здесь (лектор указывает на Java и C#) вообще предельно мало разницы.

С тех пор появляются всякие другие интересные вещи, но непонятно - будут они жить или успешно умрут. Чем сейчас, для каких задач пользуются?

Выбор языка в зависимости от задачи

Допустим, перед вами стоит задача написать драйвер для видеокарты. Каким языком вы будете пользоваться сегодня? (Выкрик из зала: Java!) А чего… Джава - отлично, но чего не на Руби или на PHP? (Лектор говорит с сарказмом.)

Низкоуровневое программирование

Если вы пишете чего-то низкоуровневое, то лучший выбор - это Си, но вообще-то я чего-то слышал (но не видел), что C++ применяют для этого. Но я слабо верю в это, потому что в Си можно четко контролировать - раз вы дали столько-то байт памяти, значит столько-то и будет. А в C++ (STL) как реализована строка? Ну, как-то реализована. И мы в итоге не знаем, как и что там происходит, может у нас память кончится на нашей видеокарте или ещё что-то произойдёт. Поэтому Си до сих пор живёт и не умирает, такие задачи системного программирования по прежнему есть - написать операционную систему, написать драйвера, написать ещё чего-нибудь - Си отлично подходит для этого. Кроме того, сейчас появляются всякие устройства, (интернет вещей обещают, что он вот-вот наступит) которые живут от батарейки (и, естественно, их будут миллионы, всё будет обвешано этим интернетом вещей), они должны быть очень дешёвыми и очень мало электричества потреблять. Соответственно, там будет 2 Кб памяти, процессор на 5 кГц, ну и понятное дело, что вкрутить какую-то виртуальную машину или скриптовый язык в ближайшее время не получится -- значит, придётся писать что-то на Си. Да и сейчас, например, вычисления на видеокарте (OpenCL или ещё какая-нибудь технология) - там не придумывают новый язык, чтобы писать для них программ - там делают Си с каким-то большими ограничениями. Просто потому что люди уже умеют, зачем учить чего-то новое? Формально это, наверное, тоже, в каком-то смысле Си.

Веб-программирование

Допустим, вы хотите написать новый Facebook (социальную сеть). На чем вы будете это писать? (Из зала говорят про HTML и CSS.) HTML, CSS - это дизайн, а мы хотим, чтобы там можно было фотографии добавлять, друзей, комментарии оставлять.

Для скриптовой части - то есть то, что будет происходит на стороне клиента, - это JavaScript. Причем иногда JavaScript генерируется на другом языке и высылается (так бывает, что скрипт генерируется…, потому что так проще иногда бывает обрабатывать какие-то изменения в логике).

На удивление, он написан на PHP - и Facebook, и многие другие большие проекты. Пришлось, конечно, написать свои какие-то вещи, чтобы это всё-таки работало нормально, а не так как «тяп-ляп» было сделано, но они справились. В принципе, более менее всё равно, на чём вы будете писать, но не советую Perl. Здесь и сейчас, понятное дело, с нуля уже для веба никто ничего не пишет. Все пишут какой-нибудь фреймворк или ещё чего-то. Интернет-магазин? Скачали фреймворк для интернет-магазина - ну и всё, написали интернет-магазин.

Программирование для бизнеса

Дальше вы хотите написать какое-нибудь скучное приложение для банка. Или, например, есть ли у вас кто-нибудь, кто продаёт симки? Возможно, вы когда-нибудь покупали телефон или ещё что-то и вам говорили: «Вот система висит, мы ничего не можем сделать». На чём вы будете писать такое приложение? (Выкрик из зала про Python) На Питоне такое нельзя писать, вы что?! Ничего для бизнеса не стоит писать на Питоне. Почему? Потому что когда вы пишете что-то на Питоне, у вас в процессе написания невозможно обнаружить значительно количество багов. Питон всячески динамически типизированный, и вообще там можно так спрятать баг, что он всплывёт в такой ситуации, что вы даже понять не сможете, что там сделали вот эти криворукие пользователи, что у вас всё сломалось. То есть на Питоне лучше писать для себя, маленькие скрипты - вы понимаете, что там происходит и что делается. Ну или что-нибудь, что не жалко выкинуть: вы хотите раньше конкурентов что-то выкатить, ну и что, что оно через раз будет ломаться. Вы написали на Питоне и всё - вы захватили рынок. А если вы пишите что-то надолго, например банковское приложение какое-то (чтобы оно кредиты одобряло, ещё что-нибудь) - вы пишете это на Java. Потому что там дело серьезное, бумажки, деньги, документы, ещё чего-то, а в ней так накосячить нельзя, что всё сломается, а то люди обидятся - у них деньги ушли и никуда не дошли, потому что у вас в какой-то момент строка превратилась в число или наоборот. Итак, значит, методично на Java берёте и пишете, пишете… Ну или на.Net, тоже такие ситуации, в принципе, бывают. Там, конечно, тоже можно нарваться на проблемы, но всё таки вероятность этого несколько ниже.

Программирование для армии, аэрокосмической отрасли

А теперь представьте, что вас решили отправить на Луну на ракете. На чём бы вы предпочли, чтобы был написать код, который управляет двигателями ракеты? Давайте посмотрим. Вот это, наверное (лектор показывает на Perl, Python, PHP, Ruby), не стоит - оно тормозит, ещё чего-то происходит, ну и вообще я бы не согласился лететь на такой ракете. На C++? Я бы тоже, честно говоря, не доверил, потому что на C++ слишком много способов убиться. Когда ты там где-то в космосе, это не очень хорошо.

Может быть на Java? Вроде там довольно надёжно всё и архитектура хороша, никаких диких типов, никаких выходов за пределы памяти лишних. Допустим, наступил самый ответственный момент, а наша Java решила собрать мусор за нас. Нам нужно приземляться, тормозить, а она такая: «Нет, garbage собирается». В общем, тоже не очень.

Честно говоря, я бы предпочел, чтобы на Паскале писали эту программу. Я, конечно, не очень люблю Паскаль, но как-то в таких вопросах, было бы очень здорово.

Использование сразу нескольких языков для разработки ПО

Ну и что нужно вообще сказать о современных языках. Сейчас многие проекты не живут каким-то одним языком, то есть у них часть какая-то живет на одном языке, часть - на другом, ещё какая-то часть - на третьем. Например, если у вас какое-то веб-приложение, которое обрабатывает дикие объемы информации, обращения к дискам (даже не к базам данных, они настолько огромны, что там даже база данных не тянет какая-то уже написанная) наверняка написаны на каком-то низкоуровневом Си, чтобы дико быстро писать на диск и всё такое. Естественно, писать весь проект на Си не стоит. Может быть, там какая-то промежуточная логика, написанная на Java, которая обращается к Сишным функциям для быстрых обращений. Ну а фронтенд (то на что смотрит пользователь), конечно, уже написан на чём-нибудь, на каких-то скриптах, на том, что непосредственно выполняется браузером (JavaScript). И всё это живет вместе и успешно взаимодействует.

В разработке каких-то приложений, даже больших, иногда люди что делают? Они берут и на Питоне пишут прототип (как оно всё будет работать), набрасывают, какую-то архитектуру продумывают. Писать на нём реально очень быстро - они накидали прототип, поэкспериментировали с ним и сказали: «Во! Вот так круто!» И полностью переписали. Казалось бы, они два раза сделали работу, от этого в два раза больше времени ушло (ну, в полтора). Но нет! Часто оказывается, что такой способ неплох, потому что, если вы напишете сразу на чем-то, например на Java, а потом решите: «Нет, давайте рефакторинг, меняем архитектуру полностью и всё такое,» - то потратите в 10 раз больше времени. Такие вещи тоже существуют и живут.

Условия успеха какого-либо языка программирования

Теперь поговорим о том, почему некоторые хорошие на вид языки не выжили, ну или живут в очень ограниченном пространстве. Когда Вирт увидел, что сделали с его Паскалем нехорошие фирмы Applе, Borland и всё такое, он придумал язык ещё лучше - Oberon. Он только был дико минималистичный - то есть, там было очень мало команд (Строки? Зачем нам строки? Мы сделаем массив символов!). Ну и чего-то не пошло у него, в той степени, как могло бы пойти.

Ещё одна штука. Американские военные попросили разработать им тоже крутой язык, на котором всё работает и всё можно написать. В результате получился довольно монструозный язык Ada, на котором, правда, до сих пор что-то пишут, но опять же - для военных только.

В чём проблема? Почему некоторые языки вроде Python, который никакая компания его не поддерживала вначале, захватили рынок. PHP, который ещё и плохо спроектирован, тоже сам по себе взял и захватил рынок (большую часть). А всякие миллиарды долларов вложены (лектор показывает на Ada) и никуда не пошли, ничего не произошло. С чем это связано? Это связано с тем, что нет инфраструктуры вокруг этих языков. То есть язык может быть отличный, но пока нет документации, пока нет сообщества, которое умеет отвечать на вопросы (на Stack Overflow) и, наконец, самое главное, пока нет большого количества библиотек, язык не выстреливает. То есть, вы, например, захотели на Обероне написать сайт. А что такого, почему бы и нет? И начинается морока… Веб-сервер вы не можете поднять свой на Обероне, чтобы потестировать легонько, какие-нибудь библиотеки вы подключить не можете, потому что их на Обероне нет. И всё это через какие-то костыли делается, силы уходят, и в общем вы плюете и пишете на чистом Си свой сайт вместо Оберона. А живут хорошо те языки, которые умеют пользоваться библиотеками от других языков. Тот же Питон в тех местах, где он тормозит. Ну и вообще всякие стандартные вещи типа сортировки и ещё чего-то написаны на Си, и он (Python) умеет с ними взаимодействовать.

У Java тоже есть Java Native Interface. Это по сути Си, то есть там (по-моему, всё время хотят запретить, но кажется ещё не запретили) эти языки могут взаимодействовать с уже существующими библиотеками (в основном Сишными). И за счёт этого берут и работают. Понятна идея, которую я пытаюсь до вас донести, да? Не пишите на тех языках, которые не умеют подключать Сишную библиотеку. Ну, если вы хотите пользоваться чем-то классным. Ну, и постепенно они (языки) обрастают своей какой-то инфраструктурой. И живут как-то хорошо.

Язык программирования и профориентация

Теперь поговорим о том, как понять, чего вы хотите в жизни. Что бывает из прикольных вещей? Вы можете заниматься каким-нибудь системным программированием, да? У вас там классно считать эти байтики, вы хотите запускать квадрокоптеры, камеры какие-то, ещё чего-то делать. Тогда, наверное, Си - ваш выбор.

Если вы хотите писать, может быть, не самые интересные в жизни приложения, но вам круто их проектировать, думать об этом всём и зарабатывать кучу денег, за то, что вы сидите и скучаете большую часть времени (за это надо платить, если вы качественно скучаете), вот они - Java, .Net. Вы идёте работать в какой-нибудь банк, пишете, ходите к девяти на работу в белой рубашечке, получаете хорошую зарплату и пишете согласно рекомендациям лучших Java-водов, .Net-овцев и всё такое…

Если вы хотите писать какие-нибудь приложения, браузер какой-нибудь, игрушки какие-нибудь, ещё что-то, то C++ отлично подходит. Если вы хотите писать сайтики, то вот они, языки на ваш выбор (лектор показывает на Perl, Python, PHP, Ruby), большой разницы нет. Единственное - PHP умрёт раньше, чем Python, поэтому если вы ленитесь учиться новому, то учитесь Питону. Большой разницы не заметите, но подольше протянете.

Что происходит с Ruby, тоже непонятно. Ну, можете и PHP, если уже выучили, благо они такие простые, что там переучиваться не так долго.

И, наконец, есть ещё одна область применения языков программирования - это когда не программист ими пользуется. Допустим, вы математик, физик, химик, аналитик, кто угодно, и вам нужно быстро что-то посчитать, какие-нибудь данные проанализировать (биологам, например, сколько песцов живёт на Командорских островах). Вы можете в табличку в Excel’е вбить всё это или проанализировать чем-нибудь. Тоже Питон хорошо подходить для этого, с текстом умеет работать и библиотек полно всяких, статистических и всего такого. Если хотите делать какой-нибудь Machine Learning, какие-нибудь данные обрабатывать, прогнозировать, то тоже на Питоне это сейчас делается быстрее всего. Правда, надо заметить, что задачи бывают очень разные. Например, если вы хотите торговать на бирже моментально в условиях, когда котировки меняются всё время, то какой бы вы классный Machine Learning не написали на Питоне, люди, у которых это написано на чём-то более быстром, успеют всё скупить раньше, пока у вас всё досчитается, даже если у них алгоритмы хуже. Поэтому даже эти задачи машинного обучения (некоторые из них) требуют высокой производительности (причём экстремально высокой), и соответственно других языков.

Единственный способ понять, чего вам хочется - это всё попробовать. Сейчас я скажу как одно из видений того, как можно всё попробовать. Как стать программистом, причём счастливым? Итак. С чистого листа начинаем. Вот вы учитесь в школе своей математике, русскому языку и другим обязательным и необязательным предметам, и ваши знания в области программирования отражены на доске (лектор показывает на пустую доску) на данный момент. И вы хотите стать счастливым человеком, заниматься любимым делом, зарабатывать много денег и ни в чём себе не отказывать и радоваться.

Один из способов этого добиться. Есть, конечно, всякие вдохновляющие истории о людях, которые вообще не поступали в университеты, или бросили их и стали миллиардерами, владельцами компаний и так далее. Но надо отметить, что большинство людей, которые может быть и не стали миллиардерами, но тоже неплохо живут, всё-таки университет в какой-то момент закончили.

Какая у нас ситуация с поступлением в университет (сейчас вы в школе учитесь)? Пока вы учитесь в школе, нужно понять что следующий шаг - поступить и позаботиться об этом. Сдать ЕГЭ или победить в олимпиаде. На ЕГЭ можно пользоваться Паскалем, C++ (включая чистый Си), Питоном (не буду их дальше упоминать). На олимпиаде - тот же Паскаль, тот же C++, тот же Питон (мы поговорим сейчас о его проблемах) и, чаще всего, есть Java. Там ещё всякое бывает в зависимости от олимпиады, но не суть.

Как выглядит график распределения языков на Всероссийской олимпиаде по информатике? Люди, которые участвуют во всероссийской, самой крутой олимпиаде, на чём они пишут? Выглядит он вот так (здесь значит Паскаль, а здесь примерно 2000 год, а здесь примерно ноль, здесь C++, а здесь 2015 год).

В 2000 году на C++ почти никто не писал. Прошло 15 лет, и на Паскале почти никто не пишет, несмотря на то, что Паскаль современный. Это язык, который умеет почти всё то же самое. Просто чего-то всем стало лень этому учиться, всяким новым веянием, и всё продолжают писать на Borland Pascal’е, который конечно ничего не умеет. На C++ люди пишут какие-нибудь алгоритмы (STL) посортировать - отлично, написали sort() и всё. На Паскале, на обычном, на старом - это проблема. Написали какой-нибудь set (понадобился) - отлично, на C++ написали, на Паскале опять мучение сплошное. На новых Паскалях, понятное дело, можно это делать, но они денег стоят вообще-то. Возможно, вы не замечали этого, но это так.

Есть Java ещё, но в Java очень много букв. Она для больших проектов, а для маленьких одноразовых программок она получается совсем плохая, потому что много лишних букв. Но тоже какие-то люди пишут, можно научиться писать на ней. Но на ЕГЭ её нет и ЕГЭ всё равно сдавать придётся в большинстве своём.

Что лучше всего для ЕГЭ? Для ЕГЭ лучше всего (если вы ничего не знаете и в школе вас ничему не учат) выучить Питон. Некоторые задачи экзамена отлично решаются на нём. На олимпиаде, в общем-то, получается что (используется) C++, потому что Питон очень медленный, там не всё решается на нём.

Таким образом, вы изучили некоторое небольшое подмножество языка и какие-то алгоритмы (возможно) и много задачек порешали для того, чтобы получить диплом своей олимпиады и поступить в университет, чтобы получать высшее образование.

Я сейчас расскажу о том, как мы в Вышке выстраиваем курс, в каком порядке языки идут, как изучаются на прикладной математике и информатике факультета прикладных наук, которые мы с Яндексом делаем. В первом семестре - Питон (не в полном объёме, примерно как вы в школе должны учить) и С++ (уже шире, значительно шире, чем его обычно учат в школах). Давайте сразу скажу, чтобы вы не пугались, если вы вдруг захотите поступать, скажете: «Чего, я уже всё это знаю, зачем я пойду куда-то учиться? Лучше я пойду в другое место». Для тех, кто уже умеет программировать хорошо, там есть возможность сразу перейти к изучению алгоритмов, причем в довольно теоретической подготовке. Мы сейчас на них не смотрим, это (показывает на доску) для тех кто программирует средне или вообще никак.

В первом семестре изучаются основы Питона, просто чтобы люди научились программировать и чтобы никому особо не было обидно. Питону мало где учат в школах, в основном люди приходит со знанием Паскаля или C++. В основном даже Паскаля, если это массовая школа. Ну и чтобы никому не было обидно, все учат новый язык (как бы в равных условиях находятся). И C++ просто потому, что от C++ потом можно перейти куда угодно.

Затем идёт курс «Алгоритмы» и отдельный курсовой проект. Классические алгоритмы с реализацией. Не то, что в теории мы чего-то взяли, посчитали сложность. На лекции мы взяли, посчитали сложность, на семинаре - взяли, реализовали алгоритм. Проект - это студенты делают нечто законченное. Например, один из проектов был: посчитать… Допустим у вас много квартир в Москве и вы понимаете: «О, чего-то у меня много лишних, я сдам какую-нибудь. И выставили какую-то цену, и никто чего-то не хочет у вас квартиру снимать - наверное, слишком дорого. Или выставили какую-то цену, у вас тут же сняли и вы думаете: «Ой, наверное, я дёшево сдал» - и тоже расстраиваетесь. То есть надо было посчитать, сколько стоит аренда квартиры? Вы вбиваете данные - оно вам строит оценку. Такой сайтик, который состоял из нескольких вещей: взять предложения, попарсить, применить какой-то алгоритм обучения машинного (наверное) простенький и сделать красивую веб-морду, в которой можно что-то выбрать, что-то вбить, какие-нибудь метры, какие-нибудь количества комнат, количество саун, количество джакузи в вашей квартире и примерно оценить стоимость. То есть какая-то законченная, не очень сложная вещь. Здесь значит (лектор показывает на курс по алгоритмам) такой ядрёный C++, с консольным вводом-выводом. Ну, а здесь (лектор показывает на надпись «проект») нечто под руководством ментора, возможно с базами данных, возможно с парсингом текстов и с чем-то ещё.
Затем, идёт третий семестр - это курс, который называется “Компьютерные системы”. Там совсем немножко ассемблера для понимания (очень мало) и затем, нечто похожее на чистый Си и взаимодействие с операционными системами, системное программирование по сути. И проект на семинар - тоже нечто на тему всяких сетевых взаимодействий, достаточно низкоуровневых: разработать какую-нибудь утилиту, например rsync (синхронизация, возможно вы знаете. На чистом Си, более менее, написать аналог rsync’а, который по сети будет у вас синхронизировать папочки со всеми доступами к файлам и так далее).

И наконец, четвёртый. Я даже не знаю, как это назвать, это такой винегрет технологий, необходимых для реальной разработки, например для веб-разработки. То есть это практическое применение баз данных, опять же нечто похожее на то, что делалось в проекте (лектор показывает на проект 2 курса) но уже более углубленное. То есть такие более-менее конкретные вещи уже, практическое программирование. Параллельно с этим идёт всякая теория, ну и тут наукой занимаются ещё.

И после двух курсов люди расходятся заниматься, чем им интересно, потому что эта штука охватывает достаточно широко такие основы программирования и люди к этому моменту уже понимают, что они не хотят заниматься компьютерными системами ни в коем случае (системное программирование им, например, не понравилось), а хотят заниматься какими-нибудь теоретическими алгоритмами, сложности считать, придумывать новые какие-то штуки, распределённые или ещё что-то. Или наоборот думают, что тут у них не очень (лектор указывает на строчку первого курса с Питоном и C++ ) пошло, потом (лектор указывает на строку третьего курса, с системным программированием ) - как не нравится, считать байтики и выставлять всякие ограничения на чтение-запись, делать потоки, треды и ещё что-нибудь. И в соответствии с этим люди выбирают какое-то направление и учатся. То есть, в принципе, чтобы у вас не развился «синдром утёнка» - вы первым увидели свой Паскаль и теперь говорите «Паскаль - сила»; или более продвинутое - вы увидели C++ и начали про всех говорить, что C++ сила, а всё остальное там не очень.

Вот надо посмотреть на это (лектор показывает на список курсов на доске) шире - это один из способов, который был выбран, в частности в Вышке (недавно появился, так что он достаточно современный). Есть и другие способы познакомиться. В других хороших университетах немножко в другом порядке и другие акценты расставлены. Но тоже стараются людей со всем познакомить, что имеют.

Как программисту искать работу

Вы это (лектор показывает на список курсов ) сделали всё, научились в университете, ещё чем-то два года позанимались более продуктивно и вам нужно идти работать. Как выбрать себе что-нибудь для работы? Во-первых, вы со всем познакомились, углубились куда-то и знаете уже, что вы любите. Надо выбирать то, что вы любите, естественно. Потому что если вы любите, будете вкладывать силы, у вас будет мотивация и вообще всё будет хорошо. Потому что там дело не только в деньгах, дело в том, чтобы вам было интересно и приятно. Ну, и вы хотите попасть в крутую компанию, устроиться на работу. Какого человека вот лично я хотел бы видеть? Ко мне приходит, допустим, сто студентов - я должен взять двоих на работу или одного. Чего они приходят, я вообще не понимаю, кто они, что они, как они? В лучшем случае они мне покажут диплом, который получили в университете, и я скажу: «Во! Это крутой диплом, а это не такой крутой!» И могу ошибиться, кстати. Может, у человека было много свободного времени, и он научился гораздо лучше.

Что было бы здорово? Во-первых, какой-нибудь опенсорс-проект, который вы от начала и до конца написали. Желательно, если я делаю какую-нибудь инфраструктуру, чтобы данные быстро считались, ещё что-то, то, конечно, мне было бы интересно, чтобы мне написали чего-нибудь опенсорсное. Не сайтик какой-то сделали, а чего-нибудь по теме. Почему мне это интересно? Могу посмотреть на ваш код, я могу посмотреть как часто вы коммитили, могу посмотреть как вы реагировали на баги от пользователей, баги от разработчиков, которые это используют - всё записано, я всё смотрю и думаю: «Во, тут баг два года уже не закрывали, тут вы невежливо ответили пользователю, тут ещё чего-то - не беру». То есть это ваш личный проект.

Дальше, что ещё было бы классно? Я хотел бы посмотреть, как вы сделали командную работу. То есть вы приходите ко мне на собеседование и говорите: «Мы с ребятами из универа запилили какое-то приложение хорошее. Я вот там делал базу данных, они там делали какое-то мобильное приложение, и ещё у нас там парниша работал, девочка-дизайнер, мальчик на техподдержке. Нас было пять человек, и мы сделали классный проект». Ну я смотрю, что действительно ваш проект, говорю: «Что ваше?» Смотрю ещё раз код и понимаю, что вы умеете работать в команде с людьми.

Программист - это не тот кто сидит один (инди такой) в гараже, где-то с выключенным светом, ни с кем не разговаривает, обрастает бородой и пишет. Всё равно какое-то взаимодействие с людьми есть. С начальником, например, который на вас возможно ругается иногда (начальники, они бывают такими, не всегда добрыми). И я вижу, что вы умеете работать с людьми и меня это радует, если у вас хорошая команда какая-то. Даже если не хорошая, это лучше чем её отсутствие.

Чего ещё лично мне бы понравилось? Если бы вы проявили себя в больших проектах. Например, закоммитили что-то в ядро Линукса, если вы системным программированием занимаетесь, поправили какой-то баг. То есть показали, что вы умеете читать чужой код и умеете какие-то изменения в него вносить. Я смотрю: «О, действительно, вы разобрались в чём-то сложном и какие-то баги поправили!» И я начинаю от этого очень радоваться. Потому что у меня есть … ну не знаю… вот мой программист уволился, потому что конкуренты предложили ему больше зарплату, и мне нужно срочно кого-то затыкать его место - вами. Я такой смотрю, что вы только с нуля писали, а чужой код не умеете читать и править, и расстраиваюсь.

Ну и наконец, в зависимости от конкретной должности бывают разные другие вещи. Если вы устраиваетесь аналитиком, я бы хотел, чтобы вы на Kaggle порешали задачи на анализ данных. Если вы устраиваетесь на какие-то алгоритмические вещи, я бы хотел чтобы вы в спортивном программировании какие-то алгоритмы поделали. И наконец, если вы задумывались о профессии, читали как интервью проходят, - встречали, что там некоторые люди выражают большое недовольство: «Я пришёл, а у меня спрашивают, какое у меня хобби. Я сижу как сыч и не отвечаю, потому что у меня нет хобби,» - и думают, что HR’ы делают такое. На самом деле, они пытаются понять, насколько вы доброжелательны и адекватны. Если вы недоброжелательны и неадекватны, то каким бы вы ни были там гением и трудоголиком, крутым специалистом с большими знаниями, коллективу будет с вами сложно работать, а в одиночку вы проект не вытяните. Кроме того, даже если вытяните, то представляете, какая для компании нагрузка. А что вы завтра придёте и скажете: «Увеличьте мне зарплату в 10 раз, а то я от вас уйду». Понятное дело, компании не хотят попадать в такую ситуацию. Поэтому воспитание в себе адекватности и доброжелательности настолько же важно (как минимум) как развитие каких-то профессиональных навыков.

Подводя итог, что можно сказать? Какие языки хорошие, а какие плохие? Ну внутри какой-то группы языков, например между Ruby, Python и PHP, что выбрать? Конечно, правильный ответ Питон, но на самом деле разница между ними в количестве багов допускаемых, в количестве ещё чего-то - 5%, ну, может 10%. То есть, если у вас уже готовый проект на PHP написан, то никто в здравом уме не будет говорить: «Давайте перепишем всё на Python». Скажут: «Давайте наймём ещё PHP-разработчиков и будем дальше писать на PHP». Отлично, это неплохой выбор. Понятное дело, если вы вдруг затеете писать какой-то проект, то возможно разумно сейчас выбрать Питон. Хотя, это тоже зависит. Может, у вас на рынке куча дешёвых PHP-разработчиков, а питоновские дорогие, и вы думаете: «Да, технология более прикольная, но я сэкономлю деньги на уже готовых разработчиках». И всё, отлично, вы уже приходите и работаете там.
Как выбрать между Java и C++? Да то же самое примерно происходит. Я думаю, что к тому моменту, когда вы будете решать, на каком языке вам начинать новый большой проект, вы наберёте знаний именно в вашей профессиональной области и сможете сделать правильный выбор. Сейчас вам пока что не нужно делать такой выбор, и поэтому я вам советую делать то, что нравится.

Основы, как я уже говорил, самые-самые основы программирования (что такое функция, что такое if’ики, for’ики, массивчики, ещё что-то) можно выучить более-менее на любом языке. Например на C++, поскольку на него много чего похоже, и специфики в нём (на таком уровне) меньше всего, и буковок лишних писать меньше всего. Ну а потом, когда будете какие-то сложные архитектурные вещи учить, научитесь и переживать сильно не надо по этому поводу. То есть, главное --пробуйте, ищите то, что нравится и, когда вы поймёте, что сейчас уже 4 часа утра, а вы for fun сидите и пишете, потому что вам нравится - наверное, в этот момент понятно, что вы нашли своё.

Когда вы пытаетесь выяснить, какой язык программирования начать изучать, вы, вероятно, столкнетесь с терминами «высокий уровень» и «низкий уровень». Люди постоянно говорят о языках программирования высокого и низкого уровня. Но что именно это означает? И что значит научиться писать код? Начнем с определений каждого.

Языки программирования «Высокого» и «Низкого уровня»

В этой статье я расскажу о языках «высокого» и «низкого уровня». Но особых критериев для определения этого нет. Просто имейте в виду, что это во многом зависит от вашей перспективы. Если вы программист C, Java может показаться довольно высокоуровневым. Если вы привыкли к Ruby, Java может показаться языком низкого уровня.

Машинный код и языки низкого уровня

Независимо от того, считается ли язык высокоуровневым или низкоуровневым (или где-то посередине), речь идет об абстракции. Машинный код не имеет абстракции - он содержит отдельные инструкции, передаваемые на компьютер. И поскольку машины имеют дело только с числами, они представлены в двоичном виде (хотя они иногда записываются в десятичной или шестнадцатеричной нотации).

Вот пример машинного кода:

В машинном коде операции должны быть указаны точно. Например, если часть информации должна быть извлечена из памяти, машинный код должен будет сообщить компьютеру, где в памяти его найти.

Писать непосредственно в машинный код возможно, но очень сложно.

Низкоуровневые языки программирования добавляют немного абстракции к машинным кодам. Эта абстракция скрывает конкретные инструкции машинного кода за декларациями, которые более читабельны для человека. Языки ассемблера являются языками самого низкого уровня рядом с машинным кодом.

В машинный код вы можете написать что-то вроде «10110000 01100001», но язык ассемблера может упростить это как «MOV AL, 61h». Между тем, что написано на языке ассемблера, и инструкциями, переданными машине, по-прежнему существует почти одно-однозначное соответствие.

Перейдя на более популярные языки программирования, вы придете к чему-то вроде C. Хотя этот язык не такого низкого уровня, как язык ассемблера, все еще существует сильное соответствие между тем, что написано на C и машинным кодом. Большинство операций, написанных на C, могут быть заполнены небольшим количеством инструкций машинного кода.

Языки программирования высокого уровня

Как и языки более низкого уровня, более высокие уровни охватывают широкий спектр абстракций. Некоторые языки, такие как Java (многие относят его к языкам программирования среднего уровня), все же дают вам большой контроль над тем, как компьютер управляет памятью и данными.

Другие, такие как Ruby и Python, очень абстрактны. Они дают вам меньше доступа к функциям нижнего уровня, но синтаксис гораздо легче читать и писать. Вы можете группировать вещи в классах, которые наследуют характеристики, поэтому вам нужно только объявить их один раз.

Переменные, объекты, подпрограммы и циклы являются важными частями языков высокого уровня. Эти и другие концепции помогут вам рассказать машине о множестве вещей с короткими, краткими заявлениями.

Если язык ассемблера имеет почти единообразное соответствие между его командами и командами машинного кода, язык более высокого уровня может отправлять десятки команд с помощью одной строки кода.

Важно отметить, что «языки программирования высокого уровня» могут включать в себя все, что более абстрактно, чем язык ассемблера.

Какой язык изучать: низкого или высокого уровня?

Это, безусловно, общий вопрос среди новых и начинающих программистов. Какие языки программирования лучше изучать: высокого или низкого уровня? Как и в случае со многими вопросами программирования, вопрос о языках программирования высокого и низкого уровня не так прост.

Оба типа языков имеют важные преимущества. Низкоуровневые языки, так как они требуют небольшой интерпретации компьютером, обычно работают очень быстро. И они дают программистам большой контроль над хранением, памятью и извлечением данных.

Однако языки высокого уровня интуитивно понятны и позволяют программистам писать код намного эффективнее. Эти языки также считаются «более безопасными», так как есть больше гарантий, которые препятствуют кодеру издавать плохо написанные команды, которые могут нанести ущерб. Но они не дают программистам такого же контроля над процессами низкого уровня.

Помня об этом, вот список популярных языков по шкале от низкого до высокого:

• JavaScript
• Python

Конечно, это отчасти субъективно. И включает только крошечную часть доступных языков.

Но это должно дать вам некоторое представление о том, на каком уровне находятся интересующие вас языки.

Что Вы хотите делать?

При принятии решения о том, какой язык вы будете изучать, ваш первый вопрос должен быть следующим: что вы хотите запрограммировать?

Если вы хотите программировать операционные системы, ядра или что-то, что необходимо для работы на максимальной скорости, язык более низкого уровня может быть хорошим выбором. Большая часть Windows, OS X и Linux написана на языках C и C-производных языках, таких как C ++ и Objective-C.

Многие современные приложения пишутся на языках более высокого уровня или даже на предметно-ориентированных языках. Python и Ruby особенно популярны для веб-приложений, хотя HTML5 становится все более мощным. Языки, такие как Swift, C #, JavaScript и SQL, имеют свои сильные и слабые стороны.

Недавно читал тему на форуме по программированию и наткнулся на интересное предложение: изучите сразу оба уровня. Вы получите более глубокое понимание типов абстракций, которые делают язык более высокого уровня более эффективным.

Конечно, изучение двух языков одновременно непросто, так что вы можете немного растянуть их изучение. И выбор двух языков, которые наиболее похожи, может быть полезным.

Опять же, мы вернемся к тому, о чем я говорил раньше: выберите язык, основанный на том, что вы хотите сделать. Проведите некоторое исследование, чтобы узнать, какие языки люди используют в своей области. Затем используйте эту информацию, чтобы выбрать язык высокого и низкого уровня, и начните изучать их.

Вы скоро увидите параллели, и вы получите гораздо более глубокое понимание того, как работает программирование.

Сосредоточьтесь на цели, а не на средстве

Существует множество критериев, которые вы можете использовать для выбора языка программирования. Одним из критериев является высокий и низкий уровень. Но почти в каждом случае критерии, которые вы должны использовать, - это то, что вы хотите запрограммировать.

Вашему проекту может быть полезен язык низкого уровня. Или это может быть намного более эффективно на высоком уровне. Вы должны сами выбрать правильный инструмент для работы. Сосредоточьтесь на своей цели, и каждый раз выбирайте правильный язык.

У вас есть опыт работы с языками высокого и низкого уровня? Вы предпочитаете одни другим? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже!

Компьютеры до сих пор плохо понимают естественные языки, которые используются для общения между людьми, по крайней мере, еще не научились понимать.

В свою очередь, люди плохо понимают машинные языки. Поэтому были созданы языки программирования, которые покрывают эту дыру в понимании, в модели мышления между человеком и компьютером.

Языки программирования могут быть:

• простыми,
• сложными и
• непонятными (например, графическими).

История возникновения языков программирования

Сейчас используется несколько сотен языков программирования, но еще больше таких языков уже не используется. Под новые задачи со временем разрабатывались новые языки программирования.

Нулевое поколение

• (электро) ,
• программируются структурой их собственного устройства
• узкоспециальные,
• возможности программирования ограничены.

Жаккардовый станок

Примером таких машин служит жаккардовый ткацкий станок с программируемым устройством. Он был сделан в 1804 году французом Жозефом Мари Жаккаром. Кстати, в его честь узорчатая, декоративная ткань названа жаккардовой или жаккард.

С помощью станка можно было легко и массово производить вышивки на ткани при помощи перфокарт, представленных ниже на рисунке:

Рис. 1. Перфокарты для ткацкого станка Жаккарда

На перфокартах была запрограммирована последовательность действий для станков, чтобы воспроизвести какой-либо рисунок на ткани.

Машина Беббиджа

Интернет и Веб

Появились специализированные языки:

• JavaScript.

Многие сайты написаны с помощью PHP и JavaScript.

Некоторые ранее существовавшие языки с появлением Интернета и Веба нашли новые ниши и стали веб-ориентированными:

• Ruby,
• Pynton,
• Java.

К 2000-м годам старые языки программирования постепенно «умирают», появляются новые, но нет общепризнанной концепции, что же происходит с этими вещами.

Любой язык программирования – это искусственный язык, который имеет свой цикл жизни. Аналогично, операционные системы семейства Windows тоже имеют свои жизненные циклы: .

Жизненный цикл языка программирования:

• создание,
• early adoption (первоначальное использование языка),
• (промышленный) успех,
• угасание, смена другими языками.

В современном мире основная часть программного обеспечения (софта) пишется на 10-15 языках, хотя за все время, которое нам известно, было создано больше сотен языков программирования. Официально как-то зарегистрировано 300 или 400 языков.

Что есть язык программирования

Язык – это

• синтаксис (правила написания программ),
• семантика (поведение элементов, которые входят в правила написания и встроены в язык),
• runtime (среда выполнения).

Синтаксис определяет форму текстового представления программ, то есть, как их нужно написать, какие слова в язык входят, как ставить запятые, пробелы и т.д.

Синтаксис на примере Lisp

Одним из самых простых языков программирования, которые имеют формальную грамматику, считается язык списков LISP.

Рис. 10. Программа на LISP

LISP является очень старым языком, который вырабатывает списки. Грамматика такого языка – это грамматика списков, читается сверху вниз.

• В Лиспе есть выражения: может быть один атом, либо список;
• atom – это число или символ,
• number – число, то есть, с плюсом или минусом цифры, не менее одной,
• symbol – это буквы, сколько угодно раз, можно даже много раз,
• list – список, выражения в скобочках более одного раза.

Программа на Лиспе – это список списков. Знаков препинания в Лиспе нет, но есть скобочки. Могут быть такие длинные программы на Лиспе, где в конце идет 2-3 листа, состоящих из одних закрывающих скобочек.

Простейший интерпретатор Лиспа занимает всего 19 строк! Ни один другой язык не может себе позволить себе такой роскоши.

Семантика

Если грамматика описывает формы представления: буквы, цифры, скобочки, то семантика описывает то, как программа работает, что эти буквы, цифры, скобочки означают, как они работают, взаимодействуют друг с другом и т.п.

Варианты представления семантики довольно ограничены.

Семантика может быть:

• описана на естественном, человеческом языке. Многие языки можно описать только так. На самом деле, это основной случай, когда просто есть документ, где описано по-русски или по-английски, что такая-то штука работает таким-то образом, одна команда делает одно, другая делает такие-то вещи и т.п.;
• задана формально (в специализированных языках, например, для каких-то расчетов поведение элементов можно описать формально);
• определена исходной реализацией (редко используют, но это «последняя надежда» на описание, когда слишком сложная семантика или не очень важная);
• описана набором тестов (кейсов), а именно, что это должно так работать, а это вот таким образом.

Семантика разделяется на две части:

• статическую,
• динамическую.

Статическая семантика

• придает смысл лексическим конструкциям;
• определяет допустимые значения переменных и параметров;
• описывает синтаксические ограничения, например, с помощью синтаксиса не получится описать, что нельзя складывать строки с числами.

Динамическая или фронтальная семантика этапа выполнения

• определяет общий характер выполнения программы;
• описывает, как работают встроенные операции и встроенные библиотеки. Это основная часть семантики, которая нужна, чтобы понять, как программа будет жить и работать после ее написания;
• задает требования для интерпретатора.

Система типов данных в языках программирования

Важной частью семантики является система типов – это набор правил и выражений для методов, которые написаны в идеологии языка и того, как они между собой взаимодействуют.

Обычно в языке программирования имеется система типов данных – это строки, числа, списки и т.д. Есть, например, язык Форс, где все данные – просто , другими словами, существуют языки, где вообще не встроены типы данных.

Если же система типов присутствует, то можно провести деление языков программирования на два независимых друг от друга класса, которые приведены ниже.

Система типов данных:

• типизированный или нетипизированный язык
• статическая или динамическая типизация
• строгая или слабая типизация

Если типизация статическая, то типы всех и выражений, которые написаны в программе, известны до момента ее выполнения, то есть, когда описываются функции, классы, переменные, то сразу задаются или явно обеспечиваются условия для того, чтобы тип такой конструкции был известен с самого начала.

Если типизация динамическая, то, наоборот, тип объектов контекстного языка неизвестен до момента выполнения, то есть тип функции или чего угодно будет неизвестен до самого конца.

Строгая типизация означает, что если у сущности есть какой-то тип и он известен, то этот тип может заменяться, но у самого объекта тип фиксированный, и он не меняется.

При слабой типизации тип объекта может быть разным в зависимости от контекста и от того, что Вы с ним делаете.

За системой типов языка приходится следить. Из-за неверно заданного типа только одного, не очень заметного символа в начале программы меняется тип всего выражения и поэтому в итоге могут получаться очень странные ошибки.

Следующая важная характеристика языка –

Парадигма языка программирования

• с греческого – шаблон, пример, образец;
• это система идей и понятий, определяющих стиль написания программ на этом языке – то, как язык предполагает написание программ на нем (wiki);
• язык «благоволит» одной или нескольким парадигмам (мультипарадигменность).

Главные парадигмы

• императивная: программа – набор последовательных инструкций, изменяющих внутренне состояние компьютера, данных и т.д. То есть, программа – это инструкция;
• функциональная: программа – набор математических функций. Работа программы – вычисление значения функций;
• объектно-ориентированная: предметная область описывается при помощи объектов со свойствами и методами. Программа – процесс взаимодействия объектов;
• логическая: программа – набор утверждений о предметной области. Работа программы – установление истинности высказываний об этой предметной области.

Часто одну и ту же практическую задачу можно реализовать с помощью любой из парадигм, перечисленных выше.

Еще одной важной частью языка, которую нужно учитывать при использовании языка, является Runtime – то, как язык выполняется.

Runtime – выполнение программы

Программа может выполняться по-разному:

1. самым простым и наивным способом выполнения программы является интерпретация – чтение исходного кода в момент запуска. Так работают легкие, скриптовые языки. Также работает сам программист: когда он написал программу, то смотрит своими глазами на собственную программу и прикидывает, как его программа будет работать и что делать;
2. распространенным способом запуска программ является компиляция в машинный код – отдельный шаг до запуска. Есть отдельный инструмент – компилятор, где читаются исходники программы, что-то с ними делают, преобразуя в машинные коды, которые понятны текущей системе. Потом этот код выполняется непосредственно «железки»;
3. гибридный способ – это байт-компиляция и выполнение в виртуальной машине. Компилятор читает исходный код, после чего производится байт-код, который выполняется в виртуальной машине.

Перечисленные три способы разные и используются для разных целей. Эти техники могут комбинироваться – интерпретатор может компилировать на лету какие-то куски программы, чтобы работало быстрее. Динамически-сгенерированный код может интерпретироваться без компиляции.

Представители языков

Язык C

– один из самых популярных, один из самых важных по физически написанному по нему коду, практически это «наше всё».

Он создан в 1972 году, создатели – Деннис Ритчи (Dennis Ritchie) и коллеги. Д.Ритчи создал также систему Linux и многие другие полезные вещи.

• императивный,
• компилируемый,
• ручное управление памятью (при помощи некоторых операций, встроенных в язык, вам нужно выделить элементы памяти под переменные и затем вы освобождаете их, когда они больше не нужны).

Кстати, С актуален до сих пор, используется для:

• системного программирования (например, ядро Linux написано на C),
• number-crunching (так называемые числа-дробилки, то есть, для больших вычислений, где важно быстродействие),
• программирования микроконтроллеров и встраиваемых систем.

С – низкоуровневый язык, можно сказать, что это Ассемблер с человеческим лицом, ибо почти любую конструкцию C человек может вручную преобразовать в Ассемблер и получатся довольно понятные операции.

Программы на C получаются очень компактные. Они не намного больше, чем если бы аналогичные программы были написаны на Ассемблере. При этом разработка на C проходит намного быстрее, чем на Ассемблере.

Поэтому C сейчас используется для таких задач, где требуется быстродействие, очень важно управление памятью и большое значение имеет компактный объем самой программы. Если у Вас маленький микроконтроллер, который встраивается в какое-то устройство, то программа для него, скорее всего, будет написана либо на Ассемблере, либо на C.

Рис. 11. Пример простой программы на C.

Java

• Создан в 1995 году,
• создатели – Джеймс Гослинг (James Gosling) и Sun Microsystems (в этой компании работал Гослинг).
• Объектно-ориентированный, императивный (C императивный, но НЕ объектно-ориентированный),
• строго- и статически-типизированный,
• байт-компилируемый с виртуальной машиной,
• нет доступа к памяти, автоматическая сборка мусора (последняя работает хорошо, если имеется треть или четверть свободной памяти).

В 90-ых годах JAVA получила большую популярность как мультиплатформенный язык. Один раз написав виртуальную машину для какой-то платформы, допустим для Windows или для Linux или для Mac, можно любые программы на JAVA запускать на ней без перекомпиляции. Поэтому язык был популярен в эпоху веба, когда было разных платформ (разные версии Windows, разные Маки). Программы на JAVA работали быстро и довольно хорошо на разных платформах.

Используется для:

• прикладного программирования, в том числе для веб-программирования,
• встраиваемых систем (если С используется для микроконтроллеров, то JAVA – для мобильных телефонов, терминалов и т.п.),
• высоконагруженных систем с большим количеством пользователей (банковские программы, системы управления воздушным движением и т.п.).

Следует отличать спецификации языка Java и различные реализации JVM:

• Sun JDK (от компании Sun, ныне это Oracle),
• IBM JDK (продается за деньги),
• OpenJDK (абсолютно свободная)
• и т.п.

Рис. 12. Пример простой программы на JAVA.

Как видно на рис. 12, приходится писать много букв, чтобы выполнить простые действия. Java часто называют новым Коболом, так как она содержит те же негативные свойства, которые когда-то сделали Кобол плохим языком.

Тем не менее JAVA очень популярна, в частности, на ней написана клиентская часть операционной системы .

Lisp

• Он действительно завершает Lis t P rocessor (LisP);
• создан в 1958 году;
• создатели – Джон Маккарти;
• чистый функциональный язык, несмотря на довольно странный синтаксис;
• строго- и динамически- типизированный;
• как правило, интерпретируемый;
• нет доступа к памяти, автоматическая сборка мусора, которая ложится на интерпретатор, а не на виртуальную машину.

Используется для:

• научного программирования и исследований;
• искусственный интеллект – Lisp был создан в самом начале по поиску с интеллектом. В конце 1950-ых – начале 1960-ых в научных кругах было сильное ощущение, что вот-вот будет создан искусственный интеллект. Тогда считалось, что ключевыми особенностями искусственного интеллекта будет возможность оперировать естественным языком, текстом, читать, говорить и делать какие-то разумные вещи. Для обработки смысловых данных из текста был создан Lisp, он позволяет такие вещи делать хорошо;
• всего, чего угодно, но, как правило, используется не очень эффективно.

Язык Lisp, разработанный в 1958 году, претерпел массу изменений.

У него есть множество реализаций и диалектов:

• CommonLisp (создан в 1970-ых) – классическая реализация, которая считается основной;
• Scheme (схема) – упрощенный диалект, который некоторые вещи из CommonLisp выбрасывает и позволяет делать проще;
• Clojure – диалект Lisp в плане языка, но работает поверх JAVA-машины, то есть компилируется в байт-код и исполняется также, как будто это JAVA-программа.

Рис. 13. Программа на LISP: сортировка пузырьком

Python (Питон)

• Назван в честь британского шоу 1970-ых годов Monty Pynton’s Flying Circus (там старые шутки, но смешные)
• создан в 1991 году
• создатель – голландец Guido van Rossum
• мультипарадигменный язык, объектно-ориентированный, императивный, функциональный
• строго- и динамически-типизированный
• интерпретируемый, байт-компилируемый с виртуальной машиной (в зависимости от реализации)

Используется для:

• скриптового программирования
• веб-программирования
• научного программирования (имеются большие, сильные пакеты для работы с моделированием, с вероятностью, со статистикой и в других областях, которые объединяют в себе опыт, накопленный в других областях)

Python – спецификация языка. Существует несколько основных реализаций:

• CPython – основная (reference)
• Jython – поверх JVM
• PyPy – Python in Python («Питон на Питоне» работает быстрее и лучше, чем CPython и Jython)

Рис. 14. Программа на Python: сортировка пузырьком

У Python есть важная особенность – вместо скобочек (круглых, фигурных) для выделения блоков кода и структурных элементов используются отступы с помощью пробелов, что довольно необычно для всех языков. Кроме Python такой особенностью почти никто не обладает.

Выбор языка под задачу

Как выбрать язык под задачу, когда Вы знаете, что Вам нужно сделать, но не знаете на чем?

Важный совет: используйте то, на чем Вы умеете программировать. Это гораздо лучше, чем использовать то, на чем Вы НЕ умеете программировать.

Экосистема

Язык, который Вы хотите взять, не должен быть «голым» языком, у него должна быть экосистема, которая включает:

• средства разработки (удобное IDE)
• готовые библиотеки и фреймворки
• инструменты тестирования для запуска тест-кейсов: тестовые фреймворки и инструменты
• системы пакетирования и развертывания для того, чтобы написанный код можно было упаковать, куда-то выложить, чтобы другие могли легко воспользоваться. У языка Си нет такой возможности, а у языков Руби и Питон есть.
• коммьюнити. Не надо пользоваться мертвыми языками, какими бы классными они не были. Если не у кого спросить, Вы останетесь в полном тупике. Считается, что одни коммьюнити более дружелюбные, другие – менее. Например, коммьюнити Руби классное, а коммьюнити Java ужасное – там даже спрашивать ничего не надо.

Популярность

Сложно найти в команду людей, которые пишут код на редко используемом языке, к примеру на Eiffel. С другой стороны, на вакансию по мега-популярному языку JAVА, в котором порог входа низкий, набежит много народа, но будет непросто подобрать людей, которые пишут на нем действительно хорошо.

Чем популярнее язык, тем больше у него библиотек, коммьюнити, фреймворков и других вещей, которые нарастают сами по себе сверху.

Скорость обучения

Почти никто не знает язык до конца. По мере работы Вам потребуется учиться языку все дальше и дальше. Некоторые языки учатся легко, а какие-то очень плохо.

JAVA – язык простой в изучении и простой по возможностям, а дальше все строится не за счет языка, а за счет инструментов.

С++ выучить до конца невозможно, потому что там есть очень сложные вещи с кодогенерацией.

Нишевость языков

Конкретные языки лучше подходят для решения определенных нишевых задач.

Пример 1: веб приложение, которое

• взаимодействует с базой данных
• внутренний сервис в компании
• нужна быстрая разработка, потому что шеф очень просит.

Для такой задачи, скорее всего, подойдет Python или Ruby. Не надо это делать на JAVA

Пример 2: биллинговая система сотового оператора

• тысячи операций в секунду, масса различных платежей и переводов
• высокая надежность и отказоустойчивость
• гибкость в конфигурации, диагностика проблем

В этом случае наш выбор – Java, С++, Erlang – богатые языки с богатым инструментарием.

Пример 3: код бортовой ЭВМ для спутника

• ограниченные ресурсы (всего мегабайт памяти и очень низкая тактовая частота)
• жесткое реальное время, чтобы спутник не потерял ориентацию, не сломался и не взорвался
• строго известные задачи, нет никакой гибкости и нет настроек
• большое количество вычислений

Наш выбор – С и С-подобные языки (и даже ассемблер), потому что очень мало ресурсов и эти требования надо соблюсти.

Статья основана на видео:

Как правильно выбрать язык программирования – Иван Калинин

Видео снято в декабре 2014 года, тем не менее, вся информация актуальна и не имеет срока давности. Многие материалы с позиции сегодняшних реалий представляют несомненный интерес, например, о том, что ученые еще в конце 1950-ых – начале 1960-ых годов считали, что искусственный интеллект уже на пороге и с его помощью можно будет вот-вот работать на компьютере с естественным, обычным, человеческим языком.