Язы́к программи́рования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.
Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало более двух с половиной тысяч языков программирования. [1] Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.
Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования. К наиболее распространённым утверждениям, признаваемым большинством разработчиков, относятся следующие:
· Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.
Создаем свой ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ. Лексер, Парсер, Абстрактное синтаксическое дерево (AST)
· Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Можно обобщить определение «языков программирования» — это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.
· Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулированияструктурами данных и управления процессом вычислений.
· Системой программирования называется комплекс программ, предназначенный для автоматизации программирования задач на ЭВМ. Система программирования освобождает проблемного пользователя или прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном для него языке машинных команд и предоставляют им возможность использовать специальные языки более высокого уровня. Для каждого из таких языков, называемых входными или исходными, система программирования имеет программу, осуществляющую автоматический перевод (трансляцию) текстов программы с входного языка на язык машины. Обычно система программирования содержит описания применяемых языков программирования, программы-трансляторы с этих языков, а также развитую библиотеку стандартных подпрограмм. Важно различать язык программирования и реализацию языка.
Язык – это набор правил, определяющих систему записей, составляющих программу, синтаксис и семантику используемых грамматических конструкций.
Реализация языка – это системная программа, которая переводит (преобразует) записи на языке высокого уровня в последовательность машинных команд.
Имеется два основных вида средств реализации языка: компиляторы и интерпретаторы.
Компилятор транслирует весь текст программы, написанной на языке высокого уровня, в ходе непрерывного процесса. При этом создается полная программа в машинных кодах, которую затем ЭВМ выполняет без участия компилятора.
Winderton / Написал несколько Языков Программирования, вот что я узнал
Интерпретатор последовательно анализирует по одному оператору программы, превращая при этом каждую синтаксическую конструкцию, записанную на языке высокого уровня, в машинные коды и выполняя их одна за другой. Интерпретатор должен постоянно присутствовать в зоне основной памяти вместе с интерпретируемой программой, что требует значительных объемов памяти.
Следует заметить, что любой язык программирования может быть как интерпретируемым, так и компилируемым, но в большинстве случаев у каждого языка есть свой предпочтительный способ реализации. Языки Фортран, Паскаль в основном компилируют; язык Ассемблер почти всегда интерпретирует; языки Бейсик и Лисп широко используют оба способа.
Основным преимуществом компиляции является скорость выполнения готовой программы. Интерпретируемая программа неизбежно выполняется медленнее, чем компилируемая, поскольку интерпретатор должен строить соответствующую последовательность команд в момент, когда инструкция предписывает выполнение.
В то же время интерпретируемый язык часто более удобен для программиста, особенно начинающего. Он позволяет проконтролировать результат каждой операции. Особенно хорошо такой язык подходит для диалогового стиля разработки программ, когда отдельные части программы можно написать, проверить и выполнить в ходе создания программы, не отключая интерпретатора.
По набору входных языков различают системы программирования одно- и многоязыковые. Отличительная черта многоязыковых систем состоит в том, что отдельные части программы можно составлять на разных языках и помощью специальных обрабатывающих программ объединять их в готовую для исполнения на ЭВМ программу.
Для построения языков программирования используется совокупность общепринятых символов и правил, позволяющих описывать алгоритмы решаемых задач и однозначно истолковывать смысл созданного написания. Основной тенденцией в развитии языков программирования является повышение их семантического уровня с целью облегчения процесса разработки программ и увеличения производительности труда их составителей.
По структуре, уровню формализации входного языка и целевому назначению различают системы программирования машинно-ориентированные и машинно-независимые.
Машинно-ориентированные системы программирования имеют входной язык, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно-ориентированные системы позволяют использовать все возможности и особенности машинно-зависимых языков:
- высокое качество создаваемых программ;
- возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;
- предсказуемость объектного кода и заказов памяти;
- для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;
- трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;
- низкая скорость программирования;
- невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.
Машинно-ориентированные системы по степени автоматического программирования подразделяются на классы:
1.Машинный язык. В таких системах программирования отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный Язык (далее МЯ), ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным. Однако, некоторые семейства ЭВМ (например, ЕС ЭВМ, IBM/370/ и др.) имеют единый МЯ для ЭВМ разной мощности. В команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции. В новых моделях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно-аппаратным путем реализовывать более сложные команды, приближающиеся по своим функциональным действиям к операторам алгоритмических языков программирования.
3.Автокоды. Существуют системы программирования, использующие языки, которые включают в себя все возможности ЯСК, посредством расширенного введения макрокоманд – они называются Автокоды. В различных программах встречаются некоторые достаточно часто использующиеся командные последовательности, которые соответствуют определенным процедурам преобразования информации.
Эффективная реализация таких процедур обеспечивается оформлением их в виде специальных макрокоманд и включением последних в язык программирования, доступный программисту. Макрокоманды переводятся в машинные команды двумя путями – расстановкой и генерированием.
В постановочной системе содержатся «остовы» – серии команд, реализующие требуемую функцию, обозначенную макрокомандой. Макрокоманды обеспечивают передачу фактических параметров, которые в процессе трансляции вставляются в «остов» программы, превращая её в реальную машинную программу.
В системе с генерацией имеются специальные программы, анализирующие макрокоманду, которые определяют, какую функцию необходимо выполнить и формируют необходимую последовательность команд, реализующих данную функцию. Обе указанных системы используют трансляторы с ЯСК и набор макрокоманд, которые также являются операторами автокода. Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр., как правило, составлены на языках типа Ассемблер.
4.Макрос. В таких системах язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму – называется Макрос (средство замены). В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы.
Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макросопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов – выдача выходного текста. Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными.
Машинно-независимые системы программирования – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ.
В таких системах программы, составляемые языках, имеющих название высокоуровневых языков программирования, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка (задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ. Таким образом, командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.
В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования нужно иметь следующие компоненты.
1.Текстовый редактор. Специализированные текстовые редакторы, ориентированные на конкретный язык программирования, необходимы для получения файла с исходным текстом программы, который содержит набор стандартных символов для записи алгоритма.
2.Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в машинный код. Исходный текст программы состоит, как правило, из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем требуется объединить в одно целое. Кроме того, системы программирования, как правило, включают в себя библиотеки стандартных подпрограмм. Стандартные подпрограммы имеют единую форму обращения, что создает возможности автоматического включения таких подпрограмм в вызывающую программу и настройки их параметров.
3.Объектный код модулей и подключенные к нему стандартные функции обрабатывает специальная программа – редактор связей. Данная программа объединяет объектные коды с учетом требований операционной системы и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код для конкретной платформы. Исполнимый код это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютер, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась.
4. В современных системах программирования имеется еще один компонент – отладчик, который позволяет анализировать работу программы во время ее исполнения. С его помощью можно последовательно выполнять отдельные операторы исходного текста последовательно, наблюдая при этом, как меняются значения различных переменных.
5. В последние несколько лет в программировании (особенно для операционной среды Windows) наметился так называемый визуальный подход. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, свойства и поведение которых настраиваются с помощью специальных редакторов. Таким образом, происходит переход от языков программирования системного уровня к языкам сценариев.
Эти языки создавались для различных целей, что обусловило ряд фундаментальных различий между ним. Системные разрабатывались для построения структур данных и алгоритмов “с нуля”, начиная от таких примитивных элементов, как слово памяти компьютера. В отличие от этого, языки описания сценариев создавались для связывания готовых программ.
Их применение подразумевает наличие достаточного ассортимента мощных компонентов, которые требуется только объединить друг с другом. Языки системного уровня используют строгий контроль типов данных, что помогает разработчикам приложении справляться со сложными задачами. Языки описания сценариев не используют понятие типа, что упрощает установление связей между компонентами, а также ускоряет разработку прикладных систем.
Языки описания сценариев основаны на несколько другом наборе компромиссов, чем языки системного уровня. В них скорость исполнения и строгость контроля типов ставятся в шкале приоритетов на более низкое место, но зато выше цениться производительность труда программиста и повторное использование. Это соотношение ценностей оказывается все более обоснованным по мере того, как компьютеры становятся быстродействующими и менее дорогими, чего нельзя сказать о программистах. Языки системного программирования хорошо подходят для создания компонентов, где основная сложность заключена в реализации алгоритмов и структур данных, тогда как языки описания сценариев лучше приспособлены для построения приложении из готовых компонентов, где сложность состоит в налаживании межкомпонентных связей. Задачи последнего рода получают все большее распространение, так что роль языков описания сценариев будет возрастать.
Источник: mydocx.ru
Знакомство с IDE.
Python – один из популярных языков программирования высокого уровня, созданный в 1991 году программистом . Python универсальный язык программирования, используемый в различных сферах, включая разработку веб-сайтов и искусственный интеллект.
– это упорядоченный набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения им результата или решения поставленной задачи.
– это последовательность инструкций, предназначенных для исполнения компьютером и написанная на одном из языков программирования.
(IDE) – это программная настройка, которая помогает программисту разрабатывать программное обеспечение.
языка программирования – набор символов, которые могут использоваться для создания программы. языка программирования – это набор правил языка, который должен соблюдаться при написании программы.
Программа на Python пишется на языке похожем на английский, но компьютер может понимать только двоичный (машинный) код
– специальная программа, преобразующая программный код с данного языка программирования в машинный код.
– это величины, которые могут принимать различные значения во время выполнения программы. Имена переменных могут содержать только латинские и знак подчеркивания. Причем на первом месте обязательно должна стоять . срочно 57 баллов
Источник: znanija.org
Основные понятия языка
Аннотация: Вводятся базовые для всего дальнейшего изложения понятия: из каких простейших «кирпичиков» состоят все тексты на языке программирования, что понимают под типом данных, какие встроенные типы данных есть в языке C++.
Предисловие
Этот курс лекций построен на основе учебника автора «C/C++. Программирование на языке высокого уровня » [18], который выпускается издательством ПИТЕР с 2001 года по настоящее время. Учебнику был присвоен гриф Министерства образования Российской Федерации, он входит в списки рекомендуемой литературы во многих вузах России и ближнего зарубежья. Материалы учебника, вошедшие в этот курс, подверглись частичному обновлению и переработке. В 2010 году учебник был удостоен премии Правительства Санкт-Петербурга «За выдающиеся достижения в сфере высшего и профессионального образования» в составе учебно-методического комплекса по языкам программирования.
В этот комплекс входят также практикум по C/C++ [19] и учебники по языкам C# и Паскаль [20, построенные по единому принципу. Соответствующие учебные курсы можно найти на этом сайте. В комплекс входит более 250 индивидуальных вариантов заданий на лабораторные работы в расчете на учебную группу из 20 человек (все варианты можно найти в учебнике [18]) и более 1000 тестовых вопросов. Преподавателям будут полезны презентации лекций. На сайте интернет-школы программирования http://ips.ifmo.ru можно проверить правильность выполнения некоторых лабораторных работ с помощью системы автоматического тестирования программ.
Целью этого курса является краткое и четкое изложение основных особенностей языка С++ в соответствии со стандартом ISO / IEC 14882 (2003). Для написания программ во время обучения вы можете использовать, например, компилятор gcc или среду Microsoft Visual C++ 2005 Express Edition . Эти программные продукты распространяются бесплатно и достаточно хорошо поддерживают стандарт.
Состав языка
Презентацию к лекции Вы можете скачать здесь.
В тексте на любом естественном языке можно выделить четыре основных элемента: символы, слова, словосочетания и предложения. Подобные элементы содержит и язык программирования , только слова называют лексемами (элементарными конструкциями), словосочетания — выражениями, а предложения — операторами.
Алфавит языка
Все тексты на языке пишутся с помощью его алфавита. Алфавит C++ включает:
- прописные и строчные латинские буквы и символ подчеркивания (_), который употребляется наряду с буквами;
- арабские цифры от 0 до 9;
- специальные символы, например +, *, < и набор символов реализации » — все множество символов, доступных на данном компьютере. Этот набор содержит базовый набор в качестве подмножества .
Из символов базового набора составляются лексемы языка и директивы препроцессора. Символы из набора реализации используются для написания комментариев. Компилятор комментарии игнорирует.
Лексемы
Существуют следующие виды лексем:
- имена (идентификаторы);
- ключевые слова;
- знаки операций;
- разделители;
- литералы (константы).
Границы лексем определяются другими лексемами , такими, как разделители или знаки операций.
Лексемы языка программирования аналогичны словам естественного языка. Например, лексемами являются константа 128 (но не ее часть 12), имя Vasia , ключевое слово goto и знак операции сложения +. Из лексем составляются выражения и операторы.
- Выражение задает правило вычисления некоторого значения. Например, выражение a + b задает правило вычисления суммы величин a и b .
- Оператор задает законченное описание некоторого действия.
Операторы делят на исполняемые и неисполняемые, простые и составные. Исполняемые операторы задают действия над данными. Неисполняемые операторы служат для описания данных, поэтому их часто называют операторами описания или просто описаниями. Например, int a ; — это оператор описания целочисленной переменной a .
Составной оператор или блок — это группа операторов, заключенная в фигурные скобки . Блоки могут быть вложенными.
Каждый элемент языка определяется синтаксисом и семантикой. Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка , а семантика определяет их смысл и правила использования.
Объединенная единым алгоритмом совокупность описаний и операторов образует программу.
Путь от текста программы к исполняемому коду
Чтобы выполнить программу, требуется перевести ее на язык, понятный процессору — в машинные коды. Этот процесс состоит из нескольких этапов.
Сначала исходный текст программы обрабатывается препроцессором . Он разыскивает в тексте программы «свои» директивы (инструкции, команды), которые начинаются с символа # («решетка»), и выполняет их. Директивы препроцессора позволяют вставить в программу тексты из других файлов, исключить из процесса компиляции фрагменты кода или выполнить замену одних фрагментов другими.
Обработанный препроцессором текст программы (в стандарте С++ он называется «единица компиляции «) передается компилятору, который выполняет лексический и синтаксический анализ . На фазе лексического анализа лексический анализатор ( сканер ) последовательно просматривает поступающий на его вход поток символов, составляющих исходный текст программы, и выделяет допустимые лексемы . Их границы определяются по разделителям, пробельным символам и другим лексемам.
На фазе синтаксического анализа синтаксический анализатор (парсер) на основе грамматики языка распознает построенные из лексем выражения и операторы. При этом выявляются синтаксические ошибки . Выполняется также семантический анализ, целью которого также является обнаружение разного рода смысловых ошибок (например, таких, как повторное описание переменной ) .
Если ошибок в программе не обнаружено, выполняется фаза генерации кода.Конкретный вид кода зависит от того, приложение какого типа мы создаем: Windows или . NET . Если это обычное приложение Windows , то строится объектный модуль — заготовка исполняемой программы в машинных кодах. Для приложения . NET формируется код на системно-независимом языке CIL .
Дальнейшая судьба этого кода также зависит от типа создаваемого приложения. Для обычного приложения Windows компоновщик (синонимы — линкер, редактор связей ) формирует исполняемый модуль программы, подключая к объектному модулю другие объектные модули, в том числе содержащие элементы стандартных библиотек , которые используются в любой программе (например, для выполнения вывода на экран). Если программа состоит из нескольких исходных файлов, они компилируются по отдельности и объединяются на этапе компоновки . Исполняемый модуль имеет расширение . exe и запускается на выполнение обычным образом.
Приложение . NET собирается в сборку компоновщиком сборки и запускается на выполнение под управлением виртуальной машины CLR . При создании . NET -приложений также имеется возможность компилировать отдельно несколько модулей программы, собирая их потом в одну сборку .
Описание синтаксических конструкций
Для описания языка здесь используется неформальный способ, при котором необязательные части синтаксических конструкций заключаются в квадратные скобки, текст, который необходимо заменить конкретным значением, пишется по-русски, а выбор одного из нескольких элементов обозначается вертикальной чертой. Например:
Фигурные скобки используются для группировки элементов, из которых требуется выбрать только один.
Рассмотрим лексемы языка С++ .
Имена (идентификаторы)
Идентификатор — это имя программного объекта. В идентификаторе могут использоваться латинские буквы, цифры и знак подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются. Первым символом идентификатора может быть буква или знак подчеркивания.
Длина идентификатора по стандарту не ограничена. Идентификатор создается на этапе объявления переменной , функции, типа и т.п., после этого его можно использовать в последующих операторах программы. При выборе идентификатора необходимо иметь в виду следующее:
- идентификатор не должен совпадать с ключевыми словами и именами используемых стандартных объектов языка;
- не рекомендуется начинать идентификаторы с символа подчеркивания;
- на идентификаторы, используемые для определения внешних переменных , налагаются ограничения компоновщика.
Не жалейте времени на придумывание подходящих имен. Имя должно отражать смысл хранимой величины, отвечать принятой нотации , быть легко распознаваемым и, желательно, не содержать символов, которые можно перепутать друг с другом, например, 1, l и I (единица, строчная L и прописная i ).
Источник: intuit.ru