Обзор языков программирования: общие и специализированные.

Введение

Язык программирования, используемый во многих областях применения.
В компьютерном программном обеспечении язык программирования общего назначения (GPL) — это язык программирования для разработки программного обеспечения в широком спектре областей. В отличие от него, язык программирования, специфичный для конкретной области (DSL), используется в пределах определенной сферы. Например, Python является GPL, а SQL — DSL для работы с реляционными базами данных.

История

Ранние языки программирования были разработаны для научных вычислений (численных расчетов) или коммерческой обработки данных, как и компьютерное оборудование. Научные языки, такие как Fortran и Algol, поддерживали вычисления с плавающей точкой и многомерные массивы, в то время как бизнес-языки, такие как COBOL, поддерживали форматы файлов с фиксированными полями и записи данных. Гораздо менее широко использовались специализированные языки, такие как IPL V и LISP для обработки символических списков; COMIT для манипулирования строками; APT для станков с числовым программным управлением. Системное программирование, требующее манипулирования указателями, обычно выполнялось на языке ассемблера, хотя JOVIAL использовался для некоторых военных приложений. IBM System/360, представленный в 1964 году, был разработан как единая аппаратная архитектура, поддерживающая как научные, так и коммерческие приложения, и IBM разработала PL/I для него как единый язык общего назначения, поддерживающий научное, коммерческое и системное программирование. Фактически, подмножество PL/I использовалось в качестве стандартного языка системного программирования для операционной системы Multics. С появлением PL/I различие между научными и коммерческими языками программирования стало менее выраженным, большинство языков поддерживают основные функции, необходимые для обоих, а обработка специальных форматов файлов в значительной степени делегирована специализированным системам управления базами данных. Многие специализированные языки также были разработаны, начиная с 1960-х годов: GPSS и Simula для дискретного моделирования; MAD, BASIC, Logo и Pascal для обучения программированию; C для системного программирования; JOSS и APL\360 для интерактивного программирования. Язык программирования может быть создан для конкретной задачи, но использоваться за пределами этой исходной области и, следовательно, считаться языком программирования общего назначения. Например, COBOL, Fortran и Lisp были созданы как DSL (для бизнес-обработки, численных расчетов и символьной обработки), но со временем стали GPL. Обратно, язык может быть разработан для общего использования, но применяться только в конкретной области на практике. Язык программирования, который хорошо подходит для решения проблемы, будь то язык общего назначения или DSL, должен минимизировать уровень необходимой детализации, оставаясь при этом достаточно выразительным в данной предметной области. Как следует из названия, язык общего назначения является "общим", поскольку он не может обеспечить поддержку специфической нотации предметной области, в то время как DSL могут быть разработаны в различных проблемных доменах для решения этой задачи. В то время как DSL обычно меньше, чем GPL, поскольку они предлагают меньший диапазон обозначений и абстракций, некоторые DSL фактически содержат целый GPL в качестве подязыка. В этих случаях DSL могут предложить выразительную силу, специфичную для предметной области, наряду с выразительной силой GPL. Языки программирования общего назначения все являются Тьюринг-полными, что означает, что они теоретически могут решить любую вычислительную задачу. Языки, специфичные для предметной области, часто также являются Тьюринг-полными, но не всегда.

Early programming languages were designed for scientific computing (numerical calculations) or commercial data processing, as was computer hardware. Scientific languages such as Fortran and Algol supported floating point calculations and multidimensional arrays, while business languages such as COBOL supported fixed field file formats and data records. Much less widely used were specialized languages such as IPL V and LISP for symbolic list processing; COMIT for string manipulation; APT for numerically controlled machines. Systems programming requiring pointer manipulation was typically done in assembly language, though JOVIAL was used for some military applications. IBM's System/360, announced in 1964, was designed as a unified hardware architecture supporting both scientific and commercial applications, and IBM developed PL/I for it as a single, general purpose language that supported scientific, commercial, and systems programming. Indeed, a subset of PL/I was used as the standard systems programming language for the Multics operating system. Since PL/I, the distinction between scientific and commercial programming languages has diminished, with most languages supporting the basic features required by both, and much of the special file format handling delegated to specialized database management systems. Many specialized languages were also developed starting in the 1960s: GPSS and Simula for discrete event simulation; MAD, BASIC, Logo, and Pascal for teaching programming; C for systems programming; JOSS and APL\360 for interactive programming. A programming language may be created for a specific task, but used beyond that original domain and thus be considered a general purpose programming language. For example, COBOL, Fortran, and Lisp were created as DSLs (for business processing, numeric computation, and symbolic processing), but became GPL's over time. Inversely, a language may be designed for general use but only applied in a specific area in practice. A programming language that is well suited for a problem, whether it be general purpose language or DSL, should minimize the level of detail required while still being expressive enough in the problem domain. As the name suggests, general purpose language is "general" in that it cannot provide support for domain specific notation while DSLs can be designed in diverse problem domains to handle this problem. While DSLs are usually smaller than GPL in that they offer a smaller range of notations of abstractions, some DSLs actually contain an entire GPL as a sublanguage. In these instances, the DSLs are able to offer domain specific expressive power along with the expressive power of GPL. General Purpose programming languages are all Turing complete, meaning that they can theoretically solve any computational problem. Domain specific languages are often similarly Turing complete but are not exclusively so.

Преимущества и недостатки

Программисты чаще используют языки программирования общего назначения. Согласно исследованию, C, Python и Java были наиболее часто используемыми языками программирования в 2021 году. Одним из аргументов в пользу использования языков программирования общего назначения вместо специализированных языков является то, что с этими языками знакомо большее количество людей, что избавляет от необходимости изучать новый язык. Кроме того, для многих задач (например, статистический анализ, машинное обучение и т. д.) существуют тщательно протестированные и оптимизированные библиотеки. Теоретически, наличие этих библиотек должно сближать языки общего назначения и специализированные языки. В отличие от этого, C находит применение в различных областях вычислений, таких как операционные системы, драйверы устройств, прикладное программное обеспечение и встраиваемые системы. C подходит для использования в различных областях благодаря своей универсальности. Он обеспечивает лаконичность, управление потоком выполнения, структуры данных и богатый набор операторов, но не ограничивает пользователей каким-либо конкретным контекстом использования. В результате, хотя изначально его создатели использовали для переписывания ядра операционной системы Unix, он был легко адаптирован для разработки приложений, встраиваемых систем (например, программирования микропроцессоров), видеоигр (например, Doom) и так далее. Сегодня C остается одним из самых популярных и широко используемых языков программирования.