Языки программирования четвертого поколения (4GL)

Введение

Группа языков программирования

Язык программирования четвертого поколения (4GL) — это язык программирования высокого уровня, относящийся к классу языков, задуманных как развитие языков программирования третьего поколения (3GL). Каждое поколение языков программирования стремится обеспечить более высокий уровень абстракции от внутренних деталей компьютерного оборудования, делая язык более удобным для программиста, мощным и универсальным. Хотя определение 4GL менялось со временем, его можно охарактеризовать как работу преимущественно с большими объемами информации одновременно, а не с отдельными битами и байтами. Языки, позиционируемые как 4GL, могут поддерживать управление базами данных, генерацию отчетов, математическую оптимизацию, разработку графических интерфейсов или веб-разработку. Некоторые исследователи считают, что 4GL являются подмножеством предметно-ориентированных языков. Концепция 4GL разрабатывалась с 1970-х по 1990-е годы, во многом совпадая с развитием 3GL, при этом 4GL определялись как "непроцедурные" или "языки, генерирующие программы", в отличие от 3GL, которые являются алгоритмическими или процедурными языками. В то время как 3GL, такие как C, C++, C#, Java и JavaScript, остаются популярными для широкого спектра задач, 4GL в их первоначальном определении нашли применение в основном для работы с базами данных, отчетами и веб-сайтами. Некоторые продвинутые 3GL, такие как Python, Ruby и Perl, объединяют некоторые возможности 4GL в среде 3GL общего назначения, а библиотеки с функциями, аналогичными 4GL, были разработаны как дополнения к большинству популярных 3GL, создавая языки, представляющие собой смесь 3GL и 4GL, что стирает границы между ними. В 1980-х и 1990-х годах предпринимались попытки разработать языки программирования пятого поколения (5GL).

История

Хотя термин 4GL ранее использовался в статьях и обсуждениях, он был впервые формально введен Джеймсом Мартином в его книге 1981 года «Разработка приложений без программистов» для обозначения непроцедурных языков спецификаций высокого уровня. Ранние 4GL в зачаточной форме были реализованы в продукте Informatics MARK IV (1967) и в системе MAPPER компании Sperry (1969 год – внутреннее использование, выпуск 1979 года). Существует несколько причин появления и сохраняющегося интереса к «4GL». Термин применим к широкому спектру программных продуктов, а также к подходу, ориентированному на расширенные семантические свойства и возможности реализации. Подобно тому, как 3GL предоставило программисту больше возможностей, 4GL открыло среду разработки для более широкой аудитории. Ранняя схема ввода данных для 4GL поддерживала ввод данных в пределах 72 символов на перфокарте (8 байт использовалось для последовательности), при этом метка карты определяла тип или функцию. При умелом использовании нескольких карт колода 4GL могла обеспечить широкий спектр возможностей обработки и отчетности, в то время как эквивалентная функциональность, реализованная на 3GL, могла потребовать, возможно, целую коробку или больше перфокарт. Формат в 72 символа сохранялся некоторое время по мере развития аппаратного обеспечения, увеличения объема памяти и появления терминальных интерфейсов. Несмотря на свои ограничения, этот подход поддерживал высокосложные приложения. По мере совершенствования интерфейсов, увеличения длины операторов и внедрения обработки входных данных на основе грамматики, возможности расширялись. Пример этого описан на странице Nomad. Другой пример возможностей Nomad проиллюстрирован Николасом Роулингсом в его комментариях для Музея истории компьютеров о NCSS (см. ссылку ниже). Он сообщает, что Джеймс Мартин попросил Роулингса найти решение для стандартной задачи, которую Мартин назвал «Проблемой инженера»: «предоставлять 6%-е повышение инженерам, средний рейтинг работы которых составлял 7 или выше». Мартин предоставил «дюжину страниц COBOL, а затем всего одну-две страницы Mark IV из Informatics». Роулингс предложил следующее единственное утверждение, выполняющее операцию над набором данных за один проход.

Though used earlier in papers and discussions, the term 4GL was first used formally by James Martin in his 1981 book Application Development Without Programmers to refer to non procedural, high level specification languages. In some primitive way, early 4GLs were included in the Informatics MARK IV (1967) product and Sperry's MAPPER (1969 internal use, 1979 release). The motivations for the '4GL' inception and continued interest are several. The term can apply to a large set of software products. It can also apply to an approach that looks for greater semantic properties and implementation power. Just as the 3GL offered greater power to the programmer, so too did the 4GL open up the development environment to a wider population. The early input scheme for the 4GL supported entry of data within the 72 character limit of the punched card (8 bytes used for sequencing) where a card's tag would identify the type or function. With judicious use of a few cards, the 4GL deck could offer a wide variety of processing and reporting capability whereas the equivalent functionality coded in a 3GL could subsume, perhaps, a whole box or more of cards. The 72 character format continued for a while as hardware progressed to larger memory and terminal interfaces. Even with its limitations, this approach supported highly sophisticated applications. As interfaces improved and allowed longer statement lengths and grammar driven input handling, greater power ensued. An example of this is described on the Nomad page. Another example of Nomad's power is illustrated by Nicholas Rawlings in his comments for the Computer History Museum about NCSS (see citation below). He reports that James Martin asked Rawlings for a Nomad solution to a standard problem Martin called the Engineer's Problem: "give 6% raises to engineers whose job ratings had an average of 7 or better." Martin provided a "dozen pages of COBOL, and then just a page or two of Mark IV, from Informatics." Rawlings offered the following single statement, performing a set at a time operation

На развитие 4GL повлияло несколько факторов, при этом ограничения аппаратного и программного обеспечения играли значительную роль. Когда 4GL было впервые представлено, разнообразие аппаратных средств и операционных систем требовало разработки специализированной поддержки приложений, адаптированной к конкретной системе, для обеспечения продаж. Одним из примеров является система MAPPER, разработанная компанией Sperry. Несмотря на свои корни в прошлом, система оказалась успешной во многих приложениях и была портирована на современные платформы. Последняя версия встроена в предложение BIS компании Unisys. MARK IV теперь известен как VISION:BUILDER и предлагается компанией Computer Associates. Железная дорога Santa Fe использовала MAPPER для разработки системы в проекте, который стал ранним примером 4GL, быстрого прототипирования и программирования пользователями. Идея заключалась в том, что обучить специалистов по железным дорогам использованию MAPPER было проще, чем обучать программистов «тонкостям железнодорожных операций». Одним из ранних (и переносимых) языков, обладающих свойствами 4GL, был Ramis, разработанный Джеральдом К. Коэном в Mathematica, компании, занимающейся разработкой математического программного обеспечения. Коэн покинул Mathematica и основал Information Builders для создания аналогичного 4GL, ориентированного на отчетность, под названием FOCUS. Более поздние типы 4GL связаны с системами управления базами данных и значительно отличаются от более ранних типов в использовании методов и ресурсов, которые стали результатом общего прогресса в области вычислительной техники с течением времени. Интересным аспектом развития 4GL стало осознание того, что графические интерфейсы и связанные с ними рассуждения, выполняемые пользователем, формируют «язык», который недостаточно изучен.

Среда с низким уровнем кода

В двадцать первом веке системы 4GL стали появляться как среды или платформы с низким уровнем кодирования, предназначенные для решения задачи быстрой разработки приложений в сжатые сроки. Поставщики часто предлагают готовые примеры систем, такие как CRM, управление контрактами и отслеживание ошибок, на основе которых можно осуществлять разработку с минимальным объемом программирования.