Программирование

Важность этих языков частично объясняется тем, что они широко используются (а в некоторых случаях используются и ныне), а частично тем, что они стали предшественниками важных современных языков, причем часто наследники имели те же имена. Этот раздел посвящен трем ранним языкам — Fortran, COBOL и Lisp, — ставшим прародителями большинства современных языков программирования.

22.2.2.1. Язык программирования Fortran

  Появление языка Fortran в 1956 году, вероятно, является наиболее значительным событием в истории языков программирования. Fortran — это сокращение словосочетания “Formula Translation”[9]. Его основная идея заключалась в генерации эффективного машинного кода, ориентированного на людей, а не на машины. Система обозначений, принятая в языке Fortran, напоминала систему, которой пользовались ученые и инженеры, решающие математические задачи, а не машинные инструкции (тогда лишь недавно появившиеся) электронных компьютеров.

С современной точки зрения язык Fortran можно рассматривать как первую попытку непосредственного представления предметной области в коде. Он позволял программистам выполнять операции линейной алгебры точно так, как они описаны в учебниках. В языке Fortran есть массивы, циклы и стандартные математические формулы (использующие стандартные математические обозначения, такие как x+y и sin(x)). Язык содержал стандартную библиотеку математических функций, механизмы ввода-вывода, причем пользователь мог самостоятельно определять дополнительные функции и библиотеки.

Система обозначений была достаточно машинно-независимой, так что код на языке Fortran часто можно было переносить из одного компьютера в другой с минимальными изменениями. Это было огромное достижение в то время. По этим причинам язык Fortran считается первым высокоуровневым языком программирования.

Считалось важным, чтобы машинный код, сгенерированный на основе исходного кода, написанного на языке Fortran, был как можно ближе к оптимальному с точки зрения эффективности: машины были огромными и чрезвычайно дорогими (во много раз больше зарплаты коллектива программистов), удивительно (по современным меркам) медленными (около 100 тыс. операций в секунду) и имели абсурдно малую память (8 K). Однако люди умудрялись втискивать в эти машины полезные программы, и это ограничивало применение улучшенной системы обозначений (ведущее к повышению производительности работы программиста и усилению переносимости программ).

Язык Fortran пользовался огромным успехом в области научных и инженерных вычислений, для которых он собственно и предназначался. С момента своего появления он постоянно эволюционировал. Основными версиями языка Fortran являются версии II, IV, 77, 90, 95 и 03, причем до сих пор продолжаются споры о том, какой из языков сегодня используется чаще: Fortran77 или Fortran90.

Первое определение и реализация языка Fortran были выполнены коллективом сотрудников компании IBM под руководством Джона Бэкуса (John Backus): “Мы не знали, чего хотели и как это сделать. Язык просто вырастал”. Что они могли знать? До сих пор никто ничего подобного не делал, но постепенно они разработали или открыли основную структуру компилятора: лексический, синтаксический и семантический анализ, а также оптимизацию. И по сей день язык Fortran является лидером в области оптимизации математических вычислений. Среди открытий, появившихся после языка Fortran, была система обозначений для специальной грамматики: форма Бэкуса–Наура (Backus-Naur Form — BNF). Впервые она была использована в языке Algol-60 (см. раздел 22.2.3.1) и в настоящее время используется в большинстве современных языков. Мы использовали вариант формы BNF в нашей грамматике, описанной в главах 6 и 7.

  Много позже Джон Бэкус стал основоположником новой области языков программирования (функционального программирования), опирающейся на математический подход к программированию в отличие от машинно-ориентированного подхода, основанного на чтении и записи содержимого ячеек памяти. Следует подчеркнуть, что в чистой математике нет понятия присваивания и даже оператора. Вместо этого вы “просто” указываете, что должно быть истинным в определенных условиях. Некоторые корни функционального программирования уходят в язык Lisp (см. раздел 22.2.2.3), а другие идеи функционального программирования отражены в библиотеке STL (см. главу 21).

Ссылки

Backus, John. “Can Programming Be Liberated from the von Neumann Style?” Communications of the ACM, 1977. (Его лекция по случаю присуждения премии Тьюринга.)

Backus, John. “The History of FORTRAN I, II, and III.” ACM SIGPLAN Notices, Vol. 13 No. 8, 1978. Special Issue: History of Programming Languages Conference.

Hutton, Graham. Programming in Haskell. Cambridge University Press, 2007. ISBN 0521692695.

ISO/IEC 1539. Programming Languages — Fortran. (The “Fortran 95” standard.)