Традиционные языки
Приведем с небольшими комментариями далеко не полный перечень традиционных языков.
1. FORTRAN. Патриарх среди языков программирования, постепенно вбирающий в себя новые веяния, но полностью сохраняющий преемственность в ее лучшем и худшем смысле. Сегодня FORTRAN — это эклектическое собрание как полезных, так и архаичных средств. Упоминая FORTRAN , мы имеем в виду язык, сформировавшийся в середине семидесятых, так называемый FORTRAN -77 (дальнейшие модификации уже не столь принципиальны). Модель вычислений языка FORTRAN в точности соответствует представлению о том, что нужно для реализации вычислительных алгоритмов и что можно реализовать на компьютерах традиционного типа, сложившемуся в 50-х гг. XX века. Таким образом, это наиболее последовательный пример традиционного языка.
Разработчики ранних версий языка FORTRAN не принимали в расчет полезности определения языка, независимого от системы программирования. И формальное определение языка, по существу, задавалось транслятором. В результате случайные решения, принятые в ранних трансляторах, последующие разработчики вынуждены сохранять на многие годы. Для этого языка такое положение дел объяснимо и простительно 3 Удивительно, что и сегодня, в XXI веке, появляются языки, зависимые от реализации, которые претендуют на универсальное применение (например, Delphi Object Pascal , C#, Java ). .
FORTRAN служит классическим примером языка со статическим определением памяти: еще на стадии трансляции точно устанавливается, где что лежит.
2. Algol 60. Язык, сформировавшийся как реализация идеи представления алгоритмов, одновременно понятного и для компьютеров, и для человека. Очень скоро утопичность идеи выяснилась, и Algol 60 4 До него был еще Algol 58, но лишь Algol 60 был утвержден в качестве стандарта и получил широкое распространение. Его часто называют в литературе просто Алгол . стал в глазах программистов-практиков 5 Прежде всего, физиков и американцев; европейцы, не являвшиеся физиками, приняли его хорошо. лишь более строгим, но зато более многословным, менее привычным и эффективным аналогом языка FORTRAN . На самом деле в Алголе появились принципиальные новшества, выгодно отличающие его от предшественника. Это, прежде всего, определение языка, не зависящее от транслятора, далее, структурность описания языка и определение действий абстрактного вычислителя на базе понятий из строгого описания языка.
В Алголе впервые предложена структурная организация контекстов выполнения конструкций, которая выводит вычислитель языка за рамки канона однородности и прямой произвольной индексной адресации памяти, — так называемая блочная структура программы. Тем самым была изобретена стековая дисциплина распределения памяти в рабочих программах. При таком распределении памяти место для понятий, описанных в некотором блоке, выделяется при входе в данный блок и освобождается после его завершения.
Стековая дисциплина с тех пор повсеместно используется при реализации языков программирования.
Хотя понятие структурного программирования еще не было осознано, в Algol 60 появилась вся необходимая база для него.
Не случайно именно Алгол стал отправной точкой развития большинства языков программирования, а также основой многих теоретических разработок, прояснивших языковые и программистские понятия. Появились и до эры персональных компьютеров были популярны вычислительные архитектуры, явно поддерживающие алголовскую организацию памяти. Наиболее известными из них являются машины фирмы Burroughs (США) и линия многопроцессорных вычислительных комплексов Эльбрус (СССР).
Таким образом, Algol 60 стал существенным шагом вперед, а в отношении концептуального единства он до сих пор остается непревзойденным среди традиционных языков.
3. Симула 67 характеризуется разработчиками как универсальный язык моделирования . Это, как и его предшественник Симула 1, — правильное расширение Algol 60 , а потому сохраняет его достоинства и недостатки. Впрочем, именно недостатки этой базы стали главной причиной того, что данные языки оказались недооценены практиками. Разработчики Симулы 67 показали, как нужно выражать программистский опыт в языковых формах: воплощать не конкретные решения, а содержательные сущности, их обобщающие. В результате новые для того времени конструкции, отражающие объектный взгляд на обрабатываемые данные, стали основой для перспективных методологий программирования , в частности для методологии объектно-ориентированного программирования.
4. PL/1. Этот язык разрабатывался как попытка объединения всего, что в принципе может потребоваться программисту. Неизвестно, так это или нет, но вполне правдоподобно, что число «1» в названии языка есть амбициозное «единственный», т. е. способный сделать бессмысленными любые другие языки программирования. Совсем не заботясь о чистоте объединения всех известных программистских средств, разработчики языка предложили изначально эклектичную коллекцию, которая лишь с натяжкой может быть названа системой. Непознаваемость языка отмечается многими критиками. По выражению Э. Дейкстры, PL/1 — это «рождественская елка», а не инструмент, который можно эффективно использовать. Разрозненность и несводимость к единым концепциям создает большие трудности и для реализации: системы программирования для PL/1 всегда выделяли некоторый диалект, по существу, определяя соответствующее подмножество средств, зависящее от транслятора.
5. Алгол 68 — язык программирования , который, как и PL/1 , претендовал на всеобщность, но уже на базе математического обобщения разрозненных средств программирования в традиционной модели вычислений. Можно сказать, что это PL/1 с элементами научности (С. Костер). Попытка распространения средств, хорошо себя зарекомендовавших в одной сфере, на уровень максимального обобщения в целом удалась, но разработчики зафиксировали в языковых формах лишь то, что уже было известно на момент появления проекта языка. По этой причине в Алголе 68 нет хороших средств поддержки модульного построения программ, в точном соответствии с традиционной архитектурой перерабатываемые данные не являются активными. К недостаткам языка следует отнести тяжеловесное формальное описание, совершенно недоступное для практического применения в качестве руководства для программиста 6 Такова цена, которую пришлось заплатить за полную формальную точность описания. . Основная заслуга разработчиков Алгола 68 в том, что они сумели реализовать на практике принцип обобщения без потерь, продемонстрировали продуктивность этого принципа. Наличие в данном курсе ссылок на фактически не используемый сейчас язык Алгол 68 объясняется тем, что в этом языке, несмотря на явные недостатки в форме описания языка, одновременно имелся ряд блестящих концептуально важных находок, таких, в частности, как система понятий, остающаяся до сего дня наиболее последовательной и строгой. Некоторые из концепций Алгола 68 были восприняты в языках C и Ada , но сама система была при этом утеряна. До сих пор в журнале » Communications of the ACM » периодически появляются комментарии к опубликованным статьям, озаглавленные приблизительно в следующем стиле: » Algol 68 ignorance considered harmful», сводящиеся к тому, что очередные «новые» предложения являются лишь ухудшенной версией того, что уже давно было реализовано в Алголе 68 .
Одной из побудительных причин создания языка стало осознание стройной концепции системы типов, вычисляемых статически, т. е. во время трансляции программы.
Базовая машина допускает произвольную трактовку смысла хранимых значений (принцип однородности памяти), но для человека смысл значений первичен, поэтому в программе нужно фиксировать не только вычисления, но и типы значений. Появляется возможность смыслового контроля программы, отделенного от обработки данных. Для этого нужно строго определить типы и дать точные механизмы построения одних типов через другие. Такое определение позволяет, не зная конкретных значений переменных, входящих в выражение , определять тип выражения. В результате целый ряд содержательных потенциальных ошибок в программе может быть выявлен уже при трансляции. Но в Алголе 68 эта концепция была недостаточно хорошо реализована.