Языки программирования

Алгоритмические: Pascal, C++, Java, C#
Языки описания данных: XML, XAML, JSON, HTML, DDL SQL

Алгоритмические языки, конечно, тоже умеют описывать данные, но в основном предназначены для создания больших и сложных программ, которые описывают действия, то есть алгоритмы.

Языки же описания данных предназначены только для описания данных для разных типов приложений. Эти языки можно считать необходимой нагрузкой к обычным алгоритмическим языкам. Например, если вы учите JavaScript для разработки веб-приложений, то скорее всего вам придется также изучить и синтаксис каскадных таблиц стилей CSS и язык описания данных JSON, в формате которого удобно передавать данные между веб-сервером и клиентом.

Или, например, язык работы с базами данных SQL, по сути является языком для обработки и получения данных, но также включает в себя раздел Data Definition Language или Язык Описания Данных.

Вообще, на способы описания и управления данными сейчас разработчикам приходится обращать внимания, пожалуй, не меньше чем на описание алгоритмов.

5. Низкоуровневые и Высокоуровневые

Низкоуровневые: Assembler, CIL,
Высокоуровневые: любой объектно-ориентированный или поддерживающий сложные типы данных язык.

Этот тип классификации, хоть и немного теряет актуальность, поскольку подавляющее большинство языков теперь можно отнести к высокоуровневым, но все еще имеет место, поскольку низкоуровневые языки существуют.

Эта классификация была актуальна на заре развития компьютеров, когда число доступных компиляторов можно было пересчитать по пальцам, а написать, например, драйвер клавиатуры на Ассемблере можно было в качестве развлечения в свободное время.

Напомню, что Ассемблер, это язык, команды которого максимально соответствуют командам самого микропроцессора, которые позволяют обрабатывать данные размером один, два или четыре байта, за счет чего представить на нем сложные типы данных очень и очень проблематично. Но зато по скорости выполнения программ языку Ассемблера просто нет равных.

Язык CIL, который уже упоминался выше, это в некотором смысле аналог ассемблера, но для системы .Net. Команды CIL преобразуются JIT-компилятором .Net в наборы инструкций микропроцессора в зависимости от типа самого микропроцессора, на котором установлен .Net. Как правило, программа на CIL это результат компиляции программы написанной на одном из языков высокого уровня .Net.

Кроме того, CIL это особый язык. Писать программу непосредственно на нем может оказаться слишком долго. Программы на этом языке генерируются компиляторами и используются программным обеспечением платформы .Net. Поэтому он считается языком программирования скорее для машины чем для человека.

6. Объектно-Ориентированные и Структурные языки программирования

Появление объектно-ориентированного программирования, сокращенно ООП, примерно со второй половины 80-х годов 20-го века стало настоящей технологической революцией. Это был буквально переворот, сейчас объясню почему. До ООП были популярны языки структурного программирования. И программисты были вполне счастливы писать программы на структурных языках высокого уровня, потому что в свое время это тоже было колоссальным шагом вперед.

Дело в том, что компьютер удалось создать только после титанических усилий таких гениев как Алан Тьюринг, который разработал свою теорию — машину Тьюринга, на основе которой и работают все числовые компьютеры в наши дни. Принцип машины Тьюринга, вкратце, состоит в том, что в оперативной памяти записана последовательность команд микропроцессора, в том числе команд условных или безусловных переходов на другие команды. Эти переходы на ассемблере называются JMP (англ.: jump — прыжок, переход), а в языках высокого уровня обозначаются командой GOTO (англ.: go to — перейти к чему-л.).

Для программирования компьютера первоначально существовал язык Ассемблер, команды которого почти один в один соответствуют командам микропроцессора. Теоретически, на Ассемблере можно написать любую программу, но практически перенос абстракций прикладных задач на него совсем не простое дело.

Для программирования прикладных задач, примерно с начала 70-х годов 20-го века и появилось структурное программирование, для создания которого потребовались усилия других гениев, таких как Никлаус Вирт, создатель языка Паскаль и Эдсгер Дейкстра, который первым написал о необходимости избавляться от оператора GOTO в языках высокого уровня и предложил решение как это сделать с помощью трех типов операторов и функций.

На практике это вылилось в появление языков программирования, таких как Basic, С, Паскаль, Algol, Cobol, Fortran, PL1. Разработка программ методом «сверху вниз» в структурном программировании превратилась в сплошное удовольствие. Суть ее состояла в написании набора функций, содержащих подфункции, которые можно вызывать, подставляя на вход нужные данные и получая соответствующий результат.

Таким образом, в языках структурного программирования алгоритмы на основе функций стоят как бы на первом месте, а данные для них можно брать откуда угодно. Не последнюю роль в этом сыграла идея автора кибернетики Норберта Винера о функции как о черном ящике, на вход которому можно подавать любые данные и наблюдать получаемый выход.

Для небольших задач типа сортировки данных или нахождения кратчайшего пути структурное программирование подходило идеально. Были найдены решения для большинства сложных алгоритмических задач. Появились фундаментальные труды, такие как многотомник “Искусство программирования” Дональда Кнута, который до сих пор считается настольной книгой для программистов.

Однако, увеличение сложности программ в результате привело к появлению и бо́льших шансов на внесение ошибок в программы, так как возможность подставлять любые данные на вход процедурам и функциям влекло за собой побочные эффекты. Так, например, в 1999 году космический аппарат NASA «Mars Climate Orbiter» потерпел крушение в из-за ошибки в программе — подстановки неправильных данных.

В результате появилась новая концепция объектно-ориентированного программирования, в котором во главу угла ставится, как я его называю, принцип актуальности данных, а функции становятся как бы приложением к данным, которые они должны обрабатывать. Объект это, в первую очередь, набор данных со своими функциями. В ООП вводятся ограничения на доступ функций к «чужим» данным, что уменьшает возможность непреднамеренного изменения данных и резко повышает надежность программ.

После появления объектно-ориентированных языков программирования, таких как С++, Object Pascal, Java, С#, а также новых аппаратных возможностей компьютеров, объемы программ и данных для них увеличились многократно, если не на порядки, что легко оценить хотя бы по объемам дистрибутивов программ, которые перестали помещаться сначала на дискеты, а потом и на компакт диски. А программирование снова как бы встало с головы на ноги.
7. Сопутствующие Фреймворки (Frameworks), Библиотеки и Технологии

С определенным языком программирования может быть связана технологическая цепочка или целая система программирования, которые также называют термином фреймворк.

Примеры: платформа или фреймворк .Net. Языки программирования, такие как C#, F#, работают только на этой платформе и понимание особенностей платформы важно для понимания того как работают программы, написанные на этих языках.

Для использования языка С++ от Microsoft для первых 32-х битных версий Windows программистам для создания оконных приложений также приходилось изучать библиотеку MFC.

Для разработки веб-приложений с помощью технологии MVC от Microsoft программистам также потребуется язык разметки веб-страниц Razor.

Для создания современных приложений на универсальной платформе Microsoft может потребоваться язык разметки XAML.

Другие примеры:
Ruby on Rails — серверная платформа разработки веб-приложений.
Для компьютерных игр, такие как Unity, Cocos, Unreal Engine.
Для 3D графики: OpenGL, DirectX.

Наверно, возможны и другие способы классификации языков программирования, например, со строгой типизацией и без. Но они интересны тем, кто уже разбирается в программировании, этот же обзор скорее для начинающих.

Выводы

В принципе, чем больше языков знает программист, тем увереннее себя чувствует как профессионал. Но в наше скоростное время возможно и такое, что версия языка может потерять свою актуальность буквально за полтора-два года. Например, у языка TypeScript c 2015 по 2019 год, то есть примерно за 5 лет, было выпущено, внимание, более 20-ти обновлений.

Если человек уже определился с прикладной областью, с операционной системой, с компанией в которой будет работать, то выбор языка программирования упрощается. Правда, компании могут иметь довольно экзотические требования, от которых у начинающих может просто рябить в глазах. Например, такой стек языков и технологий в описании вакансии одной из крупных российских компаний: .Net Core 3.1, Java 14, Kotlin, ElasticSearch, Lucene, Kafka, Redis, PostgreSQL, MSSQL, Airflow, Spark, Kubernetes, GitLab CI, Prometheus, Graylog, Jaeger, Grafana. Этот набор так или иначе затрагивает по крайней мере четыре языка программирования: Java, Kotlin, SQL и Lua.

Если же с компанией еще не определились, то можно начать с одного из универсальных языков программирования. Из-за повсеместного проникновения интернета, для программиста желательно хотя бы в общих чертах представлять себе что такое язык HTML, а также сопутствующие языки описания данных типа XML и JSON. Желательно также иметь представление о языке управления базами данных SQL.