Stichworte zur Ideengeschichte der Programmiersprachen

Transkript

1 Stichworte zur Ideengeschichte der Programmiersprachen Faculty of Technology

2 Vorbemerkung Diese Notzien dienen zur Erläuterung des O Reilly Posters über die Entwicklung der Programmiersprachen Sie sind ein spontanes Produkt meiner Erinnerung. Es bedarf der Überprüfung, ob wirklich alle Ideen an ihrem Ursprungsort angesiedelt sind.

3 1. Maschinennahe Sprachen Vom Binärcode zu Assembler Sprachen: Symbolische OP-codes Explizite Register Symbolische Adressen und Marken Subroutine+Return, HW stack Coroutines Selbstmodifizierende Programme Relocatable Code Indirekte Adressierung 0,1,2,3-Adressform Arithmetische Ausdrücke als Operanden ==> FORmula TRANslation Bis dato: Algorithmen nur auf 1 Maschinentyp ausführbar, z.b. IBM 360 Zielsetzung: Portabilität durch Höhere Programmiersprachen

4 2. Imperative Programmiersprachen (main stream) FORTRAN: zunächst definiert durch wachsende Fähigkeiten des Compilers; Beispiele und Gegenbeispiele ALGOL 60: Erste systematisch konstruierte Sprache. Neuerungen: Maschinen-Unabhängigkeit Präzise Syntaxdefinition (CFG) Strenge Typisierung Arrays und Matrizen Verschachtelte Sichtbarkeitsbereiche, Blockstruktur Prozeduren mit Parametern Rekursion vergessen: Input/Output Vorwiegende Anwendung: Numerische Mathematik

5 Zeitgleiche Entwicklungen von anwendungs-spezifischen Sprachen (DSL) COBOL (Business) SNOBOL (String-Verarbeitung) Systemprogrammiersprachen: Mit Elementen höherer Sprachen, aber maschinenabhängige Sprachanteile erlaubt, z.b. Adress- Arithmetik, expliziter Register-Zugriff; wichtigster Vertreter: C, das sich später zu einer maschinenunabhängigen Systemprogrammiersprache entwickelt

6 ALGOL-Kinder: ALGOL-W (records und references, I/O) ALGOL 68 (akademisch) PL-1 (IBM) Simula 67 (siehe unten) Pascal als Antithese zu den immer komplexer werdenden Sprachen; Betonung der Strukturierten Programmierung kein GOTO Pcode-Compiler in Pascal Bootstrap-Techniken Ada (siehe unten)

7 3. Funktionale Programmiersprachen LISP: Symbolische Programmierung Listen als universelle Datenstruktur,z.B. in (QUOTE (CAR (CDR (CDR (CDR x))))) Programme als Daten Funktionen als universelle Kontrollstruktur, z.b. (COND (EQUAL x y) (PLUS x 1)(Minus y 1)) Einfache Semantik durch Interpreter in LISP (1 Seite) (Fast) untypisiert Erfunden für die theoretische Informatik, wurde LISP zum Medium der KI-Forschung Ableger: SCHEME

8 ML: Ursprünglich funktionale Sprache für automatisches Beweisen. Typ-Polymorphismus Algebraische Datentypen Unterscheidung strikte/lazy Semantik von Funktionen Miranda: Lazy Semantik Ästhetik der Notation Implementierung durch Interpreter weltweit in der Lehre eingesetzt Haskell: Weiterentwicklung von Miranda Typklassen Monaden (quasi-imperatives Programmieren) Compiler-Technologie (GHC)

9 4. Logische Programmiersprachen PROLOG (mit Varianten) Aussagenlogik plus Pattern Matching Untypisiert Fakten und Implikationen Rechnung durch universellen Suchprozess (Resolution) Programm: father(robert, harri). father(robert, sven). brother(x, Y ) <- father(z, X ), father(x, Y ), not(x = Y ) Anfragen: brother(harri,georg) => FALSE brother(sven,x ) => X = harri brother(a, B) => A = harri, B = sven; A = sven, B = harri brother(harri, lisa) => FALSE

10 Negation as Failure/Closed World Assumption father(robert, lisa).???? brother(harri,harri) => TRUE Nicht-logisches Konstrukt (!) zur Einschränkung des Nicht-Determinismus Ableger: Logisch-funktionale Sprachen: Resolution + Termersetzung

11 5. Ada-Projekt: Höhepunkt und Ende einer Aera Diagnose ca 1975: Hunderte verschiedener Sprachen und Sprachvarianten finden im DOD (USA) Verwendung. Keinerlei Austausch und Wiederverwendung größerer Software. Weltweiter Wettbewerb: universelle Sprache für alle (DOD) Zwecke. Sprach-Subsets werden VERBOTEN. Valdierung der Compiler. Durchsetzung per Befehl im DOD-Bereich, nachfolgend auch weltweit. Entwicklung , Compiler ff Überaus komplexe Sprache, keine Verbreitung Gegenläufiger Trend: Kleine einfache Sprachen (Pascal)

12 6. Objekt-orientierte Programmierung Simula 67: ALGOL + Klassen Klasse = Funktion/Prozedur mit Gedächtnis Smalltalk: Ziel: Wiederverwendbarer Code Klassen und Methoden Vererbung Byte-Code Interpreter Hierarchie vordefinierter Klassen

13 Modula/Oberon: Pascal + Klassen C++: Erweiterung von C um Klassen Eiffel: Kommerziell eingesetzte OO-Sprache OAK/JAVA: Einfache, fehlersichere OO-Sprache Plattform-unabhängiges Rechnen Lizenz-Krieg um Erhalt der Plattformunabhängigkeit (gegen Sprachvarianten)

14 7. Anwendungsspezifische Sprachen SGML, HTML, XML: Dokumentenverarbeitung Postscript: Druckseitenbeschreibung Tcl/Tk, PERL, Python: Skriptsprachen weitere... Bellman s GAP (2011): Algebraische Dynamische Programmierung Deklarative Sprache: Baumgrammatik + Algebren Optimierungsprobleme über Sequenzdaten Stochastische Modelle (HMMs, SCFGs) Compiler optimiert asymptotische Effizienz