linguaxe deseñada para a comunicación con sistemas informáticos From Wikipedia, the free encyclopedia
Unha linguaxe de programación é un sistema de notación para escribir programas informáticos.[1] que consiste nun conxunto de instrucións nun código concreto que ten como obxectivo facilitar a comunicación entre o programador e o sistema informático, permitindo que os primeiros poidan comunicarse cos segundos que empregan o código máquina (unha combinación de 0 e 1) mediante un sistema semellante á linguaxe humana.
As linguaxes de programación descríbense en termos da súa sintaxe (forma) e semántica (significado), normalmente definidos por un linguaxe formal. As linguaxes adoitan proporcionar características como un sistema de tipos, variables, e mecanismos para manexo de erros. Para executar programas requírese unha implementación dunha linguaxe de programación, a saber, un intérprete ou un compilador. Un intérprete executa directamente o código fonte, mentres que un compilador produce un programa executable.
A arquitectura de computadores influíu moito no deseño das linguaxes de programación, e o tipo máis común (linguaxes imperativas-que implementan operacións nunha orde especificada) desenvolveuse para funcionar ben na popular arquitectura de Von Neumann. Mentres que as primeiras linguaxes de programación estaban estreitamente ligados ao hardware, co tempo desenvolveron máis abstracción para ocultar os detalles de implementación para unha maior simplicidade.
Miles de linguaxes de programación -a miúdo clasificados como imperativos, funcional, lóxica, ou orientada a obxectos- desenvolvéronse para unha ampla variedade de usos. Moitos aspectos do deseño de linguaxes de programación implican concesións; por exemplo, o manexo de excepcións simplifica a xestión de erros, pero a costa do rendemento.
Deste xeito, posibilítase que os humanos poidan expresar dunha forma precisa algoritmos para estes seren executados polos ordenadores, sen ter que compor manualmente as instrucións de baixo nivel nunha linguaxe de máquina.
Estas linguaxes artificiais non permiten unha liberdade de expresión tan ampla como as naturais. A súa sintaxe e semántica están definidas previamente. Pódese distinguir entre a linguaxe da máquina e a orientada ó problema. A primeira non é transferible a outro ordenador, pero posúe a vantaxe da abreviación considerable de tempo ó realizar as operacións. Se se emprega unha linguaxe orientada ó problema, pode resolverse en calquera ordenador compatible, directamente ou tras lixeiras adaptacións, e non é preciso un coñecemento detallado do ordenador; non obstante, ten como inconvenientes o prolongado tempo requirido e a dificultade de enumerar unha serie de problemas non numéricos.
A teoría das linguaxes de programación é o subcampo da Informática que estuda o deseño, a implementación, a análise, a caracterización e a clasificación das linguaxes de programación.
As linguaxes de programación diferéncianse das linguaxes naturais en que as primeiras utilizanse para a interacción entre persoas, mentres que as segundas están deseñados para que os humanos poidan comunicar instrucións ás máquinas.[Cómpre referencia]
O termo linguaxe informática ás veces utilízase indistintamente con «linguaxe de programación».[2] Con todo, o uso destes termos varía segundo os autores.
Nun caso, as linguaxes de programación descríbense como un subconxunto das linguaxes informáticas.[3] Do mesmo xeito, o termo «linguaxe informática» pode utilizarse en contraposición ao termo «linguaxe de programación» para describir linguaxes utilizadas en informática pero que non se consideran linguaxes de programación.[Cómpre referencia] – por exemplo, linguaxes de marcado.[4][5][6] Algúns autores restrinxen o termo «linguaxe de programación» ás linguaxes Turing completo.[1][7] A maioría das linguaxes de programación prácticas son Turing completos,[8] e, como talles, son equivalentes en canto aos programas que poden calcular.
Outro uso considera as linguaxes de programación como construcións teóricas para programar máquinas abstractas e as linguaxes informáticas como o subconjunto destas que se executa en computadores físicos, que dispoñen de recursos de hardware finitos.[9]John C. Reynolds subliña que as linguaxes de especificación formal son tan linguaxes de programación como as linguaxes destinadas á execución. Tamén argumenta que os formatos de entrada textuais e mesmo gráficos que afectan o comportamento dun computador son linguaxes de programación, a pesar do feito de que normalmente non son Turing-completos, e sinala que a ignorancia dos conceptos de linguaxe de programación é a razón de moitos fallos nos formatos de entrada.[10]
Unha linguaxe de programación é unha linguaxe que pode ser utilizado para controlar o comportamento dunha máquina, particularmente unha computadora. Consiste nun conxunto de símbolos e regras sintácticas e semánticas que definen a súa estrutura e o significado dos seus elementos e expresións.
Aínda que moitas veces úsase linguaxe de programación e linguaxe informática coma se fosen sinónimos, non ten por que ser así, xa que as linguaxes informáticas engloban ás linguaxes de programación e a outros máis, como, por exemplo, o HTML (linguaxe para o marcado de páxinas web).
Unha linguaxe de programación permite a un ou máis programadores especificar de xeito preciso: sobre que datos unha computadora debe operar, como deben ser estes almacenados e transmitidos e que accións debe tomar baixo unha variada gama de circunstancias. Todo isto, a través dunha linguaxe que intenta estar relativamente próximo á linguaxe humana ou natural, tal como sucede coa linguaxe Lexico. Unha característica relevante das linguaxes de programación é precisamente que máis dun programador poidan ter un conxunto común de instrucións que poidan ser comprendidas entre eles para realizar a construción do programa de forma colaborativa.
Os procesadores usados nas computadoras son capaces de entender e actuar segundo indícano programas escritos nunha linguaxe fixa chamado linguaxe de máquina. Todo programa escrito noutra linguaxe pode ser executado de dous xeitos:
Coa chegada das computadoras aparecen as secuencias de posicións de chaves eléctricas que debían conectarse para obter unha acción determinada, unha chave conectada era un 1 e unha chave desconectada era un 0. Unha sucesión de chaves en calquera das súas dúas posicións definía unha secuencia de ceros e uns (por exemplo: 0100011010011101...) que viña representar unha instrución ou un conxunto de instrucións (Programa informático) para o computador (ou computador) no que se estaba traballando. A esta primeira forma de especificar programas para unha computadora denomínalla linguaxe máquina ou código máquina.
A necesidade de recordar secuencias de programación para as accións usuais levou a denominalas con nomes fáciles de memorizar e asociar: ADD (sumar), SUB (restar), MUL (multiplicar), CALL (executar subrutina) etc. A esta secuencia de posicións denominóuselle "instrucións", e a este conxunto de instrucións chamóuselle linguaxe ensambladora.
Posteriormente apareceron diferentes linguaxes de programación, os cales reciben a súa denominación porque teñen unha estrutura sintáctica similar ás linguaxes escritas polos humanos.
Os primeiros computadores programables inventáronse a finais dos anos 40, e con eles, as primeiras linguaxes de programación.[11] Os primeiros computadores programábanse en linguaxes de programación de primeira xeración (1GL), linguaxe máquina (instrucións sinxelas que o procesador podía executar directamente). Este código era moi difícil de depurar e non era portable entre distintos sistemas informáticos.[12] Co fin de mellorar a facilidade de programación, inventáronse as linguaxes ensambladoras (ou linguaxes de programación de segunda xeracións-2GLs), que diverxían da linguaxe máquina para facer os programas máis fáciles de entender para os humanos, aínda que non aumentaban a portabilidade.[13]
Ao principio, os recursos de hardware eran escasos e caros, mentres que os recursos humanos eran máis baratos. Por tanto, favorecéronse as linguaxes complexas que consumían moito tempo de uso, pero que estaban máis preto do hardware para unha maior eficiencia.[16] A introdución de linguaxes de programación de alto nivel (linguaxes de programación de terceira xeracións-3GLs)-revolucionou a programación. Estas linguaxes abstraían os detalles do hardware e deseñáronse para expresar algoritmos máis comprensibles para o ser humano. Por exemplo, as expresións aritméticas podían escribirse agora en notación simbólica e traducirse posteriormente a código máquina que o hardware puidese executar.[13] En 1957, inventouse Fortran (Formula translation). A miúdo considerado como a primeira linguaxe compilada de programación de alto nivel,[13][17] Fortran seguiuse utilizando no século XXI. [15]
Ao redor de 1960 desenvolvéronse as primeiras unidades centrais (en inglés mainframes) -ordenadores de propósito xeral-, aínda que só podían ser manexados por profesionais e o seu custo era extremo. Os datos e as instrucións introducíanse mediante cartóns perforados, o que significaba que non se podía engadir ningunha entrada mentres se executaba o programa. Por tanto, as linguaxes desenvolvidas nesta época están deseñadas para unha interacción mínima.[18] Tras a invención do microprocesador, na década de 1970 os computadores abaratáronse drasticamente.[19] Os novos computadores tamén permitiron unha maior interacción co usuario, que se viu favorecida polas novas linguaxes de programación.[20]
Lisp, implementado en 1958, foi a primeira linguaxe de programación funcional.[21] Lisp a diferenza de Fortran, admite recursión e expresión condicional,[22] e tamén introduciu a xestión dinámica de memoria nun heap e a recolección de lixo automática.[23]. Durante as seguintes décadas, Lisp dominou as aplicacións de intelixencia artificial.[24] En 1978, outra linguaxe funcional, ML, introduciu tipos inferidos e parámetros polimórficos.[20][25]
Tras o lanzamento de ALGOL (ALGOrithmic Language (linguaxe algorítmico)) en 1958 e 1960,[26] converteuse no estándar da literatura informática para describir algoritmos. Aínda que o seu éxito comercial foi limitado, a maioría das linguaxes imperativas máis populares -incluíndo C, Pascal, Ada, C++, Java, e C#- descenden directa ou indirectamente de ALGOL 60. [27][15] Entre as súas innovacións, adoptadas por linguaxes de programación posteriores, figuraban unha maior portabilidade e o primeiro uso da gramática libre de contexto (context-free), gramática BNF.[28] Simula, a primeira linguaxe que soporta programación orientada a obxectos (incluíndo subtipos, envío dinámico, e herdanza), tamén descende de ALGOL e alcanzou o éxito comercial.[29] C, outro descendente de ALGOL, mantivo a súa popularidade no século XXI. C permite acceder a operacións de máquina de baixo nivel máis que outras linguaxes contemporáneas. A súa potencia e eficiencia, xerada en parte con operacións flexibles de punteiro, ten o custo de facer máis difícil escribir código correcto.[20]
Prolog, deseñado en 1972, foi a primeira linguaxe de programación lóxica, que se comunicaba cun computador utilizando notación lóxica formal.[30][31] Coa programación lóxica, o programador especifica un resultado desexado e permite que o intérprete decida como conseguilo.[32][31]
Durante a década de 1980, a invención do ordenador persoal transformou as funcións para as que se utilizaban as linguaxes de programación.[33] Entre as novas linguaxes introducidas na década de 1980 atópase C++, un superconxunto de C que pode compilar programas en C pero que tamén admite clases e herdanza.[34] Ada e outras novas linguaxes introduciron soporte para a simultaneidade.[35]. O goberno xaponés investiu moito nos chamados linguaxes de quinta xeración que engadían soporte para a concorrencia ás construcións de programación lóxica, pero estas linguaxes foron superadas por outras linguaxes que soportaban a concorrencia.[36][37]
Debido ao rápido crecemento de Internet e da World Wide Web na década de 1990, introducíronse novas linguaxes de programación para soportar páxinas web e redes.[38] Java, baseado en C++ e deseñado para aumentar a portabilidade entre sistemas e a seguridade, gozou dun éxito a gran escala porque estas características son esenciais para moitas aplicacións de Internet.[39][40] Outro desenvolvemento foi o de linguaxes de script de tipo dinámico-Python, JavaScript, PHP, e Ruby-deseñados para producir rapidamente pequenos programas que coordinan aplicacións existentes. Grazas á súa integración con HTML, tamén se utilizaron para construír páxinas web aloxadas en servidores.[41][42]
Durante a década de 2000, produciuse unha retardación no desenvolvemento de novas linguaxes de programación que alcanzaron gran popularidade.[43] Unha innovación foi a programación orientada a servizos, deseñada para explotar sistemas distribuídos cuxos compoñentes están conectados por unha rede. Os servizos son similares aos obxectos da programación orientada a obxectos, pero executanse nun proceso independente.[44] C# e F# cruzaron ideas entre a programación imperativa e a funcional.[45] Despois de 2010, varias linguaxes novas -Rust, Go, Swift, Zig e Carbon - competiron polo software de rendemento crítico para o que historicamente se utilizou C.[46] A maioría das novas linguaxes de programación utilizan a dixitación estática mentres que unhas poucas linguaxes novas utilizan dixitación dinámica como Ring e Julia.[47][48]
Algúns das novas linguaxes de programación clasifícanse como linguaxes de programación visual como Scratch, LabVIEW e PWCT. Ademais, algunhas destas linguaxes mesturan o uso de programación textual e visual como Ballerina.[49][50][51][52] Ademais, esta tendencia levou ao desenvolvemento de proxectos que axudan a desenvolver novas linguaxes de programación visual, como Blockly de Google.[53] Moitos motores de xogos como Unreal e Unity engadiron soporte para scripts visuais tamén.[54][55]
Todo linguaxe de programación inclúe elementos fundamentais para describir datos e as operacións ou transformacións que se lles aplican, como sumar dous números ou seleccionar un elemento dunha colección. Estes elementos réxense por regras sintácticas e semánticas que definen a súa estrutura e significado, respectivamente.
A forma superficial dunha linguaxe de programación coñécese como intaxe. A maioría das linguaxes de programación son puramente textuais; utilizan secuencias de texto que inclúen palabras, números e signos de puntuación, de forma moi parecida ás linguaxes naturais escritas. Doutra banda, algunhas linguaxes de programación son gráficos, e utilizan relacións visuais entre símbolos para especificar un programa.
As linguaxes de programación determínanse segundo o nivel de abstracción, a forma de execución e o paradigma de programación que posúen cada un deles, os cales poden ser:
As linguaxes de baixo nivel son linguaxes de programación que se achegan ao funcionamento dunha computadora. A linguaxe de máis baixa nivel é, por excelencia, o código máquina. A este séguelle a linguaxe ensambladora, xa que ao programar en ensamblador trabállanse cos rexistros de memoria do computador de forma directa.
Hai linguaxes de programación consideradas por algúns expertos como linguaxes de medio nivel (como é o caso da linguaxe C) ao ter certas características que as achegan ás linguaxes de baixo nivel mais tendo, ao mesmo tempo, certas cualidades que a fan unha linguaxe máis próxima ao humano e, xa que logo, de alto nivel.
As linguaxes de alto nivel son normalmente doadas de aprender ao estaren formadas por elementos de linguaxes naturais, como o inglés. En BASIC, unha das linguaxes de alto nivel máis coñecida, os comandos como "IF CONTADOR = 10 THEN STOP" poden utilizarse para pedir á computadora que pare se CONTADOR é igual a 10. Por desgraza para moitas persoas esta forma de traballar é un pouco frustrante, dado que a pesar de que as computadoras parecen comprender unha linguaxe natural, fano en realidade dunha forma ríxida e sistemática.
Naturalmente, un programa que se escribe nunha linguaxe de alto nivel tamén ten que traducirse a un código que poida utilizar a máquina. Os programas tradutores que poden realizar esta operación chámanse compiladores. Estes, así como os programas ensambladores avanzados, poden xerar moitas liñas de código de máquina por cada proposición do programa fonte. Requírese unha execución de compilación antes de executar o programa.
Os compiladores son aqueles coa función de traducir un programa escrito nunha determinada linguaxe a un idioma que a computadora entenda (linguaxe máquina con código binario).
Ao usar unha linguaxe compilada, o programa desenvolvido nunca se executa mentres teña erros na compilación.
Pódese tamén utilizar unha alternativa diferente dos compiladores para traducir linguaxes de alto nivel. No canto de traducir o programa fonte e gravar en forma permanente o código obxecto que se produce durante a compilación para posteriormente executar o programa resultante, o programador só carga o programa fonte na computadora xunto cos datos que se van a procesar. A continuación, un programa intérprete, ben sendo parte do sistema operativo, ou incluído de xeito permanente dentro da máquina, converte cada proposición do programa fonte en linguaxe de máquina conforme vaia sendo necesario durante a execución do programa. Non se grava o código obxecto para utilizalo posteriormente.
A seguinte vez que se utilice unha instrución, débese interpretar outra vez e traducir a linguaxe máquina. Por exemplo, durante o procesamento repetitivo dos pasos dun ciclo, cada instrución do ciclo terá que volver ser interpretada cada vez que se execute o ciclo, o cal fai que o programa sexa máis lento en tempo de execución (porque se vai revisando o código en tempo de execución) pero máis rápido en tempo de produción (porque non se ten que estar compilando a cada momento o código completo). O intérprete elimina a necesidade de realizar unha compilación logo de cada modificación do programa cando se quere agregar funcións ou corrixir erros; pero é obvio que un programa obxecto compilado con antelación executarase con moita maior rapidez que un que se debe interpretar a cada paso durante a execución.
Un paradigma de programación representa un enfoque particular ou filosofía para a construción do software. Non é mellor un que outro senón que cada un ten vantaxes e desvantaxes. Tamén hai situacións onde un paradigma resulta máis axeitado que outro.
Atendendo ao paradigma de programación, as linguaxes pódense clasificar en:
Puras:
Híbridas:
|
|
|
|
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
