Современные языки программирования (История создания)

Содержание:

Введение

Целью курсовой работы является изучить теоретический материал по современным языкам программирования.

Каждый год появляются новые и новые языки программирования. Это связано с тем, что разработчики хотят найти более удобный подход к программированию и разработке программного обеспечения.

Прежде чем приступить к обсуждению современных языков программирования, давайте разберемся в терминологии:

Языки программирования – это формальные искусственные языки. Как и естественные языки, они имеют алфавит, словарный запас, грамматику и синтаксис, а также семантику.

Алфавит – это разрешенный к использованию набор символов, с помощью которого могут быть образованы слова и величины данного языка.

Синтаксис – система правил, определяющих допустимые конструкции языка программирования из букв алфавита.

Семантика – система правил однозначного толкования каждой языковой конструкции, позволяющих производить процесс обработки данных.

Взаимодействие синтаксических и семантических правил определяет основные понятия языка, такие как операторы, идентификаторы, константы, переменные, функции, процедуры и т.д. В отличие от естественных, язык программирования имеет ограниченный запас слов (операторов) и строгие правила их написания, а правила грамматики и семантики, как и для любого формального языка, явно однозначно и четко сформулированы. [4, С.319]

Классификация языков программирования:

По способу выполнения языки программирования делятся на компилируемые, интерпретируемые, компилируемые на основе псевдокода и совмещенные.

Компилируемые языки. К этой группе относят язык программирования, исходный код которых преобразуется специальной программой-компилятором в объектные модули, которые затем собираются при помощи программы сборки (линковщика) в единый загружаемый модуль. Это представляет собой выполняемую программу. Компилируемыми являются языки C, C++, Object Pascal.

Интерпретируемые языки. К этой группе относят язык программирования, исходный код которых считывается и выполняется специальной программой-интерпретатором инструкция за инструкцией. Интерпретируемыми являются большинство версий языков Basic и Forth.

Языки, компилируемые на основе псевдокода («шитого» кода). В этих языках исходный код программы компилируется и выполняется как последовательность вызовов подпрограмм из существующих библиотек. Таковыми являются некоторые версии Basic.

Совмещенные языки. В совмещенных языках исходный код проходит две стадии обработки. На первой стадии происходит компиляция исходного кода до уровня промежуточного языка (байт-код в Java или язык MSIL в технологии .NET). На второй стадии происходит интерпретация промежуточного кода (в Java этим занимается виртуальная машина Java) или докомпиляция промежуточного кода до выполняемого машинного кода (эту функцию осуществляет среда выполнения CLR в технологии .NET).

По факту созданию процесса языки программирования делятся на создающие процесс и сценарные.

Языки создающие процесс. После запуска программы создается отдельный процесс выполнения этой программы. Так происходит в языках C, C++, Object Pascal.

Сценарные языки. Сценарий, или скрипт, - это программа, которую выполняет другая программа. В качестве примеров можно привести скрипты оболочки в UNIX, программы на языках PHP, Python, Ruby.

По степени автономности языки программирования делятся на автономные и встроенные.

Автономные языки программирования (C, C++, Java) являются автономным инструментом для создания программ.

Встроенные языки программирования являются частью какой-то системы и позволяют создавать программы, предназначенные для работы только в этой системе. Пример наиболее известного встроенного языка – VBA (Visual Basic for Application), который используется только внутри приложений Microsoft Office для автоматизации и расширения их функциональности. Встроенными являются также язык программирования системы 1C и язык JavaScript, который выполняется только внутри интернет-приложений.

По уровню отдаленности языка программирования от естественных языков их делят на низкоуровневые и высокоуровневые.

Языки низкого уровня ближе к логике процессора вычислительной машины, например, машинный язык, ассемблер.

Языки высокого уровня ближе лингвистически к человеческому языку. Это все остальные языки программирования.

По парадигмам языки программирования делятся на императивные (процедурные), функциональные, логические и объектно-ориентированные.

Императивные (процедурные) языки описывают решение задачи как последовательность процедур. К императивным относится большинство современных языков программирования.

Функциональные языки описывают требуемый результат в виде набора вложенных друг в друга функций (Haskell).

Логические языки описывают требуемый результат в виде суммы логических операций (Prolog).

Объектно-ориентированные языки способны определять абстрактные типы данных и реализовывать основные парадигмы объектно-ориентированного программирования (ООП): инкапсуляцию, наследование и полиморфизм (C++, Java, Object Pascal, и др.). [5, С. 557-559]

Главы

Глава 1. Современные языки программирования

Голландская компания TIOBE Software изучает популярность языков программирования. Каждый месяц она публикует отчет на своем сайте. На июль 2019 года статистика распределения популярности языков такая:

Данные основаны на количестве курсов, мнениях опытных программистов и запросах в Google, Bing, Yahoo!, Wikipedia, Amazon, YouTube и Baidu.

Пять самых популярных языков составляют Java, C, Python, C++, C#.

Как мы видим за год статистика популярности изменилась ненамного. Данные пять языков прочно входят в топ современных языков программирования.

Стоит отметить, что Java не популярна с США и Европе. В этих странах большей популярностью обладает C и C#.

График выше показывает популярность языков по годам.

Как мы видим тройка языков Java, C, C++ популярны уже на протяжении шестнадцати лет.

Также это видно из таблицы выше.

Из всех этих данных, мы можем сделать вывод о том, что популярность языков не сильно изменяется из года в год.

Поэтому в следующих главах мы рассмотрим пять наиболее популярных языков Java, C, Python, C++, C#.

Глава 2. Java

Глава 2.1. Общие сведения

Язык Java, является самым популярным языком больше шестнадцати лет. На нем написаны тысячи миллионов строк кода.

Java — сильно типизированный объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems (в последующем приобретённой компанией Oracle). В настоящее время проект принадлежит OpenSource и распространяется по лицензии GPL. В OpenJDK вносят вклад крупные компании, такие как — Oracle, RedHat, IBM, Google, JetBrains. Так же на основе OpenJDK эти компании разрабатывают свои сборки JDK. Как утверждает компания Oracle — отличия между OpenJDK и OracleJDK практически отсутствуют за исключением лицензии, отрисовки шрифтов в Swing и некоторых библиотек, на которые лицензия GPL не распространяется. Приложения Java обычно транслируются в специальный байт-код, поэтому они могут работать на любой компьютерной архитектуре с помощью виртуальной Java-машины. Дата официального выпуска — 23 мая 1995 года. На 2019 год Java — один из самых популярных языков программирования.

Глава 1.2 История создания

Изначально язык назывался Oak («Дуб»), разрабатывался Джеймсом Гослингом для программирования бытовых электронных устройств. Из-за того, что язык с таким названием уже существовал, вскоре Oak был переименован в Java^[13]. Назван в честь марки кофе Java, которая, в свою очередь, получила наименование одноимённого острова (Ява), поэтому на официальной эмблеме языка изображена чашка с горячим кофе. Существует и другая версия происхождения названия языка, связанная с аллюзией на кофе-машину как пример бытового устройства, для программирования которого изначально язык создавался. В соответствии с этимологией в русскоязычной литературе с конца двадцатого и до первых лет двадцать первого века название языка нередко переводилось как Ява, а не транскрибировалось.

В результате работы проекта мир увидел принципиально новое устройство, которое опередило своё время более чем на 10 лет. Устройство получило название Star7, но из-за большой стоимости в 50 долларов не смогло произвести переворот в мире технологии и постепенно забылось.

Star7 не пользовался популярностью в отличии от языка программирования Java и его окружения. Следующий этапом жизни языка стала разработка интерактивного телевидения. В 1994 году стало очевидным, что интерактивное телевидение было ошибкой.

В середине 1994 года широкого распространения набрал WWW (world web wide) где Java смог реализовать свои возможности при построении динамических веб страниц, точнее, вставок в них, которые получили название servlet. Данная технология имела огромный успех который и сейчас преследует язык.

Впоследствии язык стал использоваться для написания клиентских приложений и серверного программного обеспечения.

Глава 1.3 Особенности языка

Программы на Java транслируются в байт-код Java, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинством подобного способа выполнения программ является полная независимость байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности, в рамках которой исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером), вызывают немедленное прерывание.

Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят снижение производительности. Ряд усовершенствований несколько увеличил скорость выполнения программ на Java:

применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде,

обширное использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках,

аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами архитектуры ARM).

По данным сайта shootout.alioth.debian.org, для семи разных задач время выполнения на Java составляет в среднем в полтора-два раза больше, чем для C/C++, в некоторых случаях Java быстрее, а в отдельных случаях в 7 раз медленнее[14]. С другой стороны, для большинства из них потребление памяти Java-машиной было в 10—30 раз больше, чем программой на C/C++. Также примечательно исследование, проведённое компанией Google, согласно которому отмечается существенно более низкая производительность и бо́льшее потребление памяти в тестовых примерах на Java в сравнении с аналогичными программами на C++.

Идеи, заложенные в концепцию и различные реализации среды виртуальной машины Java, вдохновили множество энтузиастов на расширение перечня языков, которые могли бы быть использованы для создания программ, исполняемых на виртуальной машине. Эти идеи нашли также выражение в спецификации общеязыковой инфраструктуры CLI, заложенной в основу платформы .NET компанией Microsoft.

Глава 3. Си

Глава 3.1 Общие сведения

Си (англ. C) — компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения, разработанный в 1969—1973 годах сотрудником Bell Labs Деннисом Ритчи как развитие языка Би. Первоначально был разработан для реализации операционной системы UNIX, но впоследствии был перенесён на множество других платформ. Согласно дизайну языка, его конструкции близко сопоставляются типичным машинным инструкциям, благодаря чему он нашёл применение в проектах, для которых был свойственен язык ассемблера, в том числе как в операционных системах, так и в различном прикладном программном обеспечении для множества устройств — от суперкомпьютеров до встраиваемых систем. Язык программирования Си оказал существенное влияние на развитие индустрии программного обеспечения, а его синтаксис стал основой для таких языков программирования, как C++, C#, Java и Objective-C.

Язык Си разрабатывался как язык системного программирования, для которого можно создать однопроходный компилятор. Стандартная библиотека также невелика. Как следствие данных факторов — компиляторы разрабатываются сравнительно легко. Поэтому данный язык доступен на самых различных платформах. К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык ориентирован на переносимость. Программы, соответствующие стандарту языка, могут компилироваться под различные архитектуры компьютеров.

Целью языка было облегчение написания больших программ с минимизацией ошибок по сравнению с ассемблером, следуя принципам процедурного программирования, но избегая всего, что может привести к дополнительным накладным расходам, специфичным для языков высокого уровня.

Основные особенности Си:

простая языковая база, из которой в стандартную библиотеку вынесены многие существенные возможности, вроде математических функций или функций работы с файлами;

ориентация на процедурное программирование;

система типов, предохраняющая от бессмысленных операций;

использование препроцессора для абстрагирования однотипных операций;

доступ к памяти через использование указателей;

небольшое число ключевых слов;

передача параметров в функцию по значению, а не по ссылке (передача по ссылке эмулируется с помощью указателей);

наличие указателей на функции и статических переменных;

области видимости имён;

структуры и объединения — определяемые пользователем собирательные типы данных, которыми можно манипулировать как одним целым.

В то же время в Си отсутствуют:

вложенные функции;

прямое возвращение нескольких значений из функций;

сопрограммы;

средства автоматического управления памятью;

встроенные средства объектно-ориентированного программирования;

средства функционального программирования.

Часть отсутствующих возможностей может имитироваться встроенными средствами часть добавляется с помощью сторонних библиотек (например, для поддержки многозадачности и для сетевых функций можно использовать библиотеки pthreads, sockets и тому подобные; существуют библиотеки для поддержки автоматической сборки мусора[3]), часть реализуется в некоторых компиляторах в виде расширений языка (например, вложенные функции в GCC). Существует несколько громоздкая, но вполне работоспособная методика, позволяющая реализовывать на Си механизмы ООП[4], базирующаяся на фактической полиморфности указателей в Си и поддержке в этом языке указателей на функции. Механизмы ООП, основанные на данной модели, реализованы в библиотеке GLib и активно используются в фреймворке GTK+. GLib предоставляет базовый класс GObject, возможности наследования от одного класса[5] и реализации множества интерфейсов.

После появления язык был хорошо принят, потому что он позволял быстро создавать компиляторы для новых платформ, а также позволял программистам довольно точно представлять, как выполняются их программы. Благодаря близости к языкам низкого уровня программы на Си работали эффективнее написанных на многих других языках высокого уровня, и лишь оптимизированный вручную код на ассемблере мог работать ещё быстрее, потому что давал полный контроль над машиной. На сегодняшний день развитие компиляторов и усложнение процессоров привело к тому, что вручную написанный ассемблерный код (кроме разве что очень коротких программ) практически не выигрывает по сравнению с кодом, генерируемым компиляторами, при этом Си продолжает оставаться одним из наиболее эффективных языков высокого уровня.

Глава 3.2 История развития

Язык программирования Си разрабатывался в период с 1969 по 1973 годы в лабораториях Bell Labs, и к 1973 году на него была переписана большая часть ядра UNIX, первоначально написанного на ассемблере PDP-11/20. Название языка стало логическим продолжением старого языка «Би»[a], многие особенности которого были положены в основу.

По мере развития язык сначала стандартизировали как ANSI C, а затем этот стандарт был принят комитетом по международной стандартизации ISO как ISO C, ставший также известным под названием C90. В стандарте С99 язык получил новые возможности, из которых в качестве наиболее значимых можно отметить массивы переменной длины и встраиваемые функции. А в стандарте C11 в язык добавили реализацию потоков и поддержку атомарных типов. Однако с тех пор язык развивается медленно, и в стандарт С18 попали лишь исправления ошибок стандарта C11.

Глава 3.3 Особенности языка

Си (C) является языком функций, типов данных, операторов присваивания и управления последовательностью вычислений. Программируя на Си (C), вы осуществляете обращение к функциям, и большинство функций возвращают некоторые значения. Значение, возвращаемое функцией, будь то значение переменной или константа, может использоваться в операторе присваивания, который изменяет значение другой переменной. Дополненный операторами управления последовательностью вычислений (while, for, do, switch), Си (C) превращается в язык высокого уровня, способствующий хорошему стилю программирования. Си (C) имеет небольшой набор типов данных: целые числа, числа с плавающей запятой, битовые поля и перечислимый тип. В языке Си (C) вы можете описать переменную типа указатель, который связывается с объектом, принадлежащим к любому типу данных. Адресная арифметика языка Си (C) является чувствительной к типу данных того объекта, с которым связан используемый указатель. Разрешены также указатели к функциям. Вы можете расширить список типов данных путем создания структур с иерархической зависимостью входящих в него типов данных. Каждый тип данных может принадлежать либо к основному типу, либо к ранее описанному структурному типу. Объединения напоминают структуры, но определяют различные виды иерархических зависимостей, в которых данные разных типов располагаются в памяти.

Допустимо описание массивов данных различных типов, включая структуры и объединения. Массивы могут быть многомерными. Функции Си (C) являются рекурсивными по умолчанию. Вы можете, правда, создать функцию, которая не будет рекурсивной, но сам язык по своей природе стремится поддерживать рекурсивность и требует минимальных усилий при программировании рекурсий.

Программа функции на языке Си (C) разбивается на блоки, в каждом из которых могут быть определены свои собственные локальные переменные. Блоки могут выбираться для исполнения по результату выполнения оператора управления последовательностью вычислений. Блоки могут быть вложенными друг в друга. Переменные и функции могут быть глобальными для программы, глобальными для исходного модуля или локальными для блока, в котором они описаны. Локальные переменные могут быть описаны таким образом, что они будут сохранять свои значения при всех обращениях внутри данного блока (статические переменные) или же будут восприниматься как новые объекты при каждом обращении (автоматические переменные).

Глава 4. Python

Глава 4.1 Общие сведения

Python (МФА: [ˈpʌɪθ(ə)n]; в русском языке распространено название пито́н) — высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций.

Python поддерживает структурное, объектно-ориентированное, функциональное, императивное и аспектно-ориентированное программирование. Основные архитектурные черты — динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений, высокоуровневые структуры данных. Поддерживается разбиение программ на модули, которые, в свою очередь, могут объединяться в пакеты.

Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется под свободной лицензией Python Software Foundation License, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные. Есть реализация интерпретатора для JVM с возможностью компиляции, CLR, LLVM, другие независимые реализации. Проект PyPy использует JIT-компиляцию, которая значительно увеличивает скорость выполнения Python-программ.

Python — активно развивающийся язык программирования, новые версии с добавлением/изменением языковых свойств выходят примерно раз в два с половиной года. Язык не подвергался официальной стандартизации, роль стандарта де-факто выполняет CPython, разрабатываемый под контролем автора языка.

Глава 4.2 История создания

Разработка языка Python была начата в конце 1980-х годов сотрудником голландского института CWI Гвидо ван Россумом. Для распределённой ОС Amoeba требовался расширяемый скриптовый язык, и Гвидо начал писать Python на досуге, позаимствовав некоторые наработки для языка ABC (Гвидо участвовал в разработке этого языка, ориентированного на обучение программированию). В феврале 1991 года Гвидо опубликовал исходный текст в группе новостей alt.sources. С самого начала Python проектировался как объектно-ориентированный язык.

Наличие дружелюбного, отзывчивого сообщества пользователей считается наряду с дизайнерской интуицией Гвидо одним из факторов успеха Python. Развитие языка происходит согласно чётко регламентированному процессу создания, обсуждения, отбора и реализации документов PEP (англ. Python Enhancement Proposal) — предложений по развитию Python.

3 декабря 2008 года, после длительного тестирования, вышла первая версия Python 3000 (или Python 3.0, также используется сокращение Py3k). В Python 3000 устранены многие недостатки архитектуры с максимально возможным (но не полным) сохранением совместимости со старыми версиями Python. На сегодня поддерживаются обе ветви развития (Python 3.x и 2.x).

4.3 Особенности языка

1. Python, в отличие от многих языков (Pascal, C++, Java, и т.д.), не требует описания переменных. Они создаются в месте их инициализации, т.е. при первом присваивании переменной какого-либо значения. Значит, тип переменной определяется типом присваиваемого значения. В этом отношении Python напоминает Basic. 
Тип переменной не является неизменным. Любое присваивание для нее корректно и это приводит лишь к тому, что типом переменной становится тип нового присваиваемого значения.

2. В таких языках как Pascal, C, C++ организация списков представляла некоторые трудности. Для их реализации приходилось хорошо изучать принципы работы с указателями и динамической памятью. И даже имея хорошую квалификацию, программист, каждый раз заново реализуя механизмы создания, работы и уничтожения списков, мог легко допустить трудноуловимые ошибки. Ввиду этого были созданы некоторые средства для работы со списками. Например, в Delphi Pascal имеется класс TList, реализующий списки; для С++ разработана библиотека STL (Standard Template Library), содержащая такие структуры как векторы, списки, множества, словари, стеки и очереди. Однако, такие средства имеются не во всех языках и их реализациях.

Одной из отличительных черт Python является наличие таких встроенных в сам язык структур как тьюплы (tuple), списки (list) и словари (dictionary), которые иногда называют картами (map). Рассмотрим их поподробней.

Тьюпл. Он чем-то напоминает массив: состоит из элементов и имеет строго определенную длину. Элементами могут быть любые значения - простые константы или объекты. В отличие от массива, элементы тьюпла не обязательно однородны. А тем, что отличает тьюпл от списка (list) является то, что тьюпл не может быть изменен, т.е. мы не можем i-тому элементу тьюпла присвоить что-то новое и не можем добавлять новые элементы. Таким образом, тьюпл можно назвать списком-константой. Синтаксически тьюпл задается путем перечисления через запятую всех элементов, и все это заключено в круглые скобки:

(1, 2, 5, 8) 
(3.14, ‘ string ’, -4) 
Все элементы индексируются с нуля. Для получения i-го элемента необходимо указать имя тьюпла затем индекс i в квадратных скобках. Пример: 
t = (0, 1, 2, 3, 4) 
print t[0], t[-1], t[-3] 
Результат: 0 4 2 
Таким образом, тьюпл можно было назвать вектором-константой, если бы его элементы всегда были однородными.

Список. Хорошим, частным примером списка может служить строка (string) языка Turbo Pascal. Элементами строки являются одиночные символы, ее длина не фиксирована, имеется возможность удалять элементы или, напротив, вставлять их в любом месте строки. Элементами же списка могут быть произвольные объекты не обязательно одного и того же типа. Чтобы создать список, достаточно перечислить его элементы через запятую, заключив все это в квадратные скобки:

[3, 5.14, ‘s’] 
[‘string’, (0,1,8), [1,1]] 

 В отличие от тьюпла, списки можно модифицировать по своему желанию. Доступ к элементам осуществляется также как и в тьюплах. Пример: 
l = [1, ‘s’, (2,8), [0,3,4]] 
print l[0], l[1], l[-2], l[-1][0] 
Результат: 1 s (2,8) 0

Словарь. Напоминает тип запись (record) в Pascal или структуры (structure) в С. Однако, вместо схемы "поле записи"-"значение" здесь применяется "ключ"-"значение". Словарь представляет собой набор пар "ключ"-"значение". Здесь "ключ" - константа любого типа (но преимущественно применяются строки), он служит для именования (индексирования) некоторого соответствующего ему значения (которое можно менять).

Словарь создается путем перечисления его элементов (пар "ключ"-"значение", разделенных двоеточием), через запятую и заключения всего этого в фигурные скобки. Для получения доступа к некоторому значению необходимо, после имени словаря, в квадратных скобках записать соответствующий ключ. Пример: 
d = {'a': 1, 'b': 3, 5: 3.14, 'name': 'John'} 
d['b'] = d[5] 
print d['a'], d['b'], d[5], d['name'] 
Результат: 1 3.14 3.14 John 
Для добавления новой пары "ключ"-"значение" достаточно присвоить элементу с новым ключом соответствующее значение: 
d['new'] = 'new value' 
print d 
Результат: {'a':1, 'b':3, 5:3.14, 'name':'John', 'new':'new value'}

3. Python в отличие от Pascal, C, C++ не поддерживает работу с указателями, динамической памятью и адресную арифметику. В этом он похож на Java. Как известно, указатели служат источником трудноуловимых ошибок и работа с ними относится больше к программированию на низком уровне. Для обеспечения большей надежности и простоты они небыли включены в Python.

4. Одним из особенностей Python является то, как происходит присваивание одной переменной другой, т.е. когда по обе стороны от оператора "=" стоят переменные.

Следуя Тимоти Бадду ([1]), будем называть семантикой указателей случай, когда присваивание приводит лишь к присваиванию ссылки (указателя), т.е. новая переменная становится лишь другим именем, обозначающим тот же участок памяти, что и старая переменная. При этом изменение значения, обозначаемого новой переменной, приведет к изменению значения старой, т.к. они, фактически, означают одно и то же.

Когда же присваивание приводит к созданию нового объекта (здесь объект - в смысле участка памяти для хранения значения какого-либо типа) и копированию в него содержимого присваиваемой переменной, этот случай назовем семантикой копирования. Таким образом, если при копировании действует семантика копирования, то переменные по обе стороны от знака "=" будут означать два независимых объекта с одинаковым содержанием. И здесь последующее изменение одной переменной никак не скажется на другой.

Присваивание в Python происходит следующим образом: если присваеваемый объект является экземпляром таких типов как числа или строки, то действует семантика копирования, если же в правой части стоит экземпляр класса, список, словарь или тьюпл, то действует семантика указателей. Пример: 
a = 2; b = a; b = 3 
print ' семантика копирования: a=', a, 'b=', b 
a = [2,5]; b = a; b[0] = 3 
print ' семантика указателей: a=', a, 'b=', b 
Результат: 
семантика копирования: a= 2 b= 3 
семантика указателей: a= [3,5] b= [3,5]

Для тех из вас, кто хочет знать в чем тут дело, я приведу другой взгляд на присваивание в Python. Если в таких языках как Basic, Pascal, C/C++ мы имели дело с переменными-"емкостями", и хранимыми в них константами (числовыми, символьными, строковыми - не суть важно), а операция присваивания означала "занесение" константы в присваиваемую переменную, то в Python мы уже должны работать с переменными-"именами" и именуемыми ими объектами. (Замечаете некоторую аналогию с языком Prolog?) Что же такое объект в Python? Это все то, чему можно дать имя: числа, строки, списки, словари, экземпляры классов (которые в Object Pascal и называются объектами), сами классы (!), функции, модули и т.д. Так вот, при присваивании переменной некоторого объекта, переменная становится его "именем", причем таких "имен" объект может иметь сколько угодно и все они никак не зависят друг от друга.

Теперь, объекты делятся на модифицируемые (мутируемые) и неизменные. Мутируемые - те, которые могут изменить свое "внутреннее содержание", например, списки, словари, экземпляры классов. А неизменные - такие как числа, тьюплы, строки (да, строки тоже; можно переменной присвоить новую строку, полученную из старой, но саму старую строку модифицировать не получится).

Так вот, если мы пишем a = [2,5]; b = a; b[0] = 3, Python это интерпретирует так:

 дать объекту "список [2,5]" имя a ;

 дать этому объекту еще одно имя - b ;

 модифицировать нулевой элемент объекта.
Вот и получилась "псевдо" семантика указателей.

И последнее, что стоит сказать насчет этого: хотя нет возможности изменения структуры тьюпла, но содержащиеся в нем мутируемые компоненты по-прежнему доступны для модификации:

t = (1, 2, [7,5], 'string')

t[0] = 6 # так нельзя

del t[1] # тоже ошибка

t[2][1] = 0 # допустимо, теперь третья компонента - список [7,0]

t[3][0] = 'S' # ошибка: строки не мутируемы

5. Весьма оригинальным является то, как в Python группируются операторы. В Pascal для этого служат операторные скобки begin-end, в C, C++, Java - фигурные скобки {}, в Basic применяются закрывающие окончания конструкций языка (NEXT, WEND, END IF, END SUB). 
В языке Python все гораздо проще: выделение блока операторов осуществляется путем сдвига выделяемой группы на один или более пробелов или символов табуляции вправо относительно заголовка конструкции к которой и будет относиться данный блок. Например:

 if x > 0:

      print ‘ x > 0 ’

      x = x - 8

 else:

      print ‘ x <= 0 ’

      x = 0

Тем самым, хороший стиль записи программ, к которому призывают преподаватели языков Pascal, C++, Java и т.д., здесь приобретается с самого начала, поскольку, по-другому просто не получится. 

Глава 5. С++

Глава 5.1. Общие сведения

C++ (читается си-плюс-плюс) — компилируемый, статически типизированный язык программированияобщего назначения.

Поддерживает такие парадигмы программирования, как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование. Язык имеет богатую стандартную библиотеку, которая включает в себя распространённые контейнеры и алгоритмы, ввод-вывод, регулярные выражения, поддержку многопоточности и другие возможности. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков.[3][4] В сравнении с его предшественником — языком C, — наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования.[4]

C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также игр. Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Embarcadero (Borland) C++ Builder и другие. C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#.

Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C.

Глава 5.2. История

Язык возник в начале 1980-х годов, когда сотрудник фирмы Bell Labs Бьёрн Страуструппридумал ряд усовершенствований к языку C под собственные нужды. Когда в конце 1970-х годов Страуструп начал работать в Bell Labs над задачами теории очередей (в приложении к моделированию телефонных вызовов), он обнаружил, что попытки применения существующих в то время языков моделирования оказываются неэффективными, а применение высокоэффективных машинных языков слишком сложно из-за их ограниченной выразительности. Так, язык Симула имеет такие возможности, которые были бы очень полезны для разработки большого программного обеспечения, но работает слишком медленно, а язык BCPL достаточно быстр, но слишком близок к языкам низкого уровня и не подходит для разработки большого программного обеспечения.

Вспомнив опыт своей диссертации, Страуструп решил дополнить язык C (преемник BCPL) возможностями, имеющимися в языке Симула. Язык C, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры Bell, является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами. В результате практические задачи моделирования оказались доступными для решения как с точки зрения времени разработки (благодаря использованию Симула-подобных классов), так и с точки зрения времени вычислений (благодаря быстродействию C). В первую очередь в C были добавлены классы (с инкапсуляцией), наследование классов, строгая проверка типов, inline-функции и аргументы по умолчанию. Ранние версии языка, первоначально именовавшегося «C with classes» («Си с классами»), стали доступны с 1980 года.

Разрабатывая C с классами, Страуструп написал программу cfront — транслятор, перерабатывающий исходный код C с классами в исходный код простого C. Это позволило работать над новым языком и использовать его на практике, применяя уже имеющуюся в UNIX инфраструктуру для разработки на C. Новый язык, неожиданно для автора, приобрёл большую популярность среди коллег и вскоре Страуструп уже не мог лично поддерживать его, отвечая на тысячи вопросов.

К 1983 году в язык были добавлены новые возможности, такие как виртуальные функции, перегрузка функций и операторов, ссылки, константы, пользовательский контроль над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев (//). Получившийся язык уже перестал быть просто дополненной версией классического C и был переименован из C с классами в «C++». Его первый коммерческий выпуск состоялся в октябре 1985 года.

До начала официальной стандартизации язык развивался в основном силами Страуструпа в ответ на запросы программистского сообщества. Функцию стандартных описаний языка выполняли написанные Страуструпом печатные работы по C++ (описание языка, справочное руководство и так далее). Лишь в 1998 году был ратифицирован международный стандарт языка C++: ISO/IEC 14882:1998 «Standard for the C++ Programming Language»; после принятия технических исправлений к стандарту в 2003 году — следующая версия этого стандарта — ISO/IEC 14882:2003

Глава 5.3. Особенности языка

C++ содержит средства разработки программ контролируемой эффективности для широкого спектра задач, от низкоуровневых утилит и драйверов до весьма сложных программных комплексов. В частности:

Высокая совместимость с языком Си : код на Си может быть с минимальными переделками скомпилирован компилятором C++. Внешнеязыковой интерфейс является прозрачным, так что библиотеки на Си могут вызываться из C++ без дополнительных затрат, и более того — при определённых ограничениях код на C++ может экспортироваться внешне не отличимо от кода на Си (конструкция extern "C").

• Как следствие предыдущего пункта — вычислительная производительность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы. Один из базовых принципов C++ — «не платишь за то, что не используешь» — то есть ни одна из языковых возможностей, приводящая к дополнительным накладным расходам, не является обязательной для использования. Имеется возможность работы с памятью на низком уровне.
• Поддержка различных стилей программирования: традиционное императивное программирование (структурное, объектно-ориентированное), обобщённое программирование, функциональное программирование, порождающее метапрограммирование.
• Автоматический вызов деструкторов объектов в адекватном порядке (обратном вызову конструкторов) упрощает и повышает надёжность управления памятью и другими ресурсами (открытыми файлами, сетевыми соединениями, соединениями с базами данных и т. п.).
• Перегрузка операторов позволяет кратко и ёмко записывать выражения над пользовательскими типами в естественной алгебраической форме.
• Имеется возможность управления константностью объектов (модификаторы const, mutable, volatile). Использование константных объектов повышает надёжность и служит подсказкой для оптимизации. Перегрузка функций-членов по признаку константности позволяет определять выбор метода в зависимости цели вызова (константный для чтения, неконстантный для изменения). Объявление mutable позволяет сохранять логическую константность при виде извне кода, использующего кэши и ленивые вычисления.
• Шаблоны C++ дают возможность построения обобщённых контейнеров и алгоритмов для разных типов данных. Попутно шаблоны дают возможность производить вычисления на этапе компиляции.
• Возможность встраивания предметно-ориентированных языков программирования в основной код. Такой подход использует, например библиотека Boost.Spirit, позволяющая задавать EBNF-грамматику парсеров прямо в коде C++.
• Доступность. Для C++ существует огромное количество учебной литературы, переведённой на всевозможные языки. Язык имеет высокий порог вхождения, но среди всех языков такого рода обладает наиболее широкими возможностями.

К числу обычно упоминаемых недостатков языка можно отнести:

• Отсутствие системы модулей. C++ унаследовал от Си подключение заголовочных файлов с помощью препроцессора. Это вынуждает дублировать описания объектов, порождает неочевидные требования к коду и увеличивает объём компилируемого текста, а значит и время компиляции.
• Наличие более чем одного механизма для выполнения одних и тех же задач, что усложняет язык и приводит к неоптимальному и небезопасному кодированию.
• Унаследованные от Си опасные и провоцирующие ошибки возможности, такие как макроопределения #define, адресная арифметика и неявное приведение типов.
• Возможность прямого управления распределением памяти провоцирует ошибки, приводящие к внезапному краху программ из-за разрушения стека или обращения к невыделенной памяти.
• Шаблоны порождают объёмный и не всегда оптимальный код. Частичное определение шаблонов усложняет как сам язык, так и программы, где оно используется.
• Объектно-ориентированная подсистема построена так, что оказывается затруднительно применять многие приёмы, обычные для других объектных языков.
• Множественное (в том числе виртуальное) наследование усложняет транслятор и приводит к созданию громоздких иерархий классов, которые при любом изменении требований к программе могут потребовать серьёзного пересмотра.
• Сложный синтаксис и объёмная спецификация языка затрудняют его изучение.
• Язык не поощряет создание надёжного, легко читаемого и удобного в сопровождении кода, вместо этого зачастую предлагая выбор между короткими и простыми, но опасными средствами, унаследованными от Си, и новыми, объёмными и сложными, но более безопасными механизмами.
• Сложная и постоянно разрастающаяся стандартная библиотека, затрудняющая изучение и дополнительно увеличивающая объём программ.
• Отсутствие или ограниченность поддержки ряда полезных технологий и методик программирования.

Глава 6. С Sharp

Глава 6.1. Общие сведения

C# (произносится си шарп) — объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров компании Microsoft под руководством Андерса Хейлсберга и Скотта Вильтаумота^[4] как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework. Впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML.

Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Pascal, Модула, Smalltalk и, в особенности, Java — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ и некоторых других языков, не поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).

Глава 6.2. История развития

Название «Си шарп» (от англ. sharp — диез) происходит от музыкальной нотации, где знак диез означает повышение соответствующего ноте звука на полутон, что аналогично названию языка C++, где «++» обозначает инкремент переменной. Название также является игрой с цепочкой C → C++ → C++++(C#), так как символ «#» можно составить из 4х знаков «+».

Вследствие технических ограничений на отображение (стандартные шрифты, браузеры и т. д.) и того, что знак диез ♯ не представлен на стандартной клавиатуре, знак # был выбран для представления знака диез при записи имени языка программирования. Это соглашение отражено в Спецификации Языка C# ECMA-334.

Названия языков программирования не принято переводить, поэтому язык следует называть по-английски «Си шарп».

Версии

Проект C# был начат в декабре 1998 и получил кодовое название COOL(C-style Object Oriented Language).

Версия 1.0

Версия 1.0 была анонсирована вместе с платформой .NET в июне 2000 года, тогда же появилась и первая общедоступная бета-версия; C# 1.0 окончательно вышел вместе с Microsoft Visual Studio .NET в феврале 2002 года.

Первая версия C# напоминала по своим возможностям Java 1.4, несколько их расширяя: так, в C# имелись свойства (выглядящие в коде как поля объекта, но на деле вызывающие при обращении к ним методы класса), индексаторы (подобные свойствам, но принимающие параметр как индекс массива), события, делегаты, циклы foreach, структуры, передаваемые по значению, автоматическое преобразование встроенных типов в объекты при необходимости (boxing), атрибуты, встроенные средства взаимодействия с неуправляемым кодом (DLL, COM) и прочее.

Кроме того, в C# решено было перенести некоторые возможности C++, отсутствовавшие в Java: беззнаковые типы, перегрузку операторов, передача параметров в метод по ссылке, методы с переменным числом параметров, оператор goto. Также в C# оставили ограниченную возможность работы с указателями — в местах кода, специально обозначенных словом unsafe и при указании специальной опции компилятору.

Версия 2.0

В 2005 году вышел окончательный релиз версии 2.0 C#. Она укрепила позиции этого языка программирования и окончательно убедила в его эффективности и дальнейшем развитии.

Новые возможности C# 2.0:

Частичные типы (разделение реализации класса более чем на один файл)

Обобщённые, или параметризованные типы (generics)

Новая форма итератора, позволяющая создавать сопрограммы с помощью ключевого слова yield, подобно Python и Ruby

Анонимные методы

Оператор '??': return obj1 ?? obj2; означает (в нотации C# 1.0) return obj1!=null ? obj1 : obj2;

Обнуляемые типы-значения

Возможность создавать хранимые процедуры, триггеры

Поддержка 64-разрядных вычислений

Версия 3.0

Окончательно эта версия языка вошла в Visual Studio 2008 и .NET 3.5.

Новые возможности C# 3.0:

Ключевые слова select, from, where, позволяющие делать запросы из XML документов, коллекций и т. п.

Инициализация объекта вместе с его свойствами

Лямбда-выражения

Деревья выражений

Вывод типов локальной переменной : var x = "hello"; вместо string x = "hello";

Безымянные типы

Методы-расширения — добавление метода в существующий класс с помощью ключевого слова this при первом параметре статической функции

Автоматические свойства

Версия 4.0

Окончательная версия вышла в 2010 году.

Новые возможности C# 4.0:

Возможность использования позднего связывания, для использования:

с языками с динамической типизацией (Python, Ruby)

с COM-объектами

отражения (reflection)

объектов с изменяемой структурой (DOM)

Именованные и опциональные параметры

Новые возможности COM interop

Ковариантность и контравариантность

Контракты в коде

Глава 6.3. Особенности языка

C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем (однако, эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющего собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET). CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.

Заключение

Мы рассмотрели 5 основных современных языков программирования – Java, C++, C#, Python и C. Все эти пять языков популярны уже более десяти лет. На этих языках разрабатывают множество программ каждый год. Хотя каждый год выходят новые и новые языки программирования. Но эти пять языков прочно занимают позиции современных. И еще долгое время они не будут терять своих позиций. Знания таких языков программирования является базисом для современного программиста.

Список использованной литературы

Список литературы

а) Учебники, учебные пособия, словари

1.Информатика А.В. Могилев, Н.И.Пак, Е.К. Хённер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.

2.Информатика. Базовый курс. 2-е издание / С. В. Симонович. - СПб.: Питер, 2007.

3.Информатика. Теория и практика: Учеб. пособие / В.А. Острейковский, И.В. Полякова. – М.: Издательство Оникс, 2008.

4.Информатика: Учебник / Б.В. Соболь [и др.] - Изд. 3-е, дополн. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2007.-(Высшее образование).

5.Информатика: Учебник для вузов. Н.В. Макарова, В.Б. Волков. – СПб.: Питер, 2011.

6.Информатика: Учеб. пособие / А.В. Терехов, А.В. Чернышов, В.Н. Чернышов. – Тамбов: Издательство ТГТУ, 2007.

7.Информатика. Энциклопедический словарь-справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. /  Ф. С. Воройский - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.

б) электронные ресурсы и программное обеспечение

1.Современные языки программирования и их использование. - URL: http://wiki.iteach.ru/index.php/Современные_языки_программировани и_их_использование

2.  Урок 4 Языки программирования. - URL: http://os39inf.ucoz.ru/Uroki_11kl/Urok4_11kl_Jaziki_Prog.doc

3. TIOBE LLC. – URL:https://www.tiobe.com/tiobe-index/