Stichworte zur Ideengeschichte der Programmiersprachen

Vorbemerkung Maschinennahe Sprachen Imperative Programmiersprachen (main stream) Funktionale Programmiersprachen Logis
Stichworte zur Ideengeschichte der
Programmiersprachen
Robert Giegerich
Faculty of Technology
Bielefeld University
[email protected]
Robert Giegerich
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Bielefeld University
Vorbemerkung Maschinennahe Sprachen Imperative Programmiersprachen (main stream) Funktionale Programmiersprachen Logis
Vorbemerkung
Diese Notzien dienen zur Erläuterung des O’Reilly Posters über die
Entwicklung der Programmiersprachen
http://oreilly.com/news/languageposter_0504.html.
Sie sind ein spontanes Produkt meiner Erinnerung.
Es bedarf der Überprüfung, ob wirklich alle Ideen an ihrem
Ursprungsort angesiedelt sind.
Robert Giegerich
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Vorbemerkung Maschinennahe Sprachen Imperative Programmiersprachen (main stream) Funktionale Programmiersprachen Logis
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”
Robert Giegerich
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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
Robert Giegerich
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Zeitgleiche Entwicklungen von anwendungs-spezifischen Sprachen
(DSL)
COBOL (Business)
SNOBOL (String-Verarbeitung)
Systemprogrammiersprachen: Mit Elementen höherer Sprachen,
aber maschinenabhängige Sprachanteile erlaubt, z.B. AdressArithmetik, expliziter Register-Zugriff;
wichtigster Vertreter: C, das sich später zu einer
maschinenunabhängigen Systemprogrammiersprache entwickelt
Robert Giegerich
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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)
Robert Giegerich
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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
Robert Giegerich
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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)
Robert Giegerich
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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
Robert Giegerich
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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
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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 1979-1983, Compiler ff
Überaus komplexe Sprache, keine Verbreitung
Gegenläufiger Trend: Kleine einfache Sprachen (Pascal)
Robert Giegerich
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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
Robert Giegerich
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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)
Robert Giegerich
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7. Anwendungsspezifische Sprachen
SGML, HTML, XML: Dokumentenverarbeitung
Postscript: Druckseitenbeschreibung
Tcl/Tk, PERL, Python: Skriptsprachen
...
1000 weitere
...
Bellman’s GAP (2011): Algebraische Dynamische Programmierung
Deklarative Sprache: Baumgrammatik + Algebren
Optimierungsprobleme über Sequenzdaten
Stochastische Modelle (HMMs, SCFGs)
Compiler optimiert asymptotische Effizienz
Robert Giegerich
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