Prehľad historických procedurálnych jazykov

V tomto článku trochu bližšie popíšem niektoré staršie, ale aj novšie (alebo teda v súčasnosti dosť využívané) programovacie jazyky, ktoré sú predstaviteľmi procedurálnej paradigmy.

ALGOL

ALGOL bol navrhnutý počítačovými vedcami z Európy a Ameriky na zasadnutí v roku 1958 na ETH Zurich. Tento jazyk používali väčšinou výskumníci a vedci. Jeho obmedzené použitie v komerčnej sfére bolo spôsobené absenciou štandardizácie vstupu/výstupu v jeho popise a nie prílišným záujmom o tento jazyk. Algol 60 sa však stal štandardom pre publikácie o algoritmoch. John Backus napísal syntax tohto jazyka vo svojej novej notácii, ktorú vymyslel s názvom Backusova normálna forma, ktorú neskôr rozšíril Peter Naur. Táto forma sa začala nazývať Backus-Naurova forma (BNF) zápisu syntaxe jazyka (teda pravidiel gramatiky) a v súčasnosti sa veľmi často používa, hlavne jej variant EBNF (Extended Backus-Naur Form).

Keďže vstup/výstup ALGOL-u nebol štandardizovaný, neexistuje portabilná verzia klasického programu “hello world!”. Nasledujúci príklad ukazuje tento program v jazyku ALGOL 60 pre počítač Unisys-A series:

BEGIN
  FILE F(KIND=REMOTE);
  EBCDIC ARRAY E[0:11];
  REPLACE E BY "HELLO WORLD!";
  WRITE(F, *, E);
END.

BASIC

Akronym BASIC znamená “Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code” a ide o rodinu jazykov vyššej úrovne. Prvý BASIC bol vytvorený v roku 1963. Autori boli: John George Kemeny a Thomas Eugene Kurtz na Dartmouth College, New Hampshire, USA. Tento jazyk vytvorili, aby umožnili aj študentom a ne-vedcom bližšie sa zoznámiť s počítačmi a ich možnosťami. Jazyk sa stal veľmi populárnym a široko používaným na mikropočítačoch koncom 70. rokov (napr. MITS Altair 8800) a v domácich počítačoch v 80. rokoch. BASIC ostáva populárny až dodnes a je základom pre značne modifikované dialekty a nové jazyky, ako napr. Microsoft Visual Basic. Existuje asi okolo 250 rôznych dialektov BASICU.

Klasický program “Hello, world!” v BASICu vyzerá asi takto:

10 PRINT "Hello, world !"

COBOL

Ide o jeden z najstarších jazykov, ktoré sa dodnes aktívne využívajú. Jazyk vznikol v roku 1959. Vytvorila ho skupina “The Short Range Committee”, jedna z troch skupín zo zasadnutia v Pentagone 28. a 29. mája 1959, presne rok po Zürich-skom zasadnutí pre ALGOL 58.

COBOL je akronym “COmmon Business-Oriented Language”. Jeho hlavnou doménou je obchod, finančníctvo a administratívne systémy pre spoločnosti a vládu. Štandard z roku 2002 zahŕňa podporu aj pre objektovo orientované programovanie a iné vylepšenia.

Existovala veľká kritika jeho syntaxe, hlavne že rozsiahla dĺžka príkazov spôsobuje záťaž pre rozmýšľanie nad tým, čo má program robiť. Edsger Dijkstra sa dokonca vyjadril, že “Použitie COBOLu otupuje myseľ; jeho výučba by sa mala preto pokladať za trestný čin”. Obranou bolo vyjadrenie, že kto kritizuje COBOL, určite v ňom nikdy neprogramoval a často si ho chybne vysvetľuje. Jeho špecifikácia bola neskôr aj tak revidovaná.

Napríklad kód v COBOL-e pre výpočet koreňa kvadratickej rovnice a*x^2 + b*x + c = 0 môže vyzerať takto. Obe nasledujúce ukážky počítajú koreň so znamienkom + pred odmocninou; pre reálny výsledok predpokladajú a != 0 a b^2 - 4*a*c >= 0:

COMPUTE X = (-B + (B ** 2 - (4 * A * C)) ** .5) / (2 * A)

alebo aj takto:

MULTIPLY B BY B GIVING B-SQUARED.  
MULTIPLY 4 BY A GIVING FOUR-A.  
MULTIPLY FOUR-A BY C GIVING FOUR-A-C.  
SUBTRACT FOUR-A-C FROM B-SQUARED GIVING RESULT-1.  
COMPUTE RESULT-2 = RESULT-1 ** .5.
SUBTRACT B FROM RESULT-2 GIVING NUMERATOR.
MULTIPLY 2 BY A GIVING DENOMINATOR.
DIVIDE NUMERATOR BY DENOMINATOR GIVING X.

Na prvý pohľad to vyzerá dosť zložito. Ktorú formu použiť, závisí od štýlu programovania. V niektorých prípadoch menej exaktný zápis môže byť ľahšie pochopiteľný:

ADD YEARS TO AGE.
MULTIPLY PRICE BY QUANTITY GIVING COST.
SUBTRACT DISCOUNT FROM COST GIVING FINAL-COST.

a posledná vec: “Hello, world!”

IDENTIFICATION DIVISION.
PROGRAM-ID. HELLO-WORLD.
PROCEDURE DIVISION.
MAIN.
    DISPLAY 'Hello, world.'.
    STOP RUN.

Jazyk C

Tento jazyk je azda najpopulárnejší jazyk vôbec a každý “skutočný” programátor by ho mal podľa môjho názoru poznať. História vývoja jazyka C začína v období rokov 1969 až 1973 a súvisí s vývojom operačného systému Unix.

Pre implementáciu systému chceli použiť jazyk dostatočne efektívny z pohľadu strojového kódu a zároveň nezávislý od konkrétneho procesora (čo bolo vtedy dosť protichodné). Ako vylepšenie jazyka BCPL (o ktorom rozmýšľali, že bude implementačným jazykom Unixu) navrhol Ken Thompson jeho variant s názvom B (1970). Aj keď jazyk mal dobré kompilačné vlastnosti, nebol dostatočne univerzálny. Preto sa nakoniec rozhodol Dennis Ritchie vytvoriť nový jazyk, ktorý by spĺňal obe požiadavky. Vychádzal pritom z Thompsonovho jazyka “B” a podľa oficiálnych zdrojov dostal preto pomenovanie “C” ako jeho “nasledovník”.

C je jazykom strednej úrovne (teda ani nízkoúrovňový, ale ani celkom vysokoúrovňový) a používa sa hlavne (a dnes čoraz viac len) na systémové programovanie (operačné systémy, ovládače, real-time aplikácie, emulátory, ale aj programovacie jazyky, …).

V knihe The C programming language od Briana Kernighana a Dennisa Ritchie-ho (prvý “manuál” k jazyku) bol najzaujímavejší program typu “Hello, world !”, ktorý sa odvtedy začal s obľubou používať pri popise aj iných jazykov. Takže “Hello, world !” v C:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("Hello, world !\n");
    return 0;
}

Pascal

Ide o jeden z najznámejších jazykov, ktorý sa hojne vyučuje na školách aj dodnes. V súčasnosti sa čistý Pascal už ani tak nevyužíva, skôr jeho odvodená objektová verzia Delphi.

Jazyk Pascal vytvoril v roku 1970 N. Wirth ako malý, efektívny jazyk, ktorý by mal “povzbudzovať” programátorov k používaniu správnych programovacích praktík, tzv. štruktúrnemu programovaniu.

Jazyk vychádza z jazyka Algol 60 a pomenovanie dostal podľa francúzskeho matematika a filozofa B. Pascala.

Wirthov cieľ bol vytvoriť efektívny jazyk založený na tzv. štruktúrovanom programovaní. Ako som už spomenul, vychádza z jazyka Algol, kde uvádza nové mechanizmy, ako si mohol programátor vytvoriť svoje vlastné zložitejšie dátové štruktúry. Rovnako tak uľahčil tvorbu dynamických a rekurzívnych dátových štruktúr, ako napríklad zoznamy, stromy alebo grafy.

Jazyk obsahuje dátové štruktúry ako napr. záznamy (record), výčtové typy (type), množiny (set), dynamicky alokované premenné so smerníkmi, polia s rôzne definovaným rozmedzím.

Jazyk má prísnu typovú kontrolu, implicitná konverzia je však v niektorých prípadoch možná, napríklad z integer na real.

Umožňuje (na rozdiel od rodiny C jazykov) vnorené definície procedúr do ľubovoľnej hĺbky a tiež takmer ľubovoľné definície a deklarácie vo vnútri tela procedúr.

Tieto aspekty umožnili vytvoriť veľmi jednoduchú a koherentnú syntax, kde kompletný program sa syntakticky veľmi podobá jedinej procedúre.

Príklad programu:

program Hello;

begin
    writeln('Hello, world !');
end.

Záver

V tomto článku som spravil prehľad snáď tých úplne najznámejších historických procedurálnych programovacích jazykov. Hovorím procedurálnych, pretože historicky sú známe aj objektovo orientované jazyky (napr. Smalltalk) alebo viac funkcionálne jazyky (napr. Lisp).