Неверно что язык программирования является языком высокого уровня
Разъяснение языков программирования высокого уровня и низкого уровня
Языки программирования разделены на два класса. Это могут быть языки высокого уровня или языки низкого уровня. Каждый тип языка программирования имеет свое назначение. Изучение различий между ними является важным шагом для определения того, какой из них использовать.
Так в чем же разница между ними? И что это значит для обучения написанию кода? Давайте начнем с определения каждого из них и узнаем больше о том, какой язык подходит именно вам.
Языки программирования высокого и низкого уровня
Есть несколько характеристик, которые определяют языки программирования высокого и низкого уровня. Вот некоторые правила, которые обычно соблюдаются для определения двух.
Языки высокого уровня:
Языки низкого уровня:
Если вы когда-либо программировали на C или C ++, вы могли бы понять, что эти языки плавают в серой области. Эти языки позволяют вам управлять памятью, но имеют некоторую абстракцию.
Языки низкого уровня
Является ли язык высокоуровневым или низкоуровневым, имеет отношение к абстракции и как близко к операционной системе работает язык. Языки низкого уровня ближе к компьютерной системе. Одним из наиболее распространенных языков низкого уровня является машинный код.
Машинный код не имеет абстракции — он содержит отдельные инструкции, передаваемые компьютеру. Машины понимают только байты, они представлены в двоичном формате (хотя иногда они записываются в десятичной или шестнадцатеричной записи).
Вот некоторый машинный код:
169 1 160 0 153 0 128 153 0 129 153 130 153 0 131 200 208 241 96
Не могли бы вы прочитать этот код и понять, что может сделать скрипт? Компьютер знает, но это не близко к человеческому языку.
Когда вы пишете машинный код, вам нужно указать четкие указания. Например, если часть информации должна быть извлечена из памяти, машинный код должен указать компьютеру, где ее найти. Машинный код на сегодняшний день является самым быстрым кодом для написания, а также самым сложным для создания программ.
Ассемблер является еще одним языком низкого уровня, который на шаг выше машинного кода. В ассемблере очень мало абстракций, но он похож на машинный код. Он встречается реже, чем язык C, но на шаг выше машинного кода.
Имиджевый кредит: extradeda /Depositphotos
Язык программирования C
это популярный выбор для кодеров. Хотя язык C не такой низкий, как на ассемблере, он приближается к машинному коду. Большинство операций, написанных на C, могут работать с небольшим количеством инструкций машинного кода.
Языки программирования высокого уровня
Языки высокого уровня имеют абстракцию. Эти языки очень удобочитаемы и в результате их гораздо проще использовать. Вот пример кода Python, который гораздо проще расшифровать, чем фрагмент машинного кода:
def addNumbers (Num1, Num2):
вернуть Num1 + Num2
Это простая функция, которая принимает два числа и возвращает результат. Вы точно знаете, что вы получаете, вы можете прочитать это как книгу. Вам также не нужно управлять памятью, чтобы запустить эту программу на вашем компьютере.
Переменные, объекты, процедуры и циклы являются важными частями языков высокого уровня. Это абстракция, которая делает их простыми в использовании.
Язык ассемблера имеет почти однозначное соответствие между своими командами и командами машинного кода. Язык более высокого уровня способен отправлять десятки команд с помощью одной строки кода.
Каждый язык высокого уровня имеет свой собственный способ написания синтаксиса, и вы можете обнаружить, что некоторые из них легче читать, чем другие.
Какой язык вы должны изучать?
Это распространенный вопрос среди новых программистов. Языки программирования высокого или низкого уровня лучше? Как и в случае со многими вопросами программирования, нет одного правильного ответа.
Оба языка имеют важные преимущества. Языки низкого уровня требуют очень мало интерпретации с помощью компьютера. Это делает машинный код невероятно быстрым по сравнению с другими языками программирования
, Они дают программистам большой контроль над хранением данных, памятью, компьютерным оборудованием.
Вы можете использовать эти языки для написания программного ядра или программного драйвера. Вы не будете использовать его для написания веб-приложений или игр.
Языки высокого уровня легче понять. Они позволяют программистам писать код более эффективно. Эти языки также считаются более безопасными. У них есть больше мер предосторожности, чтобы кодеры не могли вводить команды, которые могут повредить компьютер.
Они не дают программистам такого большого контроля над процессами низкого уровня и редко занимаются распределением памяти.
Список популярных языков высокого уровня включает в себя:
Эти языки хороши для написания программ, веб-приложений и мобильных приложений.
Что вы хотите построить?
Ваш первый вопрос должен быть: что я хочу запрограммировать?
Если вы хотите писать операционные системы, ядра или что-то, что должно работать на высокой скорости, то язык более низкого уровня может быть хорошим выбором. Большая часть Windows, macOS и Linux написана на языках C и C, таких как C ++ и Objective-C.
Многие современные приложения написаны на высокоуровневых или предметно-ориентированных языках. Python и Ruby — популярные языки веб-программирования
, Такие языки, как Swift, C #, JavaScript и SQL, имеют свои собственные цели. C # является отличным многоцелевым языком, JavaScript является основой веб-кодирования, а SQL отлично подходит для программирования баз данных.
Преимущества изучения обоих
Вот интересная идея: выучить оба сразу. Вы получите более глубокое понимание абстракций и того, как они делают языки высокого уровня более эффективными. Вы также можете многое узнать о компьютерной архитектуре и о том, что заставляет ваш компьютер работать.
Конечно, изучать два языка одновременно непросто, поэтому вы можете поразить их.
Выберите язык на основе того, что вы хотите построить. Проведите небольшое исследование, чтобы выяснить, какие языки распространены в выбранной вами области карьеры. Затем используйте эту информацию, чтобы выбрать язык и начать изучение.
Вскоре вы увидите параллели и получите более глубокое понимание того, как работает программирование.
Стать лучшим программистом
Не поражайтесь различным критериям при выборе языка программирования. Пытаясь выбирать между языками высокого и низкого уровня, подумайте о том, что вас больше всего интересует. Практически в каждом случае вы должны стремиться к проектам, которые вас интересуют.
Если вы хотите перейти к языкам более низкого уровня, вы можете подумать о том, чтобы больше узнать о C. C — отличный язык для изучения, вот отличный проект для начинающих C, который поможет вам начать. Возможно, вас больше интересует кодирование на языке высокого уровня? Python — это отличный многоцелевой язык, который может многое предложить. Вы можете сделать много отличных проектов, таких как создание ботов для социальных сетей для Instagram и Reddit, используя Python
Язык программирования. Языки низкого и высокого уровня
Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, определяющих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель под её управлением.
Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало более восьми тысяч языков программирования (включая нестандартные, визуальные и эзотерические языки). Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты могут владеть десятком и более разных языков программирования.
Язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые представляют собой набор правил, позволяющих компьютеру выполнить тот или иной вычислительный процесс, организовать управление различными объектами, и т. п. Язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для
взаимодействия человека с ЭВМ, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Большинство языков программирования использует специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.
Как правило, язык программирования существует в виде:
Способы реализации языков
Языки программирования могут быть реализованы как: компилируемые, интерпретируемые и встраиваемые.
Программа на компилируемом языке при помощи компилятора (особой программы) преобразуется (компилируется) в машинный код (набор инструкций) для данного типа процессора и далее собирается в исполнимый модуль, который может быть запущен на исполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.
Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Процессор компьютера, в этой связи, можно назвать интерпретатором для машинного кода.
Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что замедляет процесс разработки. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.
Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку.
Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.
Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без программы-интерпретатора.
Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету» (Just-in-time compilation, JIT). Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# — Common Language Runtime.
Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов. Следует упомянуть, что есть языки, имеющие и интерпретатор, и компилятор (Форт).
Языки программирования низкого уровня
Первые компьютеры приходилось программировать двоичными машинными кодами. Однако программировать таким образом — довольно трудоемкая и тяжелая задача. Для упрощения этой задачи начали появляться языки программирования низкого уровня, которые позволяли задавать машинные команды в понятном для человека виде. Для преобразования их в двоичный код были созданы специальные программы — трансляторы.
Трансляторы делятся на:
Примером языка низкого уровня является ассемблер. Языки низкого уровня ориентированы на конкретный тип процессора и учитывают его особенности, поэтому для переноса программы на ассемблере на другую аппаратную платформу её нужно почти полностью переписать. Определенные различия есть и в синтаксисе программ под разные компиляторы. Правда, центральные процессоры для компьютеров фирм AMD и Intel практически совместимы и отличаются лишь некоторыми специфическими командами. А вот специализированные процессоры для других устройств, например, видеокарт и телефонов содержат существенные различия.
Языки низкого уровня, как правило, используют для написания небольших системных программ, драйверов устройств, модулей стыков с нестандартным оборудованием, программирование специализированных микропроцессоров, когда важнейшими требованиями являются компактность, быстродействие и возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам. Ассемблер — язык низкого уровня, широко применяется до сих пор.
Языки программирования высокого уровня
Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому созданные приложения легко переносятся с компьютера на компьютер. В большинстве случаев достаточно просто перекомпилировать программу под определенную компьютерную архитектурную и операционную систему. Разрабатывать программы на таких языках значительно проще и ошибок допускается меньше. Значительно сокращается время разработки программы, что особенно важно при работе над большими
программными проектами.
Сейчас в среде разработчиков считается, что языки программирования, которые имеют прямой доступ к памяти и регистров или имеют ассемблерные вставки, нужно считать языками программирования с низким уровнем абстракции. Поэтому большинство языков, считавшихся языками высокого уровня до 2000 года сейчас уже таковыми не считаются.
Недостатком некоторых языков высокого уровня является большой размер программ в сравнении с программами на языках низкого уровня. С другой стороны, для алгоритмически и структурно сложных программ при использовании суперкомпиляции преимущество может быть на стороне языков высокого уровня. Сам текст программ на языке высокого уровня меньше, однако, если взять в байтах, то код, изначально написанный на ассемблере, будет более компактным. Поэтому в основном языки высокого
уровня используются для разработки программного обеспечения компьютеров и устройств, которые имеют большой объём памяти. А разные подвиды ассемблера применяются для программирования других устройств, где критичным является размер программы.
Используемые символы
Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII, то есть доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и
горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).
Высокоуровневый язык программирования: отличительные черты и основные виды
Высокоуровневые языки программирования отличаются большей направленностью на человека, чем на машину, для которой их конструкции будут слишком сложными и ресурсоемкими. Не стоит полагать, что данный тип, исходя из названия, чем-то лучше других, так как и у низкоуровневых, и высокоуровневых свои задачи, преимущества и недостатки.
Понимание возможностей и особенностей данных языков позволит начинающим программистам определиться с направлением развития своих навыков. В нашей статье мы расскажем, что такое высокоуровневые языки программирования, как они появились, рассмотрим их возможности и разновидности.
Понятие высокоуровневого языка программирования
Высокоуровневый язык программирования – средство записи компьютерных программ, обеспечивающее высокую скорость и удобство работы. Его отличительной чертой является абстракция. Другими словами, высокоуровневый язык программирования обеспечивает возможность введения смысловых конструкций, способных коротко описать форматы данных и операции с ними в тех случаях, когда описания на низкоуровневом языке (например, на машинном коде) будут сложными для восприятия и очень длинными.
Понятие высокоуровневого языка программирования
Первые высокоуровневые языки программирования создавались с целью предотвращения зависимости сути алгоритмов от платформы. В этом случае платформенная независимость обеспечивается перекладыванием связей на инструментальные программы, которые осуществляют перевод текстов с высокоуровневых языков на машинный код. Инструментальные программы выступают своего рода трансляторами.
Таким образом, высокоуровневые языки программирования облегчают выполнение сложных задач программирования и упрощают адаптацию ПО. Применение инструментальных трансляторов позволяет связать программы, написанные с использованием высокоуровневых языков и ОС устройств и оборудования. В идеальном случае при использовании интерпретаторов не требуется модификация первоначального текста на языке программирования высокого уровня для всех видов платформ.
История появления высокоуровневых языков программирования
Попытка создать первый высокоуровневый язык программирования была предпринята еще во время Второй Мировой Войны. Его разработал немецкий инженер, дав ему имя Plankalkül. В 50-е годы эволюция компьютеров привела к началу новой эры программирования. Тогда был создан первый язык программирования, позволяющий писать код независимо от типа процессора, Fortran.
Ваш Путь в IT начинается здесь
Появление парадигмы структурного программирования стало революционным шагом в развитии программирования. Это позволило писать код большего объема с меньшими усилиями. А логичная структура программы облегчала тестирование и позволяла избежать множества ошибок. Задачу по созданию языка программирования в свое время пытались решить и военные США. В результате этих разработок в начале восьмидесятых годов прошлого столетия появился язык Ada.
Он еще являлся достаточно упрощенным, но, при этом, для своего времени был достаточно функциональным. Язык Ada применялся для программирования военной аппаратуры.
История появления высокоуровневых языков программирования
Также, в 60-е годы компания Bell Labs начала активно разрабатывать ОС Unix. Вслед за неудачными попытками использования ассемблера и языка B, пришел язык С. Он оказался настолько эффективным, что вытеснил BASIC и Pascal. Когда были разработаны принципы объектно-ориентрованного программирования, язык С трансформировался в С++, а позже в С#.
Плюсы и минусы высокоуровневых языков программирования
Основным достоинством машинно-независимых языков программирования являются их простота и универсальность. Как следствие, значительно сокращается продолжительность написания кода и отладки. Одна и та же программа может быть выполнена на компьютерах разной архитектуры.
Также к преимуществам языков программирования высокого уровня следует отнести такие факты:
Мы в GeekBrains каждый день обучаем людей новым профессиям и точно знаем, с какими трудностями они сталкиваются. Вместе с экспертами по построению карьеры поможем определиться с новой профессией, узнать, с чего начать, и преодолеть страх изменений.
Карьерная мастерская это:
Уже 50 000 человек прошли мастерскую и сделали шаг к новой профессии!
Запишитесь на бесплатный курс и станьте ближе к новой карьере:
Зарегистрироваться и получить подарки
Недостатком высокоуровневых языков программирования в сравнении с низкоуровневыми является большой размер программ. Поэтому существуют сферы, где до сих пор используются ассемблеры. Это разработка компиляторов для языков высокого уровня, драйверы, системный код, микроконтроллеры. Основная область применения языков высокого уровня — написание ПО для компьютеров и устройств с большими объемами памяти.
Сравнение высоко- и низкоуровневых языков программирования
Рассмотрим наиболее существенные отличия низко- и высокоуровневых языков программирования.
Машинно-зависимые языки позволяют писать быстродействующие программы. Для их работы не требуется использовать трансляторы, так как они максимально приближены к машинному языку. Эффективность ассемблеров в 2-4 раза выше современных языков высокого уровня.
Высокоуровневые языки адаптированы под естественный язык, понятный человеку. А значит, в качестве переводчика между языком программирования и машинным языком, понятным процессору, выступают компиляторы и интерпретаторы. Это в значительной степени замедляет время выполнения программы.
Как упоминалось ранее, программы, написанные на языках программирования высокого уровня, более объемные. Таким образом мы расплачиваемся за удобство и скорость написания кода. Чем более человеко-ориентирован язык, тем больше памяти он занимает. Здесь можно отметить, что программы, написанные на среднеуровневых языках, не нуждаются в таких больших объемах памяти.
Код на низкоуровневых языках приближен к принципам работы машины, но не к человеческому мышлению. Программы выглядят гораздо более объемными, чем написанные на высокоуровневых языках. Код, занимающий 1 строку на Python, может занимать 5-10 на ассемблере. Чем сложнее и длиннее программа, тем больше вероятность допустить ошибку в коде, и тем сложнее ее отладка.
Если вы привыкли к огромному количеству библиотек, программируя на высокоуровневых языках, то в случае ассемблера зачастую они просто отсутствуют.
Из перечисленного становится понятным, почему высокоуровневые языки набирают популярность. Здесь низкий порог входа и возможность освоить язык за достаточно короткое время. Дело в том, что высокоуровневые языки, состоящие из фраз английского языка более просты для понимания. Это также способствует их популярности среди программистов.
Под портируемостью понимается возможность переноса программы на другую архитектуру или операционную систему. В случае языков программирования говорят о мобильности, т.е. независимости от платформы.
Высокоуровневые языки в большей или меньшей степени не зависимы от платформы или процессора. Чем более распространен и технологичен язык, тем большей мобильностью он характеризуется. Т. е., один и тот же код относительно легко может использоваться на компьютерах разного типа. Нужен лишь соответствующий транслятор, способный представить код на машинном языке. Именно поэтому языки высокого уровня называются машинно-независимыми
По уровню абстракции языки программирования можно разделить на несколько уровней. Машинный уровень – язык из 0 и 1, единственный доступный компьютеру. Программист пишет код непосредственно в бинарном виде. Этот код напрямую загружается в процессор и исполняется процессором. Здесь уровень абстракции нулевой, так как вы полностью подстраиваетесь под машину.
Следующий уровень — низкоуровневые языки. Они обладают низким уровнем абстракции. Этот способ программирования несколько удобнее, чем программирование на машинном коде. Тем не менее абстрагироваться от конкретной машины мы не можем.
Абстракция
Третий уровень — высокоуровневые языки. На данном уровне абстракции уже требуется использование транслятора для перевода с языка программирования на машинный язык. Следовательно, мы можем полностью абстрагироваться от используемого компьютера.
Разновидности высокоуровневых языков программирования
Процедурно-ориентированные языки программирования
С ростом запросов на программное обеспечение программы становились все более сложными и громоздкими. Чтобы упростить их разработку код стали разбивать на фрагменты. Каждый самостоятельный фрагмент программы называется процедурой (или подпрограммой). Он состоит из последовательности шагов для решений конкретной задачи. Программа в свою очередь состоит из совокупности таких процедур. Выполнение кода организовано сверху вниз по иерархическому принципу.
Наиболее популярные языки, поддерживающие парадигму процедурно-ориентированного программирования:
Проблемно-ориентированные языки программирования
С течение времени стало очевидно, что не всегда универсальные языки могут дать оптимальное решение для специфических отраслей. Тогда и возник запрос на прикладное программирование. Каждый из проблемно-ориентированных языков нацелен на решение узкоспециализированных задач. Они характеризуются наиболее высоким уровнем абстракции. Алфавитом в таких языках служат термины конкретной научно-технической области.
Наиболее известные проблемно-ориентированные языки:
Объектно-ориентированные языки программирования
ООП появилось как эволюция процедурных языков программирования.
Его концепция заключается в представлении программы, как совокупности объектов. В структурных языках основную роль играет логика, понимание последовательности действий. В объектно-ориентированных языках важно взаимодействие друг с другом объектов, логика работы каждого объекта не важна.
Использование классов лучше структурирует программу и значительно сокращает ее размер. Ни одна более менее крупная программа не может быть написана без использования ООП.
Лидерами среди языков объектно-ориентированного программирования являются С++, С#, JavaScript.