815338A Ohjelmointikielten periaatteet

Transkriptio

1 815338A Ohjelmointikielten periaatteet II Ohjelmointikielten kehityshistoriaa

2 Sisältö 1. Ohjelmointikielten sukupolvet 2. Pääohjelmointikielten kehitys A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 2

3 II.1 Ohjelmointikielten sukupolvet Yleisesti erotetaan viisi sukupolvea Jakoperusteet epäselvät: vain 1. ja 2. sukupolvi lähes kaikissa jaotteluissa sama Ensimmäinen sukupolvi: Puhtaat konekielet Binäärimuotoisia konekielisiä komentoja Ohjelmointi äärimmäisen hankalaa ja virhealtista Toinen sukupolvi: Symboliset konekielet (assembler languages) 1950-luvun alkupuolella Yhtä konekielistä käskyä vastasi tekstisymboli Käännettiin konekieleksi ohjelmallisesti A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 3

4 II.1 Ohjelmointikielten sukupolvet (2) Kolmas sukupolvi: nykyiset korkean tason kielet Yleensä myös oliokielet lasketaan 3. sukupolveen Tarvitaan kääntäjä tai tulkki Neljäs sukupolvi: verkkoympäristöjen kielet ja tietokantojen kyselykielet Yleensä tehokkaita kirjoitettaessa lyhyitä ja yksinkertaisia ohjelmia Syntaksi lähempänä luonnollista kieltä Viides sukupolvi: Tekoälykielet Pääasiassa vielä kehitteillä Jotkut laskevat Prologin mukaan A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 4

5 II.2 Pääohjelmointikielten kehitys II.2.1 Ohjelmointikielten esihistoriaa *x++=*y++ Charles Babbage (1830- ja 1840-luvuilla) ohjelmoitava laskukone (Analytical Engine) Ohjelmoijana kreivitär Ada Lovelace Ensimmäinen suunniteltu ohjelmointikieli: Plankalkül Konrad Zuse suunnitteli elektronisia laskukoneita Sodan jälkeen Zuse suunnitteli ohjelmointikieltä laskutoimitusten suorittamiseen -> Plankalkül käsikirjoituksessa 1945, julkaistiin vasta 1972 Jäi implementoimatta A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 5

6 II.2.1 Ohjelmointikielten esihistoriaa (2) Ensimmäiset nykymielessä ohjelmoitavat koneet John von Neumannin ideoimana luvun loppupuolella ENIAC, Philadelphian yliopistossa elektroniputkesta koostuva ohjelmoitava laskin von Neumannin ideat 1945: 1. Loogisena perustana Turingin kone 2. Konekieliset ohjelmat talletettiin muistiin ja keskusyksikkö suoritti 3. Datalla ja ohjelmalla sama esitysmuoto -> voidaan tuottaa automaattisesti ohjelmia A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 6

7 II luku. Ensimmäiset ohjelmointikielet Ensimmäinen korkean tason kieli FORTRAN (FORmula TRANslator) John Backuksen työryhmä IBM:llä Osoitti korkean tason ohjelmointikielet mahdolliseksi käytännössä -> Merkitys kielten kehityksessä suuri Käytetään edelleen (muunneltuna) Alkuperäisen FORTRANin ominaisuuksia: Tulostuksen ja syötön muotoilu, Looginen IF -lause, Toistorakenne laskurimuuttujan suhteen Tietotyypin määrittely puuttui Kääntäjä erittäin tehokas (vei suuren osan suunnitteluajasta) A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 7

8 II luku. Ensimmäiset ohjelmointikielet (2) Cobol (COmmon Business Oriented Language) Yleisin kieli maailmassa (koodirivien perusteella) Kaupallisiin sovelluksiin Ei juuri vaikutusta kielten kehitykseen LISP - Ensimmäinen funktionaalinen kieli John McCarthy ja Marvin Minsky: 1958 alkaen tekoälyprojekti -> LISP (LISt Processing language) Tietorakenteet atomeja ja listoja Suuri merkitys myöhempiin kieliin, esim. roskien keruu ensimmäisenä A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 8

9 II luku. Ensimmäiset ohjelmointikielet (3) ALGOL60 Vaikuttanut suuresti kielten kehitykseen ALGOL58 FOTRANin yleistys ALGOL58:aan lisättiin 1.Lohkorakenne -> ohjelmoijien käyttöön näkyvyysalue 2.Uudistettu parametrien välitys aliohjelmille 3.Aliohjelmien rekursiivisuus 4.Pinodynaamisten taulukoiden käyttö Standardi algoritmien esitysmuoto 1990-luvulle ACM:n virallinen muoto Euroopassa melko yleinen, USA:ssa harvinainen A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 9

10 II luku. Räjähdysmäinen kehitys Kehitettiin satoja uusia kieliä Esimerkiksi: AESOP, BASEBALL, COGO, DEACON, EOL, FLAP, GRAF, HAL/S, ICES, JOSS, KLS, LOLITA, MADCAP, NELIAC, OPS, PAT, QUIKTRAN, RECOL, STRESS, TREET, UNICODE, VITAL, WATFOR ja XPOP A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 10

11 II luku. PL/I Yritys kehittää yleiskieli (IBM 1964) Ensimmäisenä formaalisti määritelty semantiikka Uusia piirteitä, joita ei muissa kielissä, mm. 1.Mahdollisuus rinnakkaisiin toimintoihin 2.Poikkeusten käsittely 3.Osoitintietotyyppi Kielestä tuli erittäin laaja ja vaikeasti hallittava Käytettiin ja 1970-luvuilla varsin laajasti Vielä käytössä IBM-ympäristössä A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 11

12 II luku. BASIC Beginner s All-purpose Symbolic Instruction Code Ollut yleisimpiä mikrotietokoneiden kieliä Kehitettiin Dartmouth Collegessa työkaluksi humanististen alojen opiskelijoille -> Kielestä tehtiin varsin yksinkertainen Ei lohkorakennetta -> ohjelmat hankalasti strukturoitavia Ensimmäinen yleisesti käytetty menetelmä hoitaa etäpääteyhteys keskustietokoneeseen Useita versioita A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 12

13 II luku. Simula Ensimmäinen oliokieli, tarkoitettu simulointiin Ensimmäinen versio: 1962 norjalaiset Kristen Nygaard ja Ole-Johan Dahl Tunnetuin versio Simula 67 Vaikutteita ALGOL60:stä Ensimmäinen kieli rinnakkaiseen ohjelmointiin -> Tarve olioille -> Luokkakäsite Periytyminen toteutettu Roskien keruu Ei kovin yleisesti käytössä, oliomallin hyödyllisyyttä ei tunnistettu A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 13

14 II luku. Rakenteinen ohjelmointi Vastareaktio 1960-luvun sekamelskalle *x++=*y++ Avainsanoja yksinkertaisuus, johdonmukaisuus ja rakenteellisuus -> rakenteinen ohjelmointi (structured programming) Useat 1970-luvun kielet suunniteltiin nimenomaan rakenteiseen ohjelmointiin A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 14

15 II luku. Pascal Niklaus Wirth 1971: suunnitteluperiaatteena yksinkertaisuus Tarkoituksena osoittaa, että yksinkertainenkin kieli voi olla ilmaisuvoimainen Tietotyyppijärjestelmä: muutama alkeistietotyyppi ja mahdollisuus määritellä uusia, rakenteisia tietotyyppejä Yleisin ohjelmoinnin opetuskieli Ei merkittävää suosiota ohjelmistokehityksessä Pascalin murteita käytetty Vaikutusta uudempiin kieliin A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 15

16 II luku. C Dennis Ritchie, Bell Labs n Kehitetty järjestelmäohjelmointiin UNIX kirjoitettiin uudestaan C:llä Suosio ainakin osittain tästä syystä Joustava ja tehokkaasti käännettävä Erittäin suosittu -> suuri vaikutus muihin kieliin A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 16

17 II luku. Prolog Ensimmäinen logiikkakieli 1970-luvun alkupuolella tekoälytutkimuksen piiristä Perusrakenteen suunnittelivat Colmerauer, Roussel ja Kowalski Ensimmäinen Prolog-tulkki implementoitiin Marseillessa vuonna 1972 Käyttää predikaattikalkyyliä esitystapanaan Sovelluskohteet enimmäkseen tekoälysovelluksissa A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 17

18 II luku. Smalltalk Ensimmäinen moderni oliokieli Alku Alan Kayn ideoista ja kehitystyöstä Xeroxin Palo Alton tutkimuskeskuksessa Vaikutteita LISPistä ja Simulasta Kaikki asiat olioita, oliot kommunikoivat keskenään lähettämällä ja vastaanottamalla viestejä Luokkien perusluokkana Object luokka Myös täydellinen ohjelmointiympäristö Ikkunoihin pohjautuva käyttöliittymä Smalltalkin peruja A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 18

19 II luku. Olio-ohjelmointi yleistyy II C Bjarne Stroustrup Bellin laboratoriossa C with classes Vaikutteita Simula 67:stä ja Smalltalkista Ennen Javaa yleisimmin käytetty oliokieli Pohjautui yleisesti käytettyyn C-kieleen Saatavissa tehokkaita ja edullisia kääntäjiä Peri C-kielen turvattomia piirteitä Laaja ja monimutkainen Suosio silti pysynyt suurena A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 19

20 II luku. Ada Ensimmäinen vakiintunut versio versio jossa oliotuki Suunnittelu ohjelmointikielten historian laajin ja kallein suunnitteluprojekti Perustui eri vaihtoehtojen kilpailuttamiseen Syntaksi perustuu Pascaliin Pakkaukset, joiden avulla voidaan kapseloida datatyyppejä ja aliohjelmia Monipuolinen poikkeusten käsittely Geneerinen ohjelmointi Rinnakkainen ohjelmointi A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 20

21 II luku. Muita kieliä Eiffel Puhdas olio-ohjelmointikieli, suunnitellut ranskalainen Bertrand Meyer Suppeampi ja yksinkertaisempi kuin C++ Skriptikieliä kehittyi, mm. Perl Suunnittelija Larry Wall 1987 Sopii hyvin CGI-ohjelmointiin joten yleistyi WWW:n myötä A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 21

22 II luku. WWW-ohjelmointi II Java Alunperin sulautettujen järjestelmien ohjelmointikieleksi Tunnetuksi 1990-luvun puolivälissä Internetin käytön yleistyessä Pääsuunnittelija James Gosling Pääkriteerinä luotettavuus Alunperin harkitut C ja C++ hylättiin ja päätettiin kehittää kokonaan uusi kieli Syntaksi ja monet ominaisuudet C++:an kaltaiset Ei erityisen omaperäinen Suosio tekee merkittäväksi A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 22

23 II luku. Java (2) Vertailu: Java vs. C++. Java suunniteltu yksinkertaisemmaksi ja luotettavammaksi: 1. Osoittimista tietotyyppinä luovuttu 2. Moniperintä jätetty pois 3. Operaattorien ylikuormitus jätetty pois 4. Lisätty tuki rinnakkaiselle ohjelmoinnille 5. Lisätty automaattinen roskien keruu A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 23

24 II luku. Muita oliokieliä Objective-C Kehitetty 1980-luvun puolivälissä (Brad Cox & Tom Love) Alkujaan C-kielen kevyt oliolaajennus Tunnetuksi 1990-luvulla MAC OS X:n natiivina kielenä Delphi Borland (1995) sisältää visuaalisen kehitysympäristön ja ohjelmointikielen Kielenä Pascaliin pohjautuva oliokieli A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 24

25 II luku. Haskell Ensimmäinen versio 1990 Puhtaasti funktionaalinen kieli Perusrakenne lista Käyttää laiskaa laskentaa Käytössä myös kaupallisissa sovelluksissa A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 25

26 II luku. Skriptikielet WWW-ohjelmointi edesauttoi kehitystä PHP Rasmus Lerdorff vuonna 1994 Palvelinpuolen skriptikieli JavaScript Brendan Eich Netscapella (aluksi Mocha) Ajetaan tyypillisesti selaimessa A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 26

27 II luku. Skriptikielet (2) Python Guido van Rossum 1990 Tukee monia ohjelmointiparadigmoja Ruby Yukihiro Matsumoto 1995 Puhdas oliokieli A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 27

28 II luku C# Microsoftin.NET-alustan kieli Pohjautuu Javaan ja C++:aan, vaikutteita Delphistä D Oliosuuntautunut yleiskieli käytännön ohjelmointiin Suunniteltu C++:n korvaajaksi A Ohjelmointikielten periaatteet, Kielten historiaa 28