Как сравнить языки

За карьеру программисту приходится изучать большое количество языков, зачем их столько?

Ответить на такой в общем то наивный вопрос подчас затрудняются даже опытные специалисты. Ведь действительно, языков более — менее популярных насчитывается около пяти тысяч. И чем все они отличаются? Статья задумана автором как ответ

Какая разница на сколько один язык отличается от другого: нужно и выучил. Так — да не так. Программируя на разных языках человек совершает очевидно и разные ошибки. Но зачем нужна одна и та же программа, написанная множество раз? Есть области, где ошибка недопустима. При создании ПО для атомных электростанций, химического производстве, военных роботов, медицины малейший сбой может привести к необратимым последствиям.

Поэтому поступают так:

• Создают управляющую программу на разных языках программирования, возможно разными командами разработчиков.
• Сравнивают команды подаваемые программой и решают что же делать.
• Решающая программа называется арбитром.
• Подход уменьшения ошибок с помощью многих версий программ — диверсностью.

Как же сравнить языки?

Существует много подходов, есть даже сравнение языков по энергоэффективности. Ну там коровки пукают, загрязняют атмосферу метаном и поэтому разработчики должны обратить внимание на сохранение окружающей среды — как можно меньше греть атмосферу своими богомерзкими компьютерами. Да-да я от сумасшедших зеленых. Но это не наш метод! Языки мы будем сравнивать по парадигме — совокупности идей и понятий, определяющих стиль написания компьютерных программ. Понятно, что один язык может поддерживать несколько парадигм, к примеру быть функциональным и объектно ориентированным.

Парадигмы для сравнения

Сложность их выбора в том, что большинство современных языков общего назначения поддерживают основные парадигмы в том, или ином виде. Язык Lisp мультипарадигменный, поскольку создатели языков уже 65 лет черпают в нем идеи. Поэтому мы будем сравнивать только то, что входит в стандарт, без библиотек и фреймворков.

Способ выполнения программы

Языки подразделяются на четыре типа: интерпретаторы, компиляторы, транслируемые в байт-код выполняемый виртуальной машиной и транслируемые в другой язык программирования.

Интерпретаторы.

Интерпретацией называется построчный анализ, обработка и выполнение исходного кода программы или запроса. Примеры Lua[4], GNU Lisp[5] Примечание, GNU Lisp является примером мультипарадигменного по методу исполнения языка, поскольку поддерживает интерпретацию и трансляцию в язык Си.

Компиляторы

Транслируют программный код в программу, выполняемую непосредственно операционной системой. Пример С++[5], Delphi[6]. Языки подобного рода хорошо известны большинству программистов

Языки с виртуальной машиной

Транслируются в бинарный код(так называемый байт-код) который выполняется специальной программой называемой «виртуальная машина». Примеры Java[7], C#[8]. Таким образом преимущества компилируемого языка совмещаются с кроссплатформенностью, поскольку виртуальные машины существуют для всех популярных операционных систем.

Языки транслируемые в другие

Иногда дизайн базового языка программирования не устраивает разработчика ввиду различных причин. Например, JavaScript. Это же ужас! Но как перейти, если интерпретаторы других языков вытеснены из большинства браузеров? Есть выход:сделать более удобный язык и транслировать его в JavaScript, так TypeScript появился. Ещё пример GNU Lisp, он транслируется в язык Си.

Типы ООП

Языки подразделяются на три основных типа: без ООП совсем(пример, язык Си), без ООП в классическом понимании, но с возможностью его эмуляции (Lua, JavaScript[10] и классические языки ООП. Пример: Java[11], C++[5], Scala[12]

Разница между языками без ООП и с эмуляцией ООП является в значительной степени условной, поэтому разница между ними определяется практикой применения.

Кроме того, есть языки с поддержкой наследования интерфейсов(Java) и множественными предками(С++, Python), а также собственные типы наследования(некоторые библиотеки поддержки ООП в LISP)

Типизация

Как известно тип данных это характеристика набора данных, которая определяет диапазон его возможных значений, список допустимых операций, а также способ хранения набора данных[13]. Типизация бывает статической(когда тип переменной или метода объявляется при объявлении класса) и динамической(тип фиксируется при инициализации). Иными словами, статическая компиляция означает, что проверка на совместимость типов выполняется на этапе компиляции/проверки ошибок, динамическая — на этапе выполнения.

Также система типов может быть слабой и сильной. Система типов называется «сильной», если она исключает возможность возникновения ошибки согласования типов времени выполнения, иными словами, обеспечивающей типобезопасность (отсутствие неконтролируемых ошибок приведения типов времени выполнения) на уровне языках[14]. Соответственно язык может поддерживать

• Статическая(Java[11], C++[5], C#[15]), или динамическая(Python[16] PHP[17]), типизация.
• Сильная(Java[11], Python[16]) или слабая(С[18], JavaScript[10]) типизация

Функциональное программирование

Парадигма программирования[19], в которой процесс вычисления трактуется как вычисление значений функций в математическом понимании последних (в отличие от функций как подпрограмм в процедурном программировании).

Противопоставляется парадигме императивного программирования описывающей процесс вычислений как последовательное изменение состояний (в значении, подобно таковому в теории автоматов). При необходимости, в функциональном программировании вся совокупность последовательных состояний вычислительного процесса представляется явным образом, например, как список.

Центральным понятием в литературе о функциональных языках являются чистые функции — только возвращающие значение, без побочных эффектов. Однако их можно создать во всех языках программирования поддерживающих функции в принципе. Поэтому предлагаются следующие критерии принадлежности к функциональной парадигме

• Наличие функционального типа: Java 8 и старше[20], TypeScript [21];
• Наличие свёрток над данными Scala[12], Common Lisp.

Многопоточное программирование

По многопоточности языки можно разделить на четыре типа:

• Не поддерживающие многопоточность(однако с возможностью эмуляции многопоточности, например по событиям таймера) ActionScript3; [21]
• Поддерживающие базовые возможности многопоточности:Pascal, Java 6;
• Развитые библиотеки работы с многопоточностью (Java 8 и старше);
• Языки поддерживающие shared memory (Clojure). [22]

Макросы

Делим языки на поддерживающие и не поддерживающие макросы

Языки логического программирования

То есть, языки поддерживающие либо не поддерживающие процедуры логического вывода[23]

Как будем сравнивать?

Мы введем анкету и попросим программистов приписать свойству языка вес — получится бинарный вектор признаков отсортированный по средней важности, или бинарное число. Разница между языками — модуль разницы векторов.

❗️ А вот и она — проголосуйте, пожалуйста

Что почитать

1. Comparative Studies of 10 Programming Languages within 10 Diverse Criteria. Jiang Li. Mingzhi Liu. Yuanwei Lai. Concordia University.
2. On the problem of computer language classiаcation. I. S. Anureev, E. V. Bodin, L. V. Gorodnyaya, A. G. Marchuk, F. A. Murzin, N. V. Shilov
3. Ranking programming languages by energy efficiency. Rui Pereiraa, Marco Coutoc, FranciscoRibeiroc, Rui Ruac, Jácome Cunhac, João PauloFernandesd, João Saraivac
4. www.lua.org/about.html
5. Бьёрн Страуструп. Язык программирования C++ = The C++ Programming Language
6. Курс практического программирования в Delphi. Е. Санников
7. A Formal Introduction to the Compilation of Java, Stephan Diehl, «Software — Practice and Experience», Vol. 28(3), pages 297–327, March 1998.
8. Build Your Own .NET Language and Compiler Softcover reprint of the original 1st ed. Edition
9. www.eclipse.org/xtend
10. javascript. Шаблоны
11. Язык программирования Java Джеймс Гослинг, Кен Арнольд
12. Scala. Профессиональное программирование. 5-е изд Мартин Одерски
13. Пирс. Типы в языках программирования
14. Typeful Programming Luca Cardelli Digital Equipment Corporation, Systems Research Center. 130 Lytton Avenue, Palo Alto, CA 94301
15. CLR via C#. Программирование на платформе Microsoft .NET Framework 4.5 на языке C#. 4-е изд. Дж. Рихтер
16. Python tutorial Guido Van Rossum
17. PHP In Action: Objects, Design, Agility. Daginn Reiersol, Chris Shiflett, and Marcus Baker
18. ЯЗЫК С Б.В. Керниган, Д.М. Ритчи.
19. А. Филд П. Харрисон. Функциональное программирование
20. Современный язык Java. Лямбда-выражения, потоки и функциональное программирование Рауль-Габриэль Урма, Алан Майкрофт, Марио Фуско
21. ActionScript 3.0 Cookbook by Joey Lott, Darron Schall, Keith Peters Released October 2006
22. Seven Concurrency Models in Seven Weeks: When Threads Unravel (The Pragmatic Programmers) 1st Edition by Paul Butcher
23. Алгоритмы искусственного интеллекта на языке PROLOG Третье издание ИВАН БРАТКО