Programmiersprachen
Eine Programmiersprache ist eine zum Formulieren von Programmen geschaffene künstliche Sprache. Auf diesen Seiten werden zunächst verschiedene Klassifikationen vorgestellt. Anschließend wird kurz erläutert, welche Aspekte bei der Definition einer Programmiersprache von Bedeutung sind. Detaillierter wird auf die Syntax von Programmiersprachen eingegangen und manche Sprachen werden auch im Detail diskutiert.
Beispiele
Klassifikation von Programmiersprachen
Vielleicht fragen Sie sich jetzt: Wieso gibt es eigentlich nicht nur eine einzige Programmiersprache, mit der alle Programmierer arbeiten? Da Programmiersprachen anders als natürliche Sprachen, die sich über Jahrhunderte hinweg entwickelt haben, ja künstlich definiert werden müssen, hätte man sich doch von Anfang an auf eine einheitliche Programmiersprache festlegen können.
Zunächst kann man feststellen, daß es bestimmte Programmiersprachen gibt, die primär für Programmieranfänger definiert worden sind. Sie sind meistens sehr einfach gehalten, d.h. der Sprachumfang ist relativ gering. Sie sind leicht zu erlernen, eignen sich aber nicht besonders zum Lösen sehr komplexer Probleme. Hierfür werden sehr viel mächtigere Programmiersprachen benötigt.
Eine andere Klassifizierung unterscheidet sogenannte niedere Maschinensprachen (maschinennahe Programmiersprachen ) und höhere problemorientierte Programmiersprachen . Maschinensprachen ermöglichen die Erstellung sehr effizienter Programme. Sie sind jedoch abhängig vom speziellen Computertyp. Dahingegen orientieren sich die höheren Programmiersprachen nicht so sehr an den von den Computern direkt ausführbaren Befehlen, sondern eher an den zu lösenden Problemen. Sie sind für Menschen verständlicher und einfacher zu handhaben.
Ein weiterer Grund für die Existenz der vielen verschiedenen Programmiersprachen liegt in der Tatsache, daß die zu lösenden Probleme nicht alle gleichartig sind. So werden häufig neue Programmiersprachen definiert, die speziell für bestimmte Klassen von Problemen geeignet sind.
Den höheren Programmiersprachen liegen bestimmte Konzepte zugrunde, mit denen die Lösung von Problemen formuliert wird. Im wesentlichen lassen sich hier fünf Kategorien - auch Programmierparadigmen genannt - unterscheiden:
ImperativeProgrammiersprachen : Programme bestehen aus Folgen von Befehlen (PASCAL , MODULA-2 ).
FunktionaleProgrammiersprachen : Programme werden als mathematische Funktionen betrachtet (LISP , MIRANDA ).
PrädikativeProgrammiersprachen : Programme bestehen aus Fakten (gültige Tatsachen) und Regeln, die beschreiben, wie aus gegebenen Fakten neue Fakten hergeleitet werden können (PROLOG) .
RegelbasierteProgrammiersprachen : Programme bestehen aus ,,wenn-dann-Regeln; wenn eine angegebene Bedingung gültig ist, dann wird eine angegebene Aktion ausgeführt (OPS5) .
ObjektorientierteProgrammiersprachen : Programme bestehen aus Objekten, die bestimmte (Teil-)Probleme lösen und zum Lösen eines Gesamtproblems mit anderen Objekten über Nachrichten kommunizieren können (SMALLTALK) .
Nicht alle Programmiersprachen können eindeutig einer dieser Klassen zugeordnet werden. So ist bspw. LOGO eine funktionale Programmiersprache, die aber auch imperative Sprachkonzepte besitzt. Java und C++ können als imperative objektorientierte Programmiersprachen klassifiziert werden, denn Java- und C++-Programme bestehen aus kommunizierenden Objekten, die intern mittels imperativer Sprachkonzepte realisiert werden.
Programmiersprachen einer Kategorie unterscheiden sich häufig nur in syntaktischen Feinheiten. Die grundlegenden Konzepte sind ähnlich. Von daher ist es im allgemeinen nicht besonders schwierig, eine weitere Programmiersprache zu erlernen, wenn man bereits eine Programmiersprache derselben Kategorie beherrscht. Anders verhält es sich jedoch beim Erlernen von Programmiersprachen anderer Kategorien, weil hier die zugrunde liegenden Konzepte stark voneinander abweichen.
Definition von Programmiersprachen
Programmiersprachen sind sehr exakte künstliche Sprachen zur Formulierung von Programmen. Sie dürfen keine Mehrdeutigkeiten bei der Programmerstellung zulassen, damit der Computer das Programm auch korrekt ausführen kann. Bei der Definition einer Programmiersprache muß ihre Lexikalik , Syntax , Semantik und Pragmatik definiert werden:
- Lexikalik : Die Lexikalik einer Programmiersprache definiert die gültigen Zeichen bzw. Wörter, aus denen Programme der Programmiersprache zusammengesetzt sein dürfen.
- Syntax : Die Syntax einer Programmiersprache definiert den korrekten Aufbau der Sätze aus gültigen Zeichen bzw. Wörtern, d.h. sie legt fest, in welcher Reihenfolge lexikalisch korrekte Zeichen bzw. Wörter im Programm auftreten dürfen.
- Semantik : Die Semantik einer Programmiersprache definiert die Bedeutung syntaktisch korrekter Sätze, d.h. sie beschreibt, was passiert, wenn bspw. bestimmte Anweisungen ausgeführt werden.
- Pragmatik : Die Pragmatik einer Programmiersprache definiert ihren Einsatzbereich, d.h. sie gibt an, für welche Arten von Problemen die Programmiersprache besonders gut geeignet ist.
- Die Lexikalik wird häufig in die Syntax mit einbezogen. Wie die Syntax einer Programmiersprache definiert werden kann, wird im nächsten Abschnitt detailliert erläutert.
Die Semantik einer Programmiersprache wird in der Regel nur umgangssprachlich beschrieben, es existieren jedoch auch Möglichkeiten für eine formal saubere (mathematische) Definition. Für die Definition der Pragmatik einer Programmiersparche existiert kein bestimmter Formalismus. Sie wird deshalb umgangssprachlich angegeben.