Понятие языков программирования

Языки программирования – это формальные языки специально созданные для общения человека с компьютером. Каждый язык программирования, равно как и «естественный» язык (русский, английский и т.д.), имеет алфавит, словарный запас, свои грамматику и синтаксис, а также семантику.

Алфавит – фиксированный для данного языка набор основных символов, допускаемых для составления текста программы на этом языке.

Синтаксис – система правил, определяющих допустимые конструкции языка программирования из букв алфавита.

Семантика – система правил однозначного толкования отдельных языковых конструкций, позволяющих воспроизвести процесс обработки данных.

Языки высоко уровня – языки программирования, ориентированные на решение прикладных задач.

Язык высокого уровня имеет следующие достоинства:

-алфавит языка шире машинного (что облегчает понятность текста программы, написание программы более наглядно)

-набор операций для использования не зависит от набора машинных операций, а выбирается из соображения удобств, формулами алгоритма для решения задачи

-конструкция команд содержит виды обработки данных, и задаются в удобном виде

-поддерживает широкий набор типов данных, использование системных переменных действующих с ними.

Таким образом, языки программирования высокого уровня являются машинно-независимыми и требуют использования соответствующих программ-переводчиков (трансляторов) для представления программы на языке машины, на которой она будет исполняться.

Интерпретация конструкций языка программирования должна быть однозначной, ибо фраза на языке программирования должна превращаться в машинный код автоматически, с помощью программы - транслятора, и любой намек на неоднозначность либо делает эту фразу непереводимой, либо приводит к ошибке. В этом отношении языки программирования значительно отличаются от естественных языков, допускающих неоднозначно интерпретируемые фразы, рассчитанные на здравый смысл и жизненный опыт человека -исполнителя.

Поэтому необходимы приемы описание конструкций языков программирование типа: «Оператором присваивания называется …», причем продолжение подобной фразы на естественный язык чаще всего оказывается либо слишком громоздким, либо неоднозначным, либо и тем, и другим одновременно.

Для строгого и точного описания синтаксиса языка программирования, как правило, используют специальные метаязыки (языки для описания других языков). Наиболее распространенными метаязыками являются металингвистические формулы Бэкуса – Наура (язык БНФ) и синтаксические диаграммы Вирта.

Язык БНФ (называется также языком нормальных форм) представляет компактную форму в виде некоторых формул, похожих на математические. Для каждого понятия языка существует единственная метаформула (нормальная форма). Она состоит из левой и правой частей. В левой части указывается определяемое понятие, а в правой – задается множество допустимых конструкций языка, которые объединяются в это понятие. В формуле используют специальные метасимволы в виде угловых скобок, в которых заключено определяемое понятие (в левой части формулы) или ранее определенное понятие (в ее правой части), а разделение левой и правой частей указывается метасимволом «::=», смысл которого эквивалентен словами «по определению есть».

Например, метаформулы

<переменная>::=А|B

<выражение>::=<переменная>|<переменная>+<переменная>|<переменная>-<переменная>

означают, что в том (сугубо модельном) языке, на который эта метаформула распространяется, под термином <переменная> понимается любая из букв А или В, а под термином <выражение> - любая из следующих десяти записей: А; В; А+А; А+В; В+А; В+В; А-А; А-В; В-А; В-В. Знак | следует читать «или».

Правая часть метаформулы может содержать правило построения допустимых последовательностей.

Синтаксическая диаграмма является графическим представлением значения метапеременной метаязыка. Диаграмма состоит из основных символов или понятий языка.

Каждая диаграмма имеет входящую и выходящую стрелки, означающие начало и конец синтаксической конструкции и отражающие процесс ее чтения и анализа. Из каждого элемента выходит одна или несколько стрелок, указывающих на те элементы, которые могут следовать непосредственно за данным элементом.

Для сравнения с метаформулами приведем несколько примеров.

Синтаксическая диаграмма.

<переменная>::=

А

	В

 

эквивалентна метаформуле <переменная>::= А | B.

Металингвистические формулы в некотором виде заложены в трансляторы; с их помощью ведется проверка конструкций, используемых программистом, на формальное соответствие какой-нибудь из конструкций, синтаксически допустимых в языке (синтаксический контроль).