Высокоуровневый язык программирования: отличительные черты и основные виды

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.

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.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 29964

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.

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.

Читайте также!

Виды данных в программировании: основные типы и их примеры

Подробнее

Также к преимуществам языков программирования высокого уровня следует отнести такие факты:

• алфавит существенно шире машинного. Он содержит 256 символов и позволяет описать любые конструкции;
• для операторов и ключевых слов используются осмысленные слова естественного языка;
• развитые операторы управления и огромный арсенал средств описания структур данных;
• существует понятие типа данных и поддерживается их широкий набор.

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.

• Скорость

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.

• Требования к памяти

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.

• Простота использования

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.

Дарим скидку от 60%
на обучение «Инженер-программист» до 22 сентября

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

• Портируемость

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

Только до 19.09

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

• Абстракция

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.

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.

Читайте также!

Языки программирования для создания игр

Подробнее

Наиболее популярные языки, поддерживающие парадигму процедурно-ориентированного программирования:

• Fortran. Один из первых языков программирования высокого уровня. Его название – это аббревиатура от Formula Translator, т.е. «переводчик формул».
• Basic. Создавался для широкого круга пользователей, не программистов. Его название – это сокращение от Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code, т. е., «многоцелевой язык символических инструкций для начинающих.
• С. Уникальный язык, который одновременно можно отнести как к высокоуровневым, так и к низкоуровневым. Он обладает всеми достоинствами языков высокого уровня. При этом он так же дает возможность писать ОС и драйвера. Характеризуется высокой производительностью.
• Pascal. Изначально создавался для обучения структурному программированию. Позже он модифицировался и также стал успешно применяться в профессиональной среде разработчиков программного обеспечения.

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.

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

Наиболее известные проблемно-ориентированные языки:

• Lisp. Аббревиатура от List Information Symbol Processing, или «обработка списков». Как следует из названия, он работает со списочными структурами. При его создании предполагалось, что основной задачей языка будет работа в области искусственного интеллекта. В настоящее время он активно применяется в широком спектре прикладных областей от создания текстовых редакторов до проектирования AutoCAD.
• Prolog. Сокращение от Programming in Logic, или «программирование при помощи логики». Прообразом его стала программа по работе с текстами на естественном языке.

  

• SQL. Аббревиатура от Structured query language, или «язык структурированных запросов». Был создан в 70-е годы как простой язык, с которым могли бы работать не программисты. В последующие годы претерпел существенные изменения. Сегодня его популярность обусловлена потребностью работы с большими базами данных.

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.

Читайте также!

Виды данных в программировании: основные типы и их примеры

Подробнее

Приведем перечень высокоуровневых языков программирования из категории объектно-ориентированных:

• C#;
• C++;
• Java;
• Delphi;
• Eiffel;
• Simula;
• Objective-C;
• Swift;
• Object Pascal;
• Visual DataFlex;
• Perl;
• PowerBuilder;
• Python;
• Scala;
• ActionScript (3.0);
• Dylan;
• JavaScript;
• JScript .NET;
• Ruby;
• Smalltalk;
• Ada;
• Xbase++;
• PHP;
• Cyclone.

Привести полный перечень высокоуровневых языков программирования в этом обзоре не представляется возможным, так он на сегодняшний день достаточно большой. Представленные здесь языки являются наиболее популярными и могут с успехом использоваться начинающими программистами.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование