Страница:
Из первоязыков еще стоит упомянуть Cobol (1959), чудовищный как язык, но крайне успешный как платформа для создания бизнес-приложений. Что показательно.
Следующее десятилетие - эпоха экспериментов на ниве создания «самого лучшего языка». В широком использовании продолжают царствовать Fortran/Cobol, к ним добавляются языки класса «все-все-все-в-одном» PL/I и CPL [В этот же период созданы Lisp и Snobol, речь о которых - в следующей статье], тяжелые и для изучения, и для реализации. В районе 70-х происходит первая «большая чистка»: парк компьютеров растет лавинообразно, возникает необходимость в языках простых и практичных, которые легко выучить, легко реализовать под различные аппаратные платформы, легко писать и читать код; при этом возрастает количество «программ-ради-программ», не решающих некую бизнес-задачу, а облегчающие работу с самим компьютером.
Си вкупе с Unix; разномастные Бейсики как встраиваемые языки для первых домашних (и мелких недомашних) компьютеров; Pascal в Apple II/Apple III, чуть позже Паскали от фирмы Borland для простого написания программ под DOS, Windows - все это языки весьма простые [Basic, в частности, настолько прост, что даже структурного программирования в нем не было. Зато это давало возможность сделать крайне нетребовательную к ресурсам реализацию языка, что поспособствовало его распространению на «несерьезных» компьютерах. С ростом ресурсов этих компьютеров (и запросов программистов) структурность в Бейсике появилась (в середине 80-х)] и практичные; это, по большому счету, те языки, с которыми программирование стало действительно массовым занятием.
По мере расширения круга задач, решаемых на «простых» языках, количества повторно используемых библиотек и «времени жизни» этих библиотек стали возникать концепции более сложного структурирования кода. Самая популярная из них - объектно-ориентированное программирование; совмещение концепций «набора процедур и данных (модуля)» и «типа данных со сложной внутренней структурой» дало понятие «класса» и «объекта» [Большая часть концепций классического ООП была разработана в середине 60-х в рамках работы над языком Simula (Ole-Johan Dahl, Kristen Nygaard). Судьба его достаточно близка к судьбе Алгола: разработанные концепции были приняты и воплощены во многих успешных проектах, но сам язык использовался весьма ограниченно]. Мэйнстримовая разновидность ООП [О более радикальном наборе концепций с тем же названием - в следующей статье.9 Интересно, что другая разновидность «объектно-ориентированного C», известная под именем Objective C и зачастую воспринимаемая как забавный курьез, была языком вполне постмодернистским, смешавшим концепции классического C и модернистского Smalltalk. Распространение этого (и других «странных») языков исключительно в мире Apple весьма показательно] - естественное эволюционное развитие структурно-императивного подхода. Неудивительно, что и объектно-ориентированные языки, принятые «широкими массами», были естественным развитием все тех же C, Pascal, Basic - Visual Basic, C++ [Интересно, что другая разновидность «объектно-ориентированного C», известная под именем Objective C и зачастую воспринимаемая как забавный курьез, была языком вполне постмодернистским, смешавшим концепции классического C и модернистского Smalltalk. Распространение этого (и других «странных») языков исключительно в мире Apple весьма показательно], Object Pascal (позже Delphi).
Далее мэйнстримовая, структурная парадигма некоторое время дополнялась (например, шаблонами C++, позволяющими писать «обобщенные» классы и «обобщенные» алгоритмы). Но картина мира вновь начала меняться, что привело к очередной «большой чистке» языков и смене расклада, двадцать лет казавшегося незыблемым. По своей важности эти перемены близки к событиям, в результате которых Fortran, Cobol и PL/I сменились Cи, Бейсиком и Паскалем.
Причин тому было много, так что нельзя выделить одну, главную. Важнейшие, видимо, таковы: рост производительности железа, с одной стороны, и востребованности программистов (даже неквалифицированных) - с другой. Поскольку надежность софта становится важнее его быстродействия [В определенных, естественно, пределах. Тем не менее некогда одна из важнейших целей разработчиков C++ - «почти бесплатность (по производительности)» новых концепций - стала анахронизмом]; возникновение и популяризация компьютерных сетей «для всех» (в том числе и Интернета/веба), в результате чего «сетевое программирование» стало всеобщей деятельностью. С точки зрения пресловутых «парадигм» программирования важнейшая тенденция «нового времени» - компонентно-ориентированное программирование: независимые друг от друга компоненты могут быть написаны на разных языках, поставляться в скомпилированной форме, заменяться на лету, взаимодействие между ними должно быть легким, надежным и масштабируемым.
Попытки использования «компонентного» стиля без смены языка (COM/OLE, CORBA) выявили некоторые концептуальные трудности; собственно, попытка создать целостное решение этих трудностей и породила платформы Java и .Net [История Java, впрочем, довольно извилиста; в разное время у Sun было множество разных версий насчет «что это мы делаем и зачем оно надо». Тем не менее на сегодняшний день платформа Java - более или менее прямой конкурент и аналог .Net.]. Их свойства (богатая стандартная библиотека, автоматическое управление временем жизни объектов, наличие виртуальной машины и т. п.) - прямой ответ на те вызовы, которые бросает компонентность. Что же касается языков Java и C# [Заметим, что платформа .Net принципиально многоязычна; Java, изначально бывшая «платформой для одного языка», сегодня движется в том же направлении. Тем не менее мы-то здесь рассматриваем в первую очередь историю языков программирования], то их архитектура и дала мне основания назвать происшедшее «второй большой чисткой»: как в свое время C, эти языки стремились вобрать в себя все «хорошие идеи» своего времени, но вдобавок избавиться от наследственной сложности, неоднозначности и других проблем, свойственных C++/Delphi/Visual Basic. Первые версии обоих новых языков таки были проще предшественников, но дальнейшее развитие снова пошло по спирали накопления возможностей и впитывания концепций. Сегодняшний C# - сложный, лаконичный и мультиконцептуальный язык; Java - консервативнее в своем стремлении к простоте и однозначности, но постепенно подбирается к той же планке.
Некоторые языки программирования, близкие «классицизму», но не попавшие в статью, весьма достойны упоминания - хотя бы совсем краткого.
Перечисленные языки - неотъемлемая часть истории развития средств написания программ; тем не менее всеобщая популярность обошла их стороной.
Линейка Pascal. Дело в том, что тот Паскаль, который стал популярным в руках фирмы Borland и который многие из нас учили в школе, от изначальной концептуально-чистой разработки Никлауса Вирта отличается довольно сильно, причем одни считают суть этого отличия «практичностью», другие - концептуальной грязью. Сам Вирт придерживается последнего мнения; будучи невысокого мнения о целостности и чистоте вообще всех широко используемых языков, Вирт и его ученики разработали несколько своих, «чистых и красивых» (Oberon, Modula, Zonnon).
Eiffel. Судьба Эйфелей и их создателя Бертрана Мейерса похожа на судьбу «настоящих Паскалей». Мейерс, как и Вирт, достаточно амбициозен в продвижении своих идей (в основном - об объектно-ориентированном программировании), называя их «единственно правильными»; распространен Eiffel нешироко, влияние его огромно.
Ada. Наконец, создатели самых разных языков программирования среди «вдохновляющих» называют язык Ada, разработанный в 80-х под руководством Пентагона. В каком-то смысле он был аналогом PL/I (не слишком удачная попытка собрать все возможные концепции в одном языке), но некоторые элементы Ada (в частности, ее система типов) оказали большое влияние на мышление авторов других языков.
Эволюционно нынешние «главные языки» ушли бесконечно далеко от машинных кодов. Накопление парадигм и подходов (а равно и снижение актуальности «простой модели компьютера», которая лежит в основе императивного программирования) практически исчерпало потенциал «классического», структурно-императивного взгляда на программирование, который в сегодняшних компонентных приложениях узнается с трудом. Что придет ему на смену? - этот вопрос мы пытаемся рассмотреть в заключительной статье темы.
Следует упомянуть и еще несколько языковых проектов, вполне классицистических, вполне успешных, но стоящих слегка на отшибе от «главного исторического вектора».
Во-первых, это юниксовский sh и его производные (bash, ksh, csh и далее со всеми остановками). Первые оболочки *nix-систем ведут свой род от Алгола; юниксовский подход к объединению маленьких самостоятельных утилит считается одним из первых примеров компонентно-ориентированного программирования. Среди отдаленных потомков sh - как постмодернистский Perl (о нем мы еще поговорим), так и безусловно классицистический Tcl (а о нем не будем).
Во-вторых, язык веб-программирования PHP - тоже вполне популярен и вполне классицистичен. Его часто называют среди наследников Perl, но от последнего PHP перенял в основном способ именования переменных и область применения; в остальном первые PHP - это почти чистый C (вплоть до имен библиотечных функций). Небывалый успех PHP - это успех не языка программирования (часто критикуемого за концептуальную уродливость), а успех утилиты для легкой разработки веб-приложений. Так и повелось.
Хроники чистого разума
Автор: Виктор Шепелев
Императивная парадигма программирования («сделай то; потом сделай это; если А, сделай Б») не только наиболее естественна для современного компьютера, но и легко воспринимается человеком: простые программы на языках вроде Паскаля без труда пишут и читают пятиклассники. Но такая «естественность» совершенно не значит, что императивный способ - единственно возможный.
Любая большая система на C или Fortran содержит медленную, плохо продуманную, с кучей ошибок реализацию половины Common Lisp.
Десятое [Других нет] правило Гринспуна
…включая сам Common Lisp.
Следствие Морриса
Практически во всех областях человеческого знания существует некий «естественный», «самоочевидный» подход (от уже неоднократно помянутого литературного классицизма до летательного аппарата, машущего крыльями). Но по мере развития и взросления человеческого подхода к этой области появлялись альтернативные варианты «как это делать», жертвующие «естественностью и понятностью» ради «чистого искусства», или «идеологической стройности», или «практической необходимости». Зачастую новые подходы оказывались даже единственно верными («аппарат, летающий как птица» так и не был построен, а «противоестественные» самолеты, вертолеты и дирижабли - пожалуйста).
Если смотреть на голую идею программы-как-текста и программирования-как-творчества, отвлекаясь от того печального факта, что «все это надо как-то превратить в машинные коды», то можно прийти к нескольким разным ментальным моделям разной степени абстрактности. Любая из них имеет право на жизнь и, будучи воспринятой, зачастую «открывает новые горизонты восприятия». Неудивительно, что языков программирования, исходящих из таких вот «абстрактных моделей» и оттого совсем не похожих и друг на друга, и на линейку Fortran-C-Java, - вагон и маленькая тележка.
Появление таких языков часто порождает целые новые течения в «программировании-как-искусстве» - соратников, ненавистников, эпигонов и экспериментаторов; но до поры до времени эти течения оставались далеки от «широких масс». Дальше мы пройдемся с широкой сетью по самым заметным из них.
Так много дурацких скобок [Lot of silly parenthesis - «куча глупых скобок» - старинная шуточная расшифровка названия языка Lisp]
Lisp (1958) построен вокруг идеи «всё есть список». Всё - здесь действительно значит всё, в том числе и сама программа: Lisp заложил основы восприятия кода программы как данных, которые сама же программа может изменить. Отсюда - бесконечно гибкий синтаксис, превращаемый во что угодно с помощью синтаксических макросов, в свою очередь породивший идею «языков внутри языка» (удобных нотаций для конкретных задач) и способствующий развитию у лисперов взгляда свысока - «что такое может ваш язык программирования, что мы на макросах не сделаем?». Отсюда же, из Лиспа, тянется ниточка (целый канат) к идеям функционального программирования (см. ниже).
Глобальность идеи и легкость реализации Лиспа способствовало образованию многочисленного сообщества «фанатов», использовавших любимый язык где ни попадя. В качестве внутреннего макроязыка разновидности Lisp встроены в Emacs и AutoCAD; одно из первых серьезных веб-приложений (viaweb) было написано на нем. За сорок лет споры о деталях и особенностях, практичности и чистоте привели к появлению бесчисленного множества диалектов, главные - Scheme (более изящный, используется в основном в учебе [До недавнего времени знаменитый курс MIT «Структура и интерпретация компьютерных программ» использовал именно Scheme. Месяц назад Scheme вроде бы заменили на Python. Times, they are changing]) и Common Lisp (в каком-то смысле более практичный, но и менее стройный), есть и «более экстремистские», вроде маленького-практичного newLISP или сверх-концептуально-чистого Qi.
Бывает так: сначала ты «снаружи», вокруг все очень обычное, очень знакомое и скучное. А потом мимо проносится Белый Кролик, при часах и при жилете. Дальше известно что: погоня, несколько минут свободного падения вниз по кроличьей норе - и ты уже «внутри», а из привычного и знакомого остался только ты сам, да и это ненадолго. Такие переживания - когда за поворотом вдруг распахивается целый новый мир - составляют если не смысл жизни, то что-то вроде того.
Три года назад у меня было ощущение, что ничего радикально нового в области технологии разработки ПО мне уже не откроется, а мечта о гибкой, живой и мощной среде программирования… Что ж, на то она и мечта.
Потом случилось так, что я сменил место жительства, а с ним и работу. Там, где я оказался, Smalltalk - не просто инструмент, а жизненная позиция, и даже предмет поклонения. Несколько недель у меня ушло на преодоление собственных предрассудков. Я считал, что сборка мусора несовместима с гарантированными временными характеристиками, что полиморфные вызовы медленны - а тут у меня на глазах ядро авиационного тренажера бодро крутило цикл расчетов сорок раз в секунду.
Труднее всего оказалось воспринять отсутствие границы между инструментами и разрабатываемой программой. «А вдруг, - рассуждал я, - создаваемая программа сделает что-нибудь не так? Ведь тогда рухнет не только она, но и среда разработки!» На практике все оказалось не так страшно. В частности, все изменения пишутся в специальный журнал (change file), откуда в случае аварии виртуальной машины легко восстанавливаются.
Постепенно я стал понимать, что отсутствие границы между инструментом и созидаемым объектом - это чуть ли не главное, что есть в Смолтоке. Вокруг места, где не проходит эта граница, концентрируются вещи, составляющие дух и душу Smalltalk-системы.
Написание кода в отладчике - не эффектный кунштюк, а удобный и практичный способ программировать, когда можно вживую пообщаться с каждым из участвующих в приостановленном вычислении объектов, а не вспоминать мучительно, как называется нужный метод и что именно он возвращает. Возможность затачивать Инспектор под конкретные типы объектов - не просто полезная особенность, а путь к иному способу думать о графическом интерфейсе, когда каждый объект системы способен говорить с человеком на специфическом диалекте единого визуального языка (первоначальное понимание роли графического интерфейса, которое можно проследить в Smalltalk-76 и в Fabrik, было именно таким; теперь мы возвращаемся к сходным взглядам на новом витке спирали в таких средах, как Morphic и Oberon/Bluebottle).
Самое же главное в Смолтоке - это то, что через него программисты необратимо меняются к лучшему. Можно потом писать хоть на ассемблере, хоть на VBA, но это будут уже другой ассемблер и другой VBA. Знание Смолтока необходимо для глубины восприятия. Необходимо, но, конечно, не достаточно, потому что остаются еще Haskell и Erlang, OCaml и Oz, и Scheme, и еще много других путей вниз по кроличьей норе, прямиком в Страну Чудес.
Борис Беркгаут, компания «Транзас» (Санкт-Петербург), отдел ПО авиационных тренажеров
Академическое стремление иметь математически стройные средства программирования (к которым были бы применимы математические же методы проверки, доказательства, порождения и вывода) привели к созданию концепции декларативного программирования - идеологически стройного описания программы, которое «выполняется» неким умным компилятором-"думателем" [С термином есть некоторая путаница. Языки описания чего-либо, не являющиеся полноценными «языками программирования» (например, HTML/XML), также называют декларативными]. Разновидности (существенно разные): функциональное программирование - программа описывается как математическая функция, зависящая от других математических функций, затем вычисляется; логическое программирование - задается набор предикатов-утверждений, затем результат выводится из этих предикатов; программирование в ограничениях (constraint programming) - задаются только ограничения на результат, а компилятор вычисляет все результаты, удовлетворяющие этим ограничениям.
Из вышеперечисленных разновидностей лишь функциональное программирование воплотилось в широкую семью языков (языки-потомки «первого функционального» ML, максимально «идеологически чистый» Haskell, странный REFAL, практичный Erlang и другие [Lisp и его потомки постфактум тоже считаются функциональными]) и собрало широкое сообщество «функциональщиков». Сегодня термин «функциональное программирование» определяет как изначальную концепцию (программа-как-вычисление-функции), так и более широкий набор концепций (часть из них не являются обязательным свойством функциональных языков, но возникли именно в этой среде): функции как данные, анонимные функции, продолжения (continuations), сопоставление с образцом (pattern matching) и т. п.
Что до других способов программирования, традиционно называемых декларативными, то они оказались более узкоприменимы. К примеру, из языков общего назначения полностью и исключительно логическим является разве что Prolog; зато концепции логического программирования (и программирования в ограничениях) «окопались» во многих областях в форме библиотек к другим языкам и специализированных приложений.
Включение «привычных» средств в язык делает его ближе и привычнее простому пользователю, но не выразительнее. Выразительнее языка, чем Haskell, я не встречал. До недавних пор у Хаскелла была стратегия «avoid success at all costs», а Тони Хоар печально говорил: «I fear that Haskell is doomed to succeed»; это язык, созданный geek’ами от Computer Science для geek’ов. И поэтому я, при всей любви к Хаскеллу, не могу переключиться на него полностью - без понимания теоретических основ CS я буду знать язык более чем посредственно. Сколько бы популяризаторы ни говорили, что для работы с Хаскеллом не нужны глубокие познания в математике, следует понимать, что потенциал языка будет использован далеко не полностью; дизайн языка и его библиотеки пропитан теорией категорий и универсальной алгеброй.
Глеб Алексеев,
компаниЯ Zoral (Киев)
Одним из критериев оценки языка для меня является лаконичность кода. Haskell - невероятно выразительный и элегантный язык. Дистанция между спецификацией задачи и ее реализацией сильно сокращена. Функции высшего порядка, частичное применение, алгебраические типы данных и сравнение с образцом позволяют писать декларации удивительно близко к оригиналу. Помимо этого вы получаете кучу бонусов, делающих жизнь приятной, - ленивость, строгая типизация без обязательной аннотации типов, полиморфизм. Помню восторг, который я испытал, увидев, что программа после первой же компиляции работала без ошибок. Это было невероятно! Позже я слышал похожие признания от других. TANSTAAFL [ «There Ain’t No Such Thing As A Free Lunch», то есть «Ничего не бывает бесплатно». - В.Ш.]. Для того чтобы начать писать на Haskell, приходится много учиться. Чересчур «другой» язык. Много нового. Совершенно иные подходы к обыденным вещам. Это одна из причин его сравнительно низкой распространенности. К сожалению, вряд ли здесь что-нибудь изменится.
Дмитрий Антонюк, Paragon Software Group
Не только академическое сообщество сильно, в пополнении копилки «бесполезных» (смайлик) языков. Smalltalk, «самый объектно-ориентированный язык», создавали люди, среди интересов которых были создание красивых и эффективных пользовательских интерфейсов, доступность компьютеров для детей и джазовая гитара. Алан Кей со товарищи работали в Xerox PARC (как раз в то время и в том месте изобретался весь современный пользовательский интерфейс); язык Smalltalk предназначался для обучения программированию детей; то есть обучению в смысле «сел и начал делать что-то интересное».
Отсюда и основные идеи Smalltalk: «все есть объект»; программа - это не исходный текст, который компилируется, а затем «исполняется», а «живое море объектов, с каждым из которых можно пообщаться». Работа со Smalltalk подразумевает «общение» с этим «живым морем» - средой, в которой можно посмотреть и изменить любой объект; процесс разработки и процесс выполнения суть одно. Этот подход, как можно заметить, существенно отличается от мэйнстримового ООП, с его акцентом на основную сущность - «класс», близкий родственник «модуля» из структурной парадигмы [Алан Кей, «как честный человек», среди предшественников Smalltalk указывает язык Simula, упомянутый в предыдущей статье как прародитель «мэйнстрим-ООП», - но классы и объекты Симулы с классами и объектами Смолтока роднит более терминология, нежели внутренние идеи. Большее влияние на архитектуру языка оказали Lisp, «детский язык» Logo, а в наибольшей степени - программа Sketchpad (см. врезку «Неязыки»)]. В C++ класс - это сущность совершенно иного порядка, нежели объект; в Смоллтоке класс - это тоже объект, и обращаться с ним можно, как с любым другим объектом.
Сегодняшний Smalltalk - исследовательский язык для моделирования сложных систем; и язык «для детей» в виде красочной системы Squeak (как оно и было задумано с самого начала); некоторые интересные идеи современной веб-разработки воплощены в Smalltalk-фреймворке Seaside. Smalltalk породил несколько интересных «детей» - Self (язык с еще более простой объектной системой [Self воплощает концепции «прототипного объектно-ориентированного подхода», в котором есть только объекты, новые объекты порождаются «клонированием» старых; интересно, что изначальные концепции Smalltalk выглядели именно так, а «усложнение» произошло при поиске эффективной реализации. Так что в какой-то степени Self - это «возвращение к корням»]) и Strongtalk (диалект с возможностью статической проверки типов); первый «скорее мертв», второй - недавно был выпущен в open source и потихоньку «оживает».
При обсуждении происхождения языков программирования друг от друга, их взаимного влияния, источников тех или иных идей зачастую остаются за кадром не-языки: отдельные программы, чья внутренняя архитектура или способ задания опций послужил «вдохновляющим мотивом» для авторов знаменитых языков программирования.
В качестве иллюстрации упомянем программу Sketchpad, разработанную Иваном Сазерлендом в 1963 году для диссертации. Sketchpad не только стала первой программой для компьютерного рисования и реализовала первый графический интерфейс пользователя, но и вводила понятие объекта как основной единицы данных (при этом сама программа была написана на макроассемблере компьютера TX-2). Своим рождением концепция «объектов в стиле Smalltalk» в немалой степени обязана именно Sketchpad’у (Алан Кей некоторое время работал вместе с Сазерлендом).
Еще один пример «программы, которая повлияла на язык», - текстовый редактор ed в Unix, привнесший в «широкие массы» (а также в языки AWK и Perl, далее везде) регулярные выражения как гибкий, универсальный (хоть и запутанный) способ обработки строковых данных.
И обратный, несколько неожиданный пример: наиболее широкое распространение функциональный подход к программированию получил не в каком-либо конкретном языке, а в электронных таблицах вроде Excel. Когда мы определяем одну ячейку как SUM, а другую как AVG и выполняем дальнейшие операции над этими значениями - мы занимаемся именно функциональным программированием (придумал не я, а один из микрософтовцев, разрабатывавших Haskell; см.
Следующее десятилетие - эпоха экспериментов на ниве создания «самого лучшего языка». В широком использовании продолжают царствовать Fortran/Cobol, к ним добавляются языки класса «все-все-все-в-одном» PL/I и CPL [В этот же период созданы Lisp и Snobol, речь о которых - в следующей статье], тяжелые и для изучения, и для реализации. В районе 70-х происходит первая «большая чистка»: парк компьютеров растет лавинообразно, возникает необходимость в языках простых и практичных, которые легко выучить, легко реализовать под различные аппаратные платформы, легко писать и читать код; при этом возрастает количество «программ-ради-программ», не решающих некую бизнес-задачу, а облегчающие работу с самим компьютером.
Си вкупе с Unix; разномастные Бейсики как встраиваемые языки для первых домашних (и мелких недомашних) компьютеров; Pascal в Apple II/Apple III, чуть позже Паскали от фирмы Borland для простого написания программ под DOS, Windows - все это языки весьма простые [Basic, в частности, настолько прост, что даже структурного программирования в нем не было. Зато это давало возможность сделать крайне нетребовательную к ресурсам реализацию языка, что поспособствовало его распространению на «несерьезных» компьютерах. С ростом ресурсов этих компьютеров (и запросов программистов) структурность в Бейсике появилась (в середине 80-х)] и практичные; это, по большому счету, те языки, с которыми программирование стало действительно массовым занятием.
По мере расширения круга задач, решаемых на «простых» языках, количества повторно используемых библиотек и «времени жизни» этих библиотек стали возникать концепции более сложного структурирования кода. Самая популярная из них - объектно-ориентированное программирование; совмещение концепций «набора процедур и данных (модуля)» и «типа данных со сложной внутренней структурой» дало понятие «класса» и «объекта» [Большая часть концепций классического ООП была разработана в середине 60-х в рамках работы над языком Simula (Ole-Johan Dahl, Kristen Nygaard). Судьба его достаточно близка к судьбе Алгола: разработанные концепции были приняты и воплощены во многих успешных проектах, но сам язык использовался весьма ограниченно]. Мэйнстримовая разновидность ООП [О более радикальном наборе концепций с тем же названием - в следующей статье.9 Интересно, что другая разновидность «объектно-ориентированного C», известная под именем Objective C и зачастую воспринимаемая как забавный курьез, была языком вполне постмодернистским, смешавшим концепции классического C и модернистского Smalltalk. Распространение этого (и других «странных») языков исключительно в мире Apple весьма показательно] - естественное эволюционное развитие структурно-императивного подхода. Неудивительно, что и объектно-ориентированные языки, принятые «широкими массами», были естественным развитием все тех же C, Pascal, Basic - Visual Basic, C++ [Интересно, что другая разновидность «объектно-ориентированного C», известная под именем Objective C и зачастую воспринимаемая как забавный курьез, была языком вполне постмодернистским, смешавшим концепции классического C и модернистского Smalltalk. Распространение этого (и других «странных») языков исключительно в мире Apple весьма показательно], Object Pascal (позже Delphi).
Далее мэйнстримовая, структурная парадигма некоторое время дополнялась (например, шаблонами C++, позволяющими писать «обобщенные» классы и «обобщенные» алгоритмы). Но картина мира вновь начала меняться, что привело к очередной «большой чистке» языков и смене расклада, двадцать лет казавшегося незыблемым. По своей важности эти перемены близки к событиям, в результате которых Fortran, Cobol и PL/I сменились Cи, Бейсиком и Паскалем.
Причин тому было много, так что нельзя выделить одну, главную. Важнейшие, видимо, таковы: рост производительности железа, с одной стороны, и востребованности программистов (даже неквалифицированных) - с другой. Поскольку надежность софта становится важнее его быстродействия [В определенных, естественно, пределах. Тем не менее некогда одна из важнейших целей разработчиков C++ - «почти бесплатность (по производительности)» новых концепций - стала анахронизмом]; возникновение и популяризация компьютерных сетей «для всех» (в том числе и Интернета/веба), в результате чего «сетевое программирование» стало всеобщей деятельностью. С точки зрения пресловутых «парадигм» программирования важнейшая тенденция «нового времени» - компонентно-ориентированное программирование: независимые друг от друга компоненты могут быть написаны на разных языках, поставляться в скомпилированной форме, заменяться на лету, взаимодействие между ними должно быть легким, надежным и масштабируемым.
Попытки использования «компонентного» стиля без смены языка (COM/OLE, CORBA) выявили некоторые концептуальные трудности; собственно, попытка создать целостное решение этих трудностей и породила платформы Java и .Net [История Java, впрочем, довольно извилиста; в разное время у Sun было множество разных версий насчет «что это мы делаем и зачем оно надо». Тем не менее на сегодняшний день платформа Java - более или менее прямой конкурент и аналог .Net.]. Их свойства (богатая стандартная библиотека, автоматическое управление временем жизни объектов, наличие виртуальной машины и т. п.) - прямой ответ на те вызовы, которые бросает компонентность. Что же касается языков Java и C# [Заметим, что платформа .Net принципиально многоязычна; Java, изначально бывшая «платформой для одного языка», сегодня движется в том же направлении. Тем не менее мы-то здесь рассматриваем в первую очередь историю языков программирования], то их архитектура и дала мне основания назвать происшедшее «второй большой чисткой»: как в свое время C, эти языки стремились вобрать в себя все «хорошие идеи» своего времени, но вдобавок избавиться от наследственной сложности, неоднозначности и других проблем, свойственных C++/Delphi/Visual Basic. Первые версии обоих новых языков таки были проще предшественников, но дальнейшее развитие снова пошло по спирали накопления возможностей и впитывания концепций. Сегодняшний C# - сложный, лаконичный и мультиконцептуальный язык; Java - консервативнее в своем стремлении к простоте и однозначности, но постепенно подбирается к той же планке.
Заполняя пропуски: Концепции
Некоторые языки программирования, близкие «классицизму», но не попавшие в статью, весьма достойны упоминания - хотя бы совсем краткого.
Перечисленные языки - неотъемлемая часть истории развития средств написания программ; тем не менее всеобщая популярность обошла их стороной.
Линейка Pascal. Дело в том, что тот Паскаль, который стал популярным в руках фирмы Borland и который многие из нас учили в школе, от изначальной концептуально-чистой разработки Никлауса Вирта отличается довольно сильно, причем одни считают суть этого отличия «практичностью», другие - концептуальной грязью. Сам Вирт придерживается последнего мнения; будучи невысокого мнения о целостности и чистоте вообще всех широко используемых языков, Вирт и его ученики разработали несколько своих, «чистых и красивых» (Oberon, Modula, Zonnon).
Eiffel. Судьба Эйфелей и их создателя Бертрана Мейерса похожа на судьбу «настоящих Паскалей». Мейерс, как и Вирт, достаточно амбициозен в продвижении своих идей (в основном - об объектно-ориентированном программировании), называя их «единственно правильными»; распространен Eiffel нешироко, влияние его огромно.
Ada. Наконец, создатели самых разных языков программирования среди «вдохновляющих» называют язык Ada, разработанный в 80-х под руководством Пентагона. В каком-то смысле он был аналогом PL/I (не слишком удачная попытка собрать все возможные концепции в одном языке), но некоторые элементы Ada (в частности, ее система типов) оказали большое влияние на мышление авторов других языков.
Итоги: завтра была война
Эволюционно нынешние «главные языки» ушли бесконечно далеко от машинных кодов. Накопление парадигм и подходов (а равно и снижение актуальности «простой модели компьютера», которая лежит в основе императивного программирования) практически исчерпало потенциал «классического», структурно-императивного взгляда на программирование, который в сегодняшних компонентных приложениях узнается с трудом. Что придет ему на смену? - этот вопрос мы пытаемся рассмотреть в заключительной статье темы.
Заполняя пропуски: Реализации
Следует упомянуть и еще несколько языковых проектов, вполне классицистических, вполне успешных, но стоящих слегка на отшибе от «главного исторического вектора».
Во-первых, это юниксовский sh и его производные (bash, ksh, csh и далее со всеми остановками). Первые оболочки *nix-систем ведут свой род от Алгола; юниксовский подход к объединению маленьких самостоятельных утилит считается одним из первых примеров компонентно-ориентированного программирования. Среди отдаленных потомков sh - как постмодернистский Perl (о нем мы еще поговорим), так и безусловно классицистический Tcl (а о нем не будем).
Во-вторых, язык веб-программирования PHP - тоже вполне популярен и вполне классицистичен. Его часто называют среди наследников Perl, но от последнего PHP перенял в основном способ именования переменных и область применения; в остальном первые PHP - это почти чистый C (вплоть до имен библиотечных функций). Небывалый успех PHP - это успех не языка программирования (часто критикуемого за концептуальную уродливость), а успех утилиты для легкой разработки веб-приложений. Так и повелось.
Хроники чистого разума
Автор: Виктор Шепелев
Императивная парадигма программирования («сделай то; потом сделай это; если А, сделай Б») не только наиболее естественна для современного компьютера, но и легко воспринимается человеком: простые программы на языках вроде Паскаля без труда пишут и читают пятиклассники. Но такая «естественность» совершенно не значит, что императивный способ - единственно возможный.
Любая большая система на C или Fortran содержит медленную, плохо продуманную, с кучей ошибок реализацию половины Common Lisp.
Десятое [Других нет] правило Гринспуна
…включая сам Common Lisp.
Следствие Морриса
Практически во всех областях человеческого знания существует некий «естественный», «самоочевидный» подход (от уже неоднократно помянутого литературного классицизма до летательного аппарата, машущего крыльями). Но по мере развития и взросления человеческого подхода к этой области появлялись альтернативные варианты «как это делать», жертвующие «естественностью и понятностью» ради «чистого искусства», или «идеологической стройности», или «практической необходимости». Зачастую новые подходы оказывались даже единственно верными («аппарат, летающий как птица» так и не был построен, а «противоестественные» самолеты, вертолеты и дирижабли - пожалуйста).
Если смотреть на голую идею программы-как-текста и программирования-как-творчества, отвлекаясь от того печального факта, что «все это надо как-то превратить в машинные коды», то можно прийти к нескольким разным ментальным моделям разной степени абстрактности. Любая из них имеет право на жизнь и, будучи воспринятой, зачастую «открывает новые горизонты восприятия». Неудивительно, что языков программирования, исходящих из таких вот «абстрактных моделей» и оттого совсем не похожих и друг на друга, и на линейку Fortran-C-Java, - вагон и маленькая тележка.
Появление таких языков часто порождает целые новые течения в «программировании-как-искусстве» - соратников, ненавистников, эпигонов и экспериментаторов; но до поры до времени эти течения оставались далеки от «широких масс». Дальше мы пройдемся с широкой сетью по самым заметным из них.
Так много дурацких скобок [Lot of silly parenthesis - «куча глупых скобок» - старинная шуточная расшифровка названия языка Lisp]
Lisp (1958) построен вокруг идеи «всё есть список». Всё - здесь действительно значит всё, в том числе и сама программа: Lisp заложил основы восприятия кода программы как данных, которые сама же программа может изменить. Отсюда - бесконечно гибкий синтаксис, превращаемый во что угодно с помощью синтаксических макросов, в свою очередь породивший идею «языков внутри языка» (удобных нотаций для конкретных задач) и способствующий развитию у лисперов взгляда свысока - «что такое может ваш язык программирования, что мы на макросах не сделаем?». Отсюда же, из Лиспа, тянется ниточка (целый канат) к идеям функционального программирования (см. ниже).
Глобальность идеи и легкость реализации Лиспа способствовало образованию многочисленного сообщества «фанатов», использовавших любимый язык где ни попадя. В качестве внутреннего макроязыка разновидности Lisp встроены в Emacs и AutoCAD; одно из первых серьезных веб-приложений (viaweb) было написано на нем. За сорок лет споры о деталях и особенностях, практичности и чистоте привели к появлению бесчисленного множества диалектов, главные - Scheme (более изящный, используется в основном в учебе [До недавнего времени знаменитый курс MIT «Структура и интерпретация компьютерных программ» использовал именно Scheme. Месяц назад Scheme вроде бы заменили на Python. Times, they are changing]) и Common Lisp (в каком-то смысле более практичный, но и менее стройный), есть и «более экстремистские», вроде маленького-практичного newLISP или сверх-концептуально-чистого Qi.
Smalltalk
Бывает так: сначала ты «снаружи», вокруг все очень обычное, очень знакомое и скучное. А потом мимо проносится Белый Кролик, при часах и при жилете. Дальше известно что: погоня, несколько минут свободного падения вниз по кроличьей норе - и ты уже «внутри», а из привычного и знакомого остался только ты сам, да и это ненадолго. Такие переживания - когда за поворотом вдруг распахивается целый новый мир - составляют если не смысл жизни, то что-то вроде того.
Три года назад у меня было ощущение, что ничего радикально нового в области технологии разработки ПО мне уже не откроется, а мечта о гибкой, живой и мощной среде программирования… Что ж, на то она и мечта.
Потом случилось так, что я сменил место жительства, а с ним и работу. Там, где я оказался, Smalltalk - не просто инструмент, а жизненная позиция, и даже предмет поклонения. Несколько недель у меня ушло на преодоление собственных предрассудков. Я считал, что сборка мусора несовместима с гарантированными временными характеристиками, что полиморфные вызовы медленны - а тут у меня на глазах ядро авиационного тренажера бодро крутило цикл расчетов сорок раз в секунду.
Труднее всего оказалось воспринять отсутствие границы между инструментами и разрабатываемой программой. «А вдруг, - рассуждал я, - создаваемая программа сделает что-нибудь не так? Ведь тогда рухнет не только она, но и среда разработки!» На практике все оказалось не так страшно. В частности, все изменения пишутся в специальный журнал (change file), откуда в случае аварии виртуальной машины легко восстанавливаются.
Постепенно я стал понимать, что отсутствие границы между инструментом и созидаемым объектом - это чуть ли не главное, что есть в Смолтоке. Вокруг места, где не проходит эта граница, концентрируются вещи, составляющие дух и душу Smalltalk-системы.
Написание кода в отладчике - не эффектный кунштюк, а удобный и практичный способ программировать, когда можно вживую пообщаться с каждым из участвующих в приостановленном вычислении объектов, а не вспоминать мучительно, как называется нужный метод и что именно он возвращает. Возможность затачивать Инспектор под конкретные типы объектов - не просто полезная особенность, а путь к иному способу думать о графическом интерфейсе, когда каждый объект системы способен говорить с человеком на специфическом диалекте единого визуального языка (первоначальное понимание роли графического интерфейса, которое можно проследить в Smalltalk-76 и в Fabrik, было именно таким; теперь мы возвращаемся к сходным взглядам на новом витке спирали в таких средах, как Morphic и Oberon/Bluebottle).
Самое же главное в Смолтоке - это то, что через него программисты необратимо меняются к лучшему. Можно потом писать хоть на ассемблере, хоть на VBA, но это будут уже другой ассемблер и другой VBA. Знание Смолтока необходимо для глубины восприятия. Необходимо, но, конечно, не достаточно, потому что остаются еще Haskell и Erlang, OCaml и Oz, и Scheme, и еще много других путей вниз по кроличьей норе, прямиком в Страну Чудес.
Борис Беркгаут, компания «Транзас» (Санкт-Петербург), отдел ПО авиационных тренажеров
Декларация независимости
Из вышеперечисленных разновидностей лишь функциональное программирование воплотилось в широкую семью языков (языки-потомки «первого функционального» ML, максимально «идеологически чистый» Haskell, странный REFAL, практичный Erlang и другие [Lisp и его потомки постфактум тоже считаются функциональными]) и собрало широкое сообщество «функциональщиков». Сегодня термин «функциональное программирование» определяет как изначальную концепцию (программа-как-вычисление-функции), так и более широкий набор концепций (часть из них не являются обязательным свойством функциональных языков, но возникли именно в этой среде): функции как данные, анонимные функции, продолжения (continuations), сопоставление с образцом (pattern matching) и т. п.
Что до других способов программирования, традиционно называемых декларативными, то они оказались более узкоприменимы. К примеру, из языков общего назначения полностью и исключительно логическим является разве что Prolog; зато концепции логического программирования (и программирования в ограничениях) «окопались» во многих областях в форме библиотек к другим языкам и специализированных приложений.
Haskell
Включение «привычных» средств в язык делает его ближе и привычнее простому пользователю, но не выразительнее. Выразительнее языка, чем Haskell, я не встречал. До недавних пор у Хаскелла была стратегия «avoid success at all costs», а Тони Хоар печально говорил: «I fear that Haskell is doomed to succeed»; это язык, созданный geek’ами от Computer Science для geek’ов. И поэтому я, при всей любви к Хаскеллу, не могу переключиться на него полностью - без понимания теоретических основ CS я буду знать язык более чем посредственно. Сколько бы популяризаторы ни говорили, что для работы с Хаскеллом не нужны глубокие познания в математике, следует понимать, что потенциал языка будет использован далеко не полностью; дизайн языка и его библиотеки пропитан теорией категорий и универсальной алгеброй.
Глеб Алексеев,
компаниЯ Zoral (Киев)
Одним из критериев оценки языка для меня является лаконичность кода. Haskell - невероятно выразительный и элегантный язык. Дистанция между спецификацией задачи и ее реализацией сильно сокращена. Функции высшего порядка, частичное применение, алгебраические типы данных и сравнение с образцом позволяют писать декларации удивительно близко к оригиналу. Помимо этого вы получаете кучу бонусов, делающих жизнь приятной, - ленивость, строгая типизация без обязательной аннотации типов, полиморфизм. Помню восторг, который я испытал, увидев, что программа после первой же компиляции работала без ошибок. Это было невероятно! Позже я слышал похожие признания от других. TANSTAAFL [ «There Ain’t No Such Thing As A Free Lunch», то есть «Ничего не бывает бесплатно». - В.Ш.]. Для того чтобы начать писать на Haskell, приходится много учиться. Чересчур «другой» язык. Много нового. Совершенно иные подходы к обыденным вещам. Это одна из причин его сравнительно низкой распространенности. К сожалению, вряд ли здесь что-нибудь изменится.
Дмитрий Антонюк, Paragon Software Group
Лучшее детям
Не только академическое сообщество сильно, в пополнении копилки «бесполезных» (смайлик) языков. Smalltalk, «самый объектно-ориентированный язык», создавали люди, среди интересов которых были создание красивых и эффективных пользовательских интерфейсов, доступность компьютеров для детей и джазовая гитара. Алан Кей со товарищи работали в Xerox PARC (как раз в то время и в том месте изобретался весь современный пользовательский интерфейс); язык Smalltalk предназначался для обучения программированию детей; то есть обучению в смысле «сел и начал делать что-то интересное».
Отсюда и основные идеи Smalltalk: «все есть объект»; программа - это не исходный текст, который компилируется, а затем «исполняется», а «живое море объектов, с каждым из которых можно пообщаться». Работа со Smalltalk подразумевает «общение» с этим «живым морем» - средой, в которой можно посмотреть и изменить любой объект; процесс разработки и процесс выполнения суть одно. Этот подход, как можно заметить, существенно отличается от мэйнстримового ООП, с его акцентом на основную сущность - «класс», близкий родственник «модуля» из структурной парадигмы [Алан Кей, «как честный человек», среди предшественников Smalltalk указывает язык Simula, упомянутый в предыдущей статье как прародитель «мэйнстрим-ООП», - но классы и объекты Симулы с классами и объектами Смолтока роднит более терминология, нежели внутренние идеи. Большее влияние на архитектуру языка оказали Lisp, «детский язык» Logo, а в наибольшей степени - программа Sketchpad (см. врезку «Неязыки»)]. В C++ класс - это сущность совершенно иного порядка, нежели объект; в Смоллтоке класс - это тоже объект, и обращаться с ним можно, как с любым другим объектом.
Сегодняшний Smalltalk - исследовательский язык для моделирования сложных систем; и язык «для детей» в виде красочной системы Squeak (как оно и было задумано с самого начала); некоторые интересные идеи современной веб-разработки воплощены в Smalltalk-фреймворке Seaside. Smalltalk породил несколько интересных «детей» - Self (язык с еще более простой объектной системой [Self воплощает концепции «прототипного объектно-ориентированного подхода», в котором есть только объекты, новые объекты порождаются «клонированием» старых; интересно, что изначальные концепции Smalltalk выглядели именно так, а «усложнение» произошло при поиске эффективной реализации. Так что в какой-то степени Self - это «возвращение к корням»]) и Strongtalk (диалект с возможностью статической проверки типов); первый «скорее мертв», второй - недавно был выпущен в open source и потихоньку «оживает».
Неязыки
При обсуждении происхождения языков программирования друг от друга, их взаимного влияния, источников тех или иных идей зачастую остаются за кадром не-языки: отдельные программы, чья внутренняя архитектура или способ задания опций послужил «вдохновляющим мотивом» для авторов знаменитых языков программирования.
В качестве иллюстрации упомянем программу Sketchpad, разработанную Иваном Сазерлендом в 1963 году для диссертации. Sketchpad не только стала первой программой для компьютерного рисования и реализовала первый графический интерфейс пользователя, но и вводила понятие объекта как основной единицы данных (при этом сама программа была написана на макроассемблере компьютера TX-2). Своим рождением концепция «объектов в стиле Smalltalk» в немалой степени обязана именно Sketchpad’у (Алан Кей некоторое время работал вместе с Сазерлендом).
Еще один пример «программы, которая повлияла на язык», - текстовый редактор ed в Unix, привнесший в «широкие массы» (а также в языки AWK и Perl, далее везде) регулярные выражения как гибкий, универсальный (хоть и запутанный) способ обработки строковых данных.
И обратный, несколько неожиданный пример: наиболее широкое распространение функциональный подход к программированию получил не в каком-либо конкретном языке, а в электронных таблицах вроде Excel. Когда мы определяем одну ячейку как SUM, а другую как AVG и выполняем дальнейшие операции над этими значениями - мы занимаемся именно функциональным программированием (придумал не я, а один из микрософтовцев, разрабатывавших Haskell; см.