Для чего нужны разные языки программирования
Языки программирования: что это такое, зачем нужны и какой выбрать новичку
Разбираемся, как устроены языки программирования, почему их так много и чем они отличаются от алгоритмов.
Что такое язык программирования
Язык программирования — это набор формальных правил, по которым пишут программы. Обычный язык нужен для общения людей, а язык программирования — для общения с компьютером. Как и в любом естественном языке, тут есть лексика — слова, функции и операторы, из которых по правилам синтаксиса составляются выражения. Они имеют чёткий, вполне определённый смысл, понятный компьютеру, — семантику.
Вот, например, программа на языке JavaScript:
Здесь слово alert — лексика, один из принятых в языке методов обработки текста. Текст в одинарных кавычках, скобки, точка с запятой — правила синтаксиса. А то, что нужно сделать в итоге, — семантика. Получив эти инструкции, компьютер выведет на экран всплывающее окно с кнопкой и сообщением: «Это программа на JavaScript».
Фанат Free Software Foundation, использую Linux и недолюбливаю Windows. Пишу истории про кодинг и программы на Python. Влюблен в LISP, но пока что не умею на нем программировать.
Чем языки программирования отличаются от алгоритмов
Программы нужны для того, чтобы машина сделала что-то полезное. Это невозможно, если нет чёткого порядка действий и правил их выполнения — алгоритма.
Алгоритм работает как маршрут в навигаторе: «Из пункта А едем в пункт Б, поворот через 150 метров». Англичанин понимает его по-английски, китаец —
по-китайски, а мы с вами — по-русски. Языки разные, а порядок действий один и все должны добраться до нужного места.
Любая программа начинается с алгоритма, но на разных языках это может выглядеть по-разному. Например, вот эта — на языке С — проверяет, чтобы делитель не был нулём, а затем делит одно число на другое. Или пишет, что так делать нельзя.
То же самое, но на Python.
В программе на Python нет фигурных скобок и точек с запятой, но алгоритм и результат работы такой же, как у программы на C, да и слова похожи.
Перейти с одного языка программирования на другой легко: если знаешь Java — быстро начнёшь кодить, например, на Python или C#.
Как компьютер понимает разные языки программирования
На самом деле язык программирования — это не язык компьютера. Машина понимает последовательности нулей и единичек: есть напряжение в цепи — единица, нет — ноль. Поэтому любую программу сначала надо перевести в набор таких машинных команд.
Для этого есть два инструмента — компилятор и интерпретатор. Компилятор работает как бюро переводов: вы отдаёте ему весь текст программы, а он превращает его в исполняемый код, набор команд для процессора. Интерпретатор больше похож на переводчика-синхрониста: сказали фразу — синхронист тут же её перевёл, а компьютер выполнил.
Внутри компиляторов и интерпретаторов — сложные наборы правил по превращению языка программирования в машинный код, понятный компьютеру. Это тоже программы. Их пишут создатели нового языка — на каком-то другом, уже существующем. Например, интерпретатор Python написан на C, а сам C — на ассемблере, практически машинном коде.
Что такое библиотеки
Библиотеки — наборы функций, готовых шаблонов, написанных на каком-то из языков программирования. Это удобно и похоже на книги в обычной библиотеке: на них можно ссылаться внутри программ и сразу получать результат без необходимости каждый раз писать много кода.
Например, в Python есть модуль — библиотека yandex_translate, которая переводит тексты на разные языки. Программистам не надо создавать программу-переводчик с нуля, достаточно подключить этот модуль и обратиться к нему из любой точки кода.
Почему вам нужно учить больше языков программирования
От переводчика: сегодня публикуем для вас статью разработчика Акшата Гири, который делится своими соображениями, почему стоит изучать все новые и новые языки программирования.
Я работаю программистом четыре года. Начал с С#, разрабатывая игры, затем перешел на Python и машинное обучение. Потом учил JavaScript и TypeScript для фронтенда. Следующим этапом стала разработка мобильных приложений, так что я занялся Ionic, React и React Native. Заинтересовался бэкендом, начал работать с Go. Чуть позже к списку моих языков и фреймворков добавились Dart, Java и PHP — все три потребовались во время моей работы в Facebook.
Я не хочу сказать, что являюсь экспертом во всех упомянутых языках. У меня просто есть опыт работы с ними, больший, чем с другими языками и фреймворками. Почему выбор пал на них? Ну, мне показалось, что они предлагают больше, чем прочие, поэтому так.
Напоминаем: для всех читателей «Хабра» — скидка 10 000 рублей при записи на любой курс Skillbox по промокоду «Хабр».
Но почему я советую вам учить больше языков? Дело в том, что вы даже предположить не сможете, что потребуется через пару лет. А выбор правильного языка или фреймворка может сэкономить массу времени при решении определенной задачи.
Решение первой проблемы
Приведу простой пример. Несколько месяцев назад я выбирал Bluetooth-наушники. Остановился на AirPods. Я опробовал множество других, но эти показались мне максимально удобными. Проблема была в том, что я использовал их одновременно с Windows-ноутбуком и Android-телефоном. И если оба гаджета находились рядом, то наушники подключались к телефону, но не к ноутбуку. Поэтому приходилось отключать их вручную и подключать снова. Каждый день.
Это довольно утомительно, и я решил сделать кнопку, которая позволила бы решить проблему подключения наушников к ноутбуку, когда это требуется.
Изначально для решения этой задачи я решил использовать Python. Я считал, что без труда смогу найти библиотеку, позволяющую управлять Bluetooth-устройствами. Это оказалось не так, хорошей библиотеки не нашлось.
Следующий этап — Node.js. Я смог найти JavaScript-библиотеку, которая дала возможность контролировать функции Bluetooth на моем компьютере. Выполнив этот скрипт на Node.js, я добился того, что нужно.
ОК, но теперь мне понадобилась кнопка на экране, которая запускала бы выполнение скрипта. В итоге я решил разместить ее на панели задач Windows, чтобы та всегда была доступна. Я сделал еще один скрипт, который, как мне казалось, должен был помочь выполнить эту задачу. Но нет, пришлось обратиться к Golang. Он дал возможность создать исполняемый файл, который, в свою очередь, выполнял ранее созданный на Node.js скрипт.
Все получилось. Я сделал ярлык для десктопа и переместил его на панель задач. Все OK, все работает.
Мне подумалось, что на C# я бы тоже смог решить эту задачу. Но очень не хотелось устанавливать Visual Studio и IDE.
Мой пример демонстрирует, как разные языки помогают найти гибридное решение определенного вопроса с минимальными затратами времени. Есть тонны других примеров, но суть, думаю, ясна.
Так зачем еще учить другие языки?
Если честно, то это интересно. Плюс это расширяет ваш горизонт, выводит за пределы зоны комфорта (не создает неприятности, а дает толчок, стремление изучать что-то новое).
Еще одна причина — выйти за пределы возможностей одного языка или фреймворка. Объектно-ориентированные языки — просто прекрасно, но стоит также изучить функциональное или процедурное программирование.
Первый язык программирования, который вы изучаете, будет самым сложным. Второй, скорее всего, покажется еще сложнее. Но дальше изучение новинок будет казаться прогулкой в парке. Немного иной синтаксис, пара новых вещей, и все. Кроме того, вы сможете изучать специализированные библиотеки и фреймворки уже освоенных языков.
Еще одна причина, которая, как мне кажется, может побудить изучать другие языки, — WASM. Web Assembly даст возможность запускать язык, который вам нужен, в браузере.
Если вы — JavaScript- или Python-программист, стоит освоить низкоуровневые языки. Вы можете начать с С++ или С, но я бы советовал Golang. Он позволяет получить все скоростные возможности С++ без проблем, характерных для семейства С.
Если вы работаете с низкоуровневыми языками, то попробуйте JavaScript или Python. Оба весьма востребованы и распространены. Оба можно использовать в связке с низкоуровневыми языками. Можно писать модули С++ для Node.js и Python.
Поделитесь собственным опытом в комментариях: какие языки вы знаете, какие планируете изучить и почему?
Зачем нужны «другие» языки программирования: может, я обойдусь фреймворком?
После чтения дискуссии на Hacker News, я снова серьезно задумался о языках программирования. Имеет ли какое-то значение, знаешь ты только один или несколько? Могу ли я знать 5 языков одинаково хорошо? Или хотя бы настолько хорошо, чтобы утверждать, что я их «знаю».
В чем вообще разница?
Если говорить об объектно-ориентированных языках со статической типизацией, на самом деле разница небольшая. Единственное, о чем действительно стоит помнить, так это управление памятью. Если есть сборщик мусора, то особенно заботиться об указателях и удалении объектов не нужно. Вы жертвуете частью производительности и памяти (на самом деле, не всегда, так как сборщик мусора помогает избежать фрагментации и сегментации памяти, и у вас всегда есть занятая часть памяти, а также память для дальнейшего распределения, разделенные между собой указателем на следующую свободную область памяти). Тем не менее, лучшее понимание стека и кучи, значений, указателей, месседжинга между объектами, приходит из языков, где сборщика мусора по умолчанию нет. Вообще-то, вы можете использовать сборщик мусора (как пример — Boehm GC), но существуют паттерны, такие как, скажем, умные указатели и пулы, которые помогают управлять памятью, и быть уверенным, что объекты освобождаются. То есть, есть вещи, которым можно научиться из обоих «миров»: научиться тому, как управлять памятью, а также тому, как делегировать управление памяти, и понять, по каким принципам осуществляется сбор мусора. Мне это представляется достаточно полезным.
Если говорить о динамических языках, когда вы не можете быть уверены в существовании метода либо поля до вызова программы, это может быть не так просто, если вы привыкли к компиляции и выявлению несоответствий до запуска. Динамические языки позволяют нам расширять объекты, делая систему более гибкой, использовать примеси и добавлять функциональность к стандартным классам. Ruby дает возможность реализации примесей через модули, объявление дополнительных методов для класса. Все эти вещи используются достаточно широко в Rails. В Active Record широко используется method_missing, что само по себе является отличной идеей. Kernel.autoload также удобное решение. Объекты, которые сами по себе являются фабриками в Ruby (метод new/initialize, по сути возвращающий экземпляр объекта) — также несет определенную смысловую нагрузку. Мне кажется, что все эти вещи являются своего рода паттернами, а не просто методами и особенностями языка, то есть эти вещи можно применять также в других областях. То же самое относится с Трейтам (Traits) в Scala. Ruby Gems и Packages в Python — также решения определенного спектра проблем (тут можно также упомянуть Aptitude, RPM, BSD Ports, с возможностью загрузки исходников и хедеров для линкования). S-expressions из Lisp были также успешно применены в C#, и это изменило достаточно много всего, особенно после появления LINQ.
Чтение кода и применение практик
Чтение кода является одним из основополагающих умений для разработчиков. Я знаю несколько человек, которые чувствуют себя достаточно комфортно используя «свой» язык программирования, и не хотят даже пытаться посмотреть на возможности остальных. Но это ведь не так плохо, правда? Не совсем так. При изучении нового языка, люди часто начинают изучать набор библиотек, либо фреймворк, вместо изучения самого языка. Дело в том, что если есть фрейморк, качественно написанный, и отлично функционирующий, с открытым исходным кодом, то можно открыть код и посмотреть на его реализацию, и понять принципы и практики, примененные там, вместо непосредственно изучения верхушки айсберга — его API и функциональности, описанной в туториалах.
В следующий раз, когда вы смотрите на новый фреймворк, вне зависимости от того, над чем вы работаете, спросите себя, можете ли вы _сами_ реализовать подобную функциональность. Если нет, посмотрите на код, реализацию, постарайтесь понять, по каким причинам все сделано именно так, каким образом можно сделать лучше и удобнее. Я понимаю, что это не всегда возможно, но Open Source разработки с каждым днем становятся все более популярными, и покрывают больше и больше решаемых задач. Не пытайтесь выучить фреймворк. Учите язык. API будут меняться, и со временем, возможно, вам придется изменять код используемого фреймворка для решения собственных задач. Как пример, какая первая мысль приходит вам в голову, когда ваш JS селектор не работает? Если вы гуглите решение проблемы, то решается только половина задачи. Вторая остается на месте: возможность читать, понимать, отлаживать код, добираться до корня проблемы, и реализовывать решение своими руками.
Выводы?
Новые языки — это клево и весело. Вы снова задумываетесь о синтаксисе, и меняете свое восприятие. Задумываясь о том, каким образом подобную проблему можно решить на другом языке, вы смотрите на свой код с другой точки зрения. Мне все же кажется, что изучения любого языка может помочь понять глубже тот набор инструментов, что вы используете сейчас, и найти более элегантные решения. Изучения API, тем не менее, позволят вам чувствовать себя комфортно достаточно длительное время, но существенной пользы не принесут, так как запомнить всего невозможно. Главное — понимать, как устроены библиотеки, и какие основные принципы применяются в их разработке.
Какие языки программирования для чего нужны?
Пользователи Recoursia часто задаются вопросом, какой язык программирования стоит изучать. Мы подготовили краткий гид для тех, кто определяется с первым языком программирования. Хотим отметить, что он не претендует на то, чтобы быть исчерпывающим – это только очень беглый взгляд на то, чем сегодня занимаются разработчики, и какой язык программирования может быть первым, а какой – нет.
C++
Objective C
Четвертый только в нашем списке язык программирования, авторы которого вдохновлялись языком Си. Но при этом он стоит особняком от остальных «наследников Си», ведь когда-то его выбрала в качестве основного инструмента корпорация Apple. Поэтому Objective C применяется практически только для программирования под MacOS и iOS, но в связи с популярностью продуктов «яблочной компании» спрос на разработчиков, использующих Objective C, довольно высок. Впрочем, относительно недавно Apple выпустила новый язык, так что будущее Objective C выглядит не таким уж безоблачным. Да и сложность написания ПО на нем заставляет усомниться в том, что начинать изучения программирования с Objective C – хороший выбор.
Swift
На смену не всегда удобному и вызывающему немало нареканий у разработчиков Objective C компания Apple выпустила новый язык программирования – Swift. Пока что нельзя сказать, чтобы он совсем уж заменил своего предшественника в разработке под iOS и MacOS, но популярность Swift во всех рейтингах стабильно растет, в то время как популярность Objective C так же стабильно падает. Так что если вы хотите программировать под Apple-устройства, вполне можно сразу садиться за изучение Swift, не тратя время на Objective C.
Некогда самый популярный язык для написания сайтов и Web-приложений, сегодня PHP уже выглядит несколько устаревшим, особенно когда речь заходит о больших проектах для международных рынков.
Тем не менее, благодаря простоте освоения и большому количеству небольших проектов, PHP можно рекомендовать в качестве первого языка для изучения даже тем, кто не имеет ни малейшего представления о программировании вообще. Карьерные перспективы у PHP-разработчиков пока что тоже достаточно неплохи, потому что существует большое количество проектов, ранее уже написанных на PHP, и нуждающихся, как минимум, в поддержке. Хотя при этом зарплата даже у высококвалифицированного PHP-разработчика будет ниже, чем у его коллеги, имеющего аналогичный по продолжительности работы, но использующего C++ или Java.
Java
Второй по популярности язык программирования в мире, который применяется так же широко, как C++, но не имеет большинства его недостатков. Java – это и разработка больших высоконагруженных продуктов для больших транснациональных компании, и небольшие приложения и игры для Android. Программисты, пишущие код на Java, востребованы во всем мире, и Беларусь – не исключение. При этом Java уже много лет остается одной из самых хорошо оплачиваемых массовых специальностей для разработчиков. При этом вероятность того, что в обозримом будущем Java исчезнет из списка востребованных специальностей, ничтожно мала. Правда, и цена за эти преимущества достаточно высока: для изучения Java вам потребуется гораздо больше времени и усилий, чем для изучения того же PHP. Но и отдача будет высокой.
JavaScript
Этот язык часто путают с Java, и неудивительно – когда-то название ему выбрали на волне популярности платформы Java, и с тех под JavaScript постоянно борется за звание настоящего языка. Сегодня, кажется, это уже в прошлом, потому что именно JavaScript – самый популярный язык программирования в мире. Своей популярностью он обязан, конечно, развитию Web, ведь именно JavaScript используется для написания Front-end (браузерной части) всех тех интерактивных Web-приложений, которые сделали браузер таким же рабочим инструментом, как Word, Excel и тысячи других традиционных приложений для Windows. Но сегодня JavaScript (часто пишут сокращенно JS) используется и для серверного программирования, и количество новых сфер применения этого языка растет буквально с каждым годом. При этом порог вхождения в профессию здесь заметно ниже, чем в случае с Java, а зарплаты могут быть часто на том же уровне. С уверенностью можно сказать, что JavaScript сегодня – один из лучших языков для старта карьеры программиста.
Python
Еще один достаточно универсальный и относительно несложный для изучения язык. Python (он же питон, читается как «пайтон») прочно утвердился в очень и очень перспектиной области, которую называют data mining. Если говорить упрощенно, то так называют применение различных данных, накопленных в бизнесе, для поиска скрытых закономерностей спроса и возможностей развития бизнеса. Но Python также активно используется для написания Web-сервисов, серверной части многопользовательских игр и многих других задач. Спрос на Python-разработчиков довольно быстро растет, поэтому если вы решите изучать этот язык программирования, то вряд ли прогадаете.
В отличие от «питона», этот язык заточен исключительно под анализ данных, что естественным образом сказывается на его распространенности и востребованности у работодателей. Правда, и платить узкому специалисту по R, видимо, будут больше, чем «питонисту», но попробуйте еще найти подходящую вакансию! В общем, курсы R будут полезны, если вы работаете в сфере анализа данных, и хотите освоить полезный навык. Начинать же карьеру программиста с такого специфического языка вряд ли будет разумным решением.
Scratch
В общем-то, Scratch – это даже не язык, а среда визуального программирования, придуманная для обучения программированию детей. Поэтому 99% курсов Scratch адресованы детям довольно юного возраста, и если вы уже к ним не относитесь, то себе посмотрите что-то другое. Если же у вас есть ребенок, которому 7-12 лет, то курсы Scratch – отличный вариант, чтобы заинтересовать его программированием. Кстати, здесь у нас есть еще подборка отличных советов, как заинтересовать ребенка программированием.
Ruby
Один из достаточно популярных языков Web-программирования, который, в прочем, на белорусском рынке труда не всегда способен обеспечить своего носителя топовым по заработной плате рабочим местом. Курсы Ruby вряд ли стоит изучать для освоения первого языка программирования, потому что с высокой долей вероятности поиски работодателя затянутся, ведь вакансии для junoir’ов на Ruby появляются довольно редко.
Delphi
ActionScript
Ещё один язык из славного прошлого – ActionScript был (да и остается) языком платформы Adobe Flash, на которой еще недавно была написана половина игр для Web. Сегодня уже Flash – это пережиток прошлого, и ActionScript тоже нужен разве что для поддержки всего того, что было раньше написано на Flash’е.
Язык программирования макросов для пакета Microsoft Office. VBA расшифровывается как Visual Basic for Applications, и используется для автоматизации рутинных действий в офисных пакетах. Так что если ваша работа тесно связана с Word и Excel, то курсы VBA будут полезны, но программистов на VBA на рынке труда никто не ищет, и вряд ли будет искать в обозримом будущем.
1C
Язык программирования для одноименной бухгалтерской платформы. Специалисты по программированию на 1С сегодня нужны не только в ИТ-компаниях; практически каждая крупная организация имеет в своем штате сегодня 1С-программистов. Так что курсы программирования 1С – хороший вариант для тех, кто не очень близок с английским языком, но при этом хочет работать в ИТ-сфере.
Давайте подытожим то, что написано выше. Если вы решили учить программирование сегодня, то самое перспективное – это JavaScrip, Java, Python, 1С, Swift и C#. Но, конечно, это не значит, что остальные языки второсортные или неподходящие. Помните, главное – это стремление к цели и упорный труд, которые обязательно будут вознаграждены по достоинству.
Зачем программисты изучают несколько языков
Антон Жуков, автор курса «Профессия Go-разработчик» в Skillbox — о том, почему программисты не останавливаются на одном языке разработки, как их изучение влияет на принимаемые решения и при чём тут когнитивные искажения бразильских аборигенов.
Языки программирования мало чем отличаются от обычных разговорных языков: тот же набор ключевых слов, символов, а также правила порядка их употребления. Основная работа программиста — не написание кода, а разработка алгоритмов. Язык лишь средство выражения алгоритма в понятной для машины форме. Знание нескольких языков расширяет угол зрения для оценки задач.
Каждый язык программирования по своему уникален, это позволяет со свойственной ему уникальностью решить задачу. Язык из сферы базового образования, C++, и один из старейших языков, Lisp, можно назвать антагонистами. Их сравнение кардинально меняет восприятие разработки. Также как и сравнение языка бразильских аборигенов Пирахан меняет восприятие разговорных языков.
Им неизвестны понятия времени, цветов, числительных и названий для степени родства. Это накладывает серьезный отпечаток на когнитивные способности носителя. Пирахан способны обсуждать лишь то, что происходить здесь и сейчас, они не могут воссоздать что-либо, опираясь на память, творить и даже запасаться едой впрок. Их пример показывает, что язык определяет предел способностей к оценке окружающего мира и степени влияния на него. Таким образом сложность задач, которые мы способны решать, зависит от того языка, которым мы думаем.
Когда программист решает задачу, то он мыслит инструментами, которые этот язык программирования способен дать. Американский предприниматель Пол Грэм отметил, что специалист с низкой квалификацией не в состоянии осознать этого из-за своей низкой квалификации. Уже в отношении разработки он наблюдает зависимость программиста от языка, которым тот пользуется. Разработчики любят «свои» языки поскольку привыкли думать на них, а языки, в свою очередь, лексикой диктуют программистам, как они должны думать о программах. Это образует парадокс, который невозможно разорвать без изучения нового языка.
Практически все языки программирования появились для решения специфических задач или в ответ на невозможность решить их существующими инструментами.
Примеры можно перечислять и дальше. По различным оценкам существует от одной до нескольких тысяч языков программирования. Вот почему: для создания базового интернет-магазина с нуля придётся начать с абсолютного минимума — двух-трёх языков программирования и такого же количества языков семантической разметки. По мере роста нагрузки на сайт, нужно повысить его производительность. Эту задачу решают другие языки. Вместе с ростом аудитории появляется необходимость её анализировать — ещё один язык в копилку. Большие данные нужно где-то хранить и, чтобы не перегружать сервера, так называемую «горячую» часть размещают в кэше — оперативной памяти компьютера. На этом этапе в игру вступает новый протокол коммуникации. Таким образом задачи типового магазина решаются десятком различных технологий.
В результате коронакризиса IT-гиганты и организации поменьше вынужденно оптимизировали штат. Потребность в специалистах широкого профиля резко увеличилась, с найма уникальных бойцов фокус сместился на обучение универсалов. Вопрос о знании программистом нескольких языков стал особенно актуален, хотя такая тенденция обусловлена и историческими обстоятельствами.
После изобретения Фордом конвейера человечество стремилось добиться максимальной эффективности путём разделения труда. Производство выращивало узкопрофильных специлистов, а карьера была представлена вертикальной прямой — сотрудник рос в должности вместе с прокачкой профильных навыков. После появления интернета мир вступил в эпоху глобализации. Темпы бизнеса выросли и классическая модель вертикального роста перестала быть панацеей оптимизации. Начал формироваться спрос на альтернативных специалистов — с наличием глубокой экспертизы в своей специальности, но также обладающих обширными знаниями в смежных областях.
Первым это заметил британский математик и философ Дэвид Гест, который стал отцом-основателем «Т-образной» модели развития профессиональных качеств. Он утверждал, что решения таких работников неординарны. Они способны использовать даже минимальные знания о функционировании смежных профилей для оценки проблемы более чем с одной стороны. Популяризатором этой модели выступил дизайнер Тим Браун. Он декларировал потенциал таких специалистов как идеальных лидеров для проектов, работающих в условиях постоянных изменений. Позже Т-принципы органично вписались в метод управления проектами Scrum.
Т-модель и самоорганизация избавляют команды от целого ряда проблем разработки. Таким образом члены команды получают небольшую часть компетенций друг друга. Это позволяет действовать незамедлительно, избавляясь от бутылочных горлышек: при обсуждении задач и подготовке к реализации команда понимает, чем будет заниматься каждый отдельный специалист и как его вовлечённость отразится на общем деле. Более того, это позволяет взрастить настоящие командные отношения и совместно увидеть проблемы и их решения, в отличие от модели, где процессом управляет только менеджер.
Таким образом, способность постоянно учиться, совершенствоваться и расширять свою сферу знаний — основной фактор, определяющий успех специалиста. Чем автономнее программист, тем он ценнее. И тем он автономнее, чем больше языков знает.