Höhere Programmiersprache

Aus Kefk

Eine höhere Programmiersprache (engl. high level language) ist eine Programmiersprache, die die Abfassung eines Computerprogramms in einer abstrakten Sprache ermöglicht (die so zwar für Menschen, aber nicht unmittelbar für Computer verständlich ist).

Geschichte

Als weltweit erste höhere Programmiersprache gilt der Plankalkül von Konrad Zuse, der allerdings keinen Einfluss auf die Entwicklung späterer Sprachen hatte.

Die ersten Computer wurden mit Hilfe von Programmen in Maschinencode instruiert. Dieser besteht lediglich aus einer Folge von Zahlen, die vom Prozessor als Befehlsfolge interpretiert wurden. Diese Befehle bestanden (und bestehen heute immer noch) aus sehr primitiven Anweisungen wie simpler Arithmetik, Speicherzugriffen usw. Die erste Innovation war die Erfindung von Assemblersprachen, die nicht abstrahieren, die Befehle aber in Textform darstellen.

Ende der 1950er Jahre wurden Computer so leistungsfähig, dass Übersetzungsprogramme die Eingabe von Programmen wesentlich erleichtern konnten. Fortran, ALGOL und Lisp waren die ersten Vertreter, deren Namen noch an die neuen, komfortableren Möglichkeiten der Sprachen und Übersetzerprogramme erinnern:

• Fortran - FORmula TRANslation = Formelübersetzung
• ALGOL - ALGOrithmic Language = Algorithmensprache
• LISP - LISt Processing = Listenverarbeitung

Diese ersten höheren Sprachen enthielten abstrakte Elemente wie bedingte Anweisungen („wenn x wahr, dann führe y aus“) und Schleifen („solange x gilt, führe y aus“). Diese Konstrukte konnten nun mit weniger Aufwand programmiert werden und drückten in lesbarer Form ihren Zweck aus.

Später folgten weitere Sprachen, die ein höheres Maß an Abstraktion boten (daher der Begriff höhere Programmiersprache). Ein Programm konnte in Unterprogramme (Prozeduren) eingeteilt und diese wiederum zu Modulen zusammengefasst werden. So war es möglich, Teilprogramme von verschiedenen Personen entwickeln zu lassen, ohne dass eine Konvention über die verwendeten Variablen getroffen werden musste, da für jede Prozedur die Variablen neu definiert wurden. Wohl aber wurden Ein- und Ausgangsparameter (INPUT/OUTPUT) vom Haupt- ans Unterprogramm übergeben und umgekehrt (objektorientiertes Programmieren). Prinzipiell kann gesagt werden, dass höhere Programmiersprachen mehr (Logik) mit weniger Text ausdrücken. Gleichzeitig wird die Lesbarkeit des Programmtextes erhöht.

Mittlerweile sind die Abstraktionen so weit vorangeschritten, dass der Begriff Hochsprache relativ geworden ist. So sind die ersten Sprachen wie Fortran höhere Sprachen als Assembler und modernere Sprachen höher als Fortran. Der Ausdruck Hochsprache beinhaltet also stets einen Bezug auf eine Sprache(familie).

Dies wird auch aus einer weiteren Tatsache ersichtlich: Die ersten höheren Sprachen wurden zuerst in Assemblersprachen bzw. Maschinencode übersetzt, um dann ausgeführt werden zu können. Einige modernere Sprachen werden heute erst in weniger höhere Sprachen übersetzt, aus denen selbst wiederum relativ effizienter Maschinencode gewonnen werden kann. Die Programme, mit denen solche Übersetzungen ausgeführt werden, heißen Compiler.

Daneben kann ein Programm in einer höheren Programmiersprache auch interpretiert werden. Dabei wird das Programm nicht vorab in Maschinencode übersetzt, sondern während seiner Laufzeit führt ein Interpreter die Anweisungen aus. Dieser bildet also eine Schnittstelle zwischen Rechner und Programm, und ist heutzutage meist in einer anderen höheren Programmiersprache geschrieben.

Vergleich zur Assemblersprache

  A:=2;
  FOR I:=1 TO 20 LOOP
      A:=A*I;
  END LOOP;
  PRINT(A);

      .START ST
  ST: MOV R1,#2
      MOV R2,#1
  M1: CMP R2,#20
      BGT M2
      MUL R1,R2
      INI R2
      JMP M1
  M2: JSR PRINT
      .END

Anwendbarkeit

Heute existieren zahlreiche unterschiedliche höhere Programmiersprachen, von denen einige allgemein anwendbar sind, andere aber nur für Spezialanwendungen eingesetzt werden. Allgemein anwendbare Programmiersprachen (general purpose languages) sind nicht auf spezielle Anwendungsfälle zugeschnitten und bieten allgemeine Abstraktionen. Die sog. domänenspezifischen Sprachen (Domain Specific Languages, DSL) andererseits ermöglichen Abstraktionen für einen bestimmten Anwendungsfall. Letztere werden derzeit intensiv erforscht. So gibt es Sprachen für die Gleissteuerung von Zugstrecken mit teilweise grafischer Programmierung, d.h. der „Programmtext“ besteht dort aus Grafiken, die beispielsweise per Mauseingabe manipuliert werden können. Das Ziel bei dieser Programmierweise ist es, eine Abfassung von Programmen in Textform unnötig zu machen und die Programmierung durch intuitive Bedienung einer größeren Anwendergruppe zugänglich zu machen.

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