Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Ngôn ngữ lập trình”
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
n Đã lùi lại sửa đổi của 113.172.140.110 (Thảo luận) quay về phiên bản cuối của AlphamaBot4 Thẻ: Lùi tất cả |
|||
Dòng 14:
Đối với ngôn ngữ bậc cao thì định nghĩa ''ngôn ngữ lập trình'' theo [Loud 94], T.3 là:
:Ngôn ngữ lập trình là một hệ thống được ký hiệu hóa để miêu tả những tính toán (qua máy tính) trong một [[dạng]] mà cả con người và máy đều có thể đọc và hiểu được.
Theo định nghĩa ở trên thì một ngôn ngữ lập trình phải thỏa mãn được hai điều kiện cơ bản sau:
== Đặc điểm chung của ngôn ngữ lập trịnhuu8ggyy6ggvvyy6 ==▼
# Dễ hiểu và dễ sử dụng đối với [[lập trình viên|người lập trình]], để có thể dùng để giải quyết nhiều bài toán khác nhau.
# Miêu tả một cách đầy đủ và rõ ràng các tiến trình ([[tiếng Anh]]: ''process''), để chạy được trên các hệ [[máy tính]] khác nhau.
Một tập hợp các chỉ thị được biểu thị qua ngôn ngữ lập trình nhằm mục đích thực hiện các thao tác máy tính nào đó được gọi là một '''chương trình'''. Khái niệm này còn có những tên khác như '''[[chương trình máy tính]]''' hay '''chương trình điện toán'''.
* <code>char</code>: biểu diễn các [[ký tự]] đơn lẻ.▼
*<code>string</code>: biểu diễn chuỗi các ký tự, hay còn gọi là [[chuỗi ký tự|chuỗi]], để tạo thành câu hay cụm từ.▼
Lưu ý: chương trình được viết cho máy vi tính thường được gọi là ''phần mềm máy tính''. Ví dụ: ''chương trình Microsoft Word'' là một cách gọi chung chung; cách gọi ''phần mềm Microsoft Word'' chỉ rõ hơn nó là một chương trình ứng dụng.
Ví d g thể dùng phép tính + trên kiểu dữ liệu <code>string</code> (tức là <code>char *</code> hay <code>char []</code>). ▼
Khái niệm '''lập trình''' dùng để chỉ quá trình con người tạo ra [[chương trình máy tính]] thông qua ngôn ngữ lập trình. Người ta còn gọi đó là '''quá trình mã hoá''' thông tin tự nhiên thành ngôn ngữ máy. Từ '''viết mã''' cũng được dùng trong nhiều trường hợp để chỉ cùng một ý.
Như vậy, theo định nghĩa, mỗi ngôn ngữ lập trình cũng chính là một chương trình, nhưng nó có thể được dùng để tạo nên các chương trình khác. Văn bản được viết bằng ngôn ngữ lập trình để tạo nên chương trình được gọi là '''[[mã nguồn]]'''.
Thao tác chuyển đổi từ [[mã nguồn]] thành chuỗi các chỉ thị máy tính được thực hiện tương tự như việc chuyển đổi qua lại giữa các [[ngôn ngữ]] tự nhiên của con người. Các thao tác này gọi là '''[[Trình biên dịch|biên dịch]]''', hay ngắn gọn hơn là dịch.
Nếu quá trình dịch diễn ra đồng thời với quá trình thực thi, ta gọi đó là '''thông dịch'''; nếu diễn ra trước, ta gọi đó là '''biên dịch'''. Phần mềm dịch tương ứng được gọi là phần mềm thông dịch và phần mềm biên dịch.
# Một '''phần mềm thông dịch''' là một [[phần mềm]] có khả năng đọc, chuyển [[mã nguồn]] của một ngôn ngữ và ra lệnh cho máy tính tiến hành các tính toán dựa theo [[#SEMANTICS|cú pháp]] của ngôn ngữ.
# Một '''phần mềm biên dịch''' hay ngắn gọn hơn '''trình biên dịch''' là phần mềm có khả năng chuyển [[mã nguồn]] của một ngôn ngữ ban đầu sang dạng mã mới thường là một ngôn ngữ cấp thấp hơn.<br />Ngôn ngữ cấp thấp nhất là một chuỗi các [[chỉ thị (máy tính)|chỉ thị máy tính]] mà có thể được thực thi trực tiếp bởi máy tính (thông qua các theo tác trên [[vùng nhớ]]). Trước đây, hầu hết các trình biên dịch cũ phải dịch từ [[mã nguồn]] sang bộ mã phụ (các tệp có dang *.obj) rồi mới tạo ra tập tin thực thi. Ngày nay, hầu hết các trình biên dịch đều có khả năng dịch [[mã nguồn]] trực tiếp thành các tập tin thực thi hay thành các dạng mã khác thấp hơn, tuỳ theo yêu cầu của người lập trình.
Điểm khác nhau giữa [[thông dịch]] và [[trình biên dịch|biên dịch]] là: [[trình thông dịch]] dịch từng câu lệnh theo yêu cầu thực thi và chương trình đích vừa tạo ra sẽ không được lưu lại; trong khi đó, [[trình biên dịch]] sẽ dịch toàn bộ chương trình, cho ra chương trình đích được lưu lại trong máy tính rồi mới thực hiện '''chương trình'''.
Một [[chương trình máy tính]] có thể được thực thi bằng cách biên dịch, thông dịch, hoặc phối hợp cả hai.
Để đạt được yêu cầu về độ chính xác và tính hiệu quả, mã viết ra nhiều khi khó đọc ngay cả với chính người viết ra mã đó, chưa kể tới người khác. Chính vì lý do đó, mọi tài liệu, hướng dẫn lập trình đều khuyên nên thêm các chú giải vào [[mã nguồn]] trong quá trình viết. Các chú giải giúp người khác rất nhiều trong việc đọc hiểu [[mã nguồn]]; đối với chương trình phức tạp, chú giải là thành phần vô cùng quan trọng trong [[mã nguồn]].
Mỗi ngôn ngữ lập trình có thể được xem như là một tập hợp của các chi tiết kỹ thuật chú trọng đến cú pháp, từ vựng, và ý nghĩa của ngôn ngữ.
Những chi tiết kỹ thuật này thường bao gồm:
* Dữ liệu và cấu trúc dữ liệu
* Câu lệnh và dòng điều khiển
* Các tên và các tham số
* Các cơ chế tham khảo và sự tái sử dụng
Đối với các ngôn ngữ phổ biến hoặc có lịch sử lâu dài, người ta thường tổ chức các hội thảo chuẩn hoá nhằm tạo ra và công bố các tiêu chuẩn chính thức cho ngôn ngữ đó, cũng như thảo luận về việc mở rộng, bổ sung cho các tiêu chuẩn trước đó.
Ví dụ: Với ngôn ngữ C++, hội đồng tiêu chuẩn ANSI C++ và ISO C++ đã tổ chức đến 13 cuộc hội thảo để điều chỉnh và nâng cấp ngôn ngữ này. (Xem thêm [http://www.comeaucomputing.com/iso/ Comeau.Computing]). Đối với các ngôn ngữ lập trình web như [[JavaScript]], ta có chuẩn ECMA, W3C ([http://www.w3.org/]).
=== Kiểu dữ liệu ===
Một hệ thống đặc thù mà theo đó các dữ liệu được tổ chức sắp xếp trong một chương trình gọi là '''hệ thống kiểu của ngôn ngữ lập trình'''. Việc thiết kế và nghiên cứu các hệ thống kiểu được biết như là '''lý thuyết kiểu'''.
Nhiều ngôn ngữ định nghĩa sẵn các [[kiểu dữ liệu]] thông dụng như:
* <code>integer</code>: rất thông dụng, được dùng để biểu diễn các số nguyên.
▲* <code>string</code>: biểu diễn chuỗi các ký tự, hay còn gọi là [[chuỗi ký tự|chuỗi]], để tạo thành câu hay cụm từ.
Ví dụ: trong C/C++, kiểu số nguyên thông dụng có tên là <code>int</code> và chiếm 4 byte trong hầu hết trình dịch 32-bit; kiểu chuỗi là một dãy các <code>char</code>, với ký tự <code>NULL</code> (hay <code>'\0'</code>) ở vị trí chuỗi kết thúc – dãy có thể dài hơn chuỗi nó lưu trữ.
<div id="STATIC">'''Ngôn ngữ có kiểu tĩnh''' là ngôn ngữ xác định trước kiểu cho tất cả dữ liệu được khai báo trong [[mã nguồn]] tại thời điểm dịch. Các giá trị của biến chỉ có thể ở một/một số kiểu cụ thể nào đó và ta chỉ có thể thực hiện một số thao tác nhất định trên chúng.</div>
▲Ví
Hầu hết các ngôn ngữ có kiểu tĩnh thông dụng như [[C (ngôn ngữ lập trình)|C]], [[C++]], [[Java (ngôn ngữ lập trình)|Java]], [[D (ngôn ngữ lập trình)|D]], [[Delphi (ngôn ngữ lập trình)|Delphi]], và [[C thăng|C#]] đều đòi hỏi người lập trình kê khai rõ ràng kiểu của dữ liệu. Những người ủng hộ việc này cho rằng nó sẽ giúp ngôn ngữ rõ ràng hơn.
Các ngôn ngữ có kiểu tĩnh lại được chia ra thành hai loại:
# Ngôn ngữ '''kiểu khai báo''', tức là sự thông báo của biến và hàm đều được khai báo riêng về kiểu của nó.<br />Ví dụ điển hình của loại này là [[Pascal (ngôn ngữ lập trình)|Pascal]], [[Java (ngôn ngữ lập trình)|Java]], [[C (ngôn ngữ lập trình)|C]], hay [[C++]].
# Còn lại là ngôn ngữ loại '''suy đoán kiểu'''. Trong đó các biến và hàm có thể không cần được khai báo từ trước.<br />[[Linux]] [[BASH]] và [[PHP]] là hai ví dụ trong những kiểu này.<br />Suy đoán kiểu là một cơ chế mà ở đó các đặc tả về kiểu thường có thể bị loại bỏ hoàn toàn nếu có thể được, nhằm giúp cho [[trình biên dịch|trình dịch]] dễ dàng tự đoán các kiểu của các giá trị từ ngữ cảnh mà các giá trị đó được sử dụng. Ví dụ một biến được gán giá trị 1 thì trình dịch loại suy đoán kiểu không cần khai báo riêng rằng đó là một kiểu <code>integer</code>. Các ngôn ngữ suy đoán kiểu linh hoạt hơn trong sử dụng, đặc biệt khi chúng lắp đặt sự đa dạng hoá các tham số. Ví dụ của ngôn ngữ loại này là [[Haskell]], [[MUMPS]] và [[ML (ngôn ngữ lập trình)|ML]].
<div id="DYNAMIC">Các '''ngôn ngữ có kiểu động''' là ngôn ngữ mà các kiểu chỉ được gán lên các dữ liệu trong thời gian chương trình được thực thi. Điều này có mặt lợi là người lập trình không cần phải xác định kiểu đữ liệu nào hết, đồng thời có thêm lợi thế là có thể gán nhiều hơn một kiểu dữ liệu lên các biến. Tuy nhiên, vì ngôn ngữ có kiểu động xem tất cả các vai trò của dữ liệu trong chương trình là có thể chuyển hóa được, do vậy các phép toán không đúng (như là cộng các tên, hay là xếp thứ tự các số theo thứ tự đánh vần) sẽ không tạo ra các lỗi cho đến lúc nó được thi hành—mặc dù vẫn có một số cài đặt cung cấp vài dạng kiểm soát tĩnh cho các lỗi hiển nhiên.<br />Ví dụ của các ngôn ngữ này là [[Objective-C]], [[Lisp]], [[JavaScript]], [[Tcl]], [[Prolog]], [[Python (ngôn ngữ lập trình)|Python]] và [[Ruby (định hướng)|Ruby]].</div>
<div id="STRONG">Các '''ngôn ngữ có kiểu mạnh''' không cho phép dùng các giá trị của kiểu này như là một kiểu khác. Chúng rất chặt chẽ trong việc phát hiện sự dùng sai kiểu. Việc phát hiện này sẽ xảy ra ở thời gian thi hành (''run-time'') đối với các ngôn ngữ có kiểu động và xảy ra ở thời gian dịch đối với các ngôn ngữ có kiểu tĩnh.<br />[[ADA]], [[Java (ngôn ngữ lập trình)|Java]], ML và [[Oberon]] là các ví dụ của ngôn ngữ có kiểu mạnh.</div>
<DIV id="WEAK">Ngược lại, '''ngôn ngữ có kiểu yếu''' không quá khắt khe trong các quy tắc về kiểu hoặc cho phép một cơ chế tường minh để xử lý các vi phạm. Thường nó cho phép hành xử các biểu hiện chưa được định nghĩa trước, các vi phạm về sự phân đoạn (''segmentation''), hay là các biểu hiện không an toàn khác khi mà các kiểu bị gán giá trị một cách không đúng.<br />[[C (ngôn ngữ lập trình)|C]], [[ASM]], [[C++]], Tcl và [[Lua]] là các ví dụ của ngôn ngữ có kiểu yếu.</div>
Lưu ý:
* Các khái niệm về kiểu ''mạnh'' hay ''yếu'' có tính tương đối. Java là ngôn ngữ có kiểu mạnh đối với C nhưng yếu đối với ML. Tùy theo cách nhìn mà các khái niệm đó được dùng, nó tương tự như việc xem ngôn ngữ ASM là ở cấp ''thấp'' hơn ngôn ngữ C; trong khi Java lại là ngôn ngữ ở mức ''cao'' hơn C.
* Hai khái niệm ''tĩnh'' và ''mạnh'' cũng không đối lập nhau. Java là ngôn ngữ có kiểu mạnh và tĩnh. C là ngôn ngữ có kiểu yếu và tĩnh. Trong khi đó, Python là ngôn ngữ có kiểu mạnh và động. Tcl lại là ngôn ngữ có kiểu yếu và động. ''Cũng nên biết trước rằng có nhiều người đã dùng sai các khái niệm trên và cho rằng kiểu mạnh là kiểu tĩnh cộng với mạnh. Lầm lẫn hơn, họ còn cho rằng ngôn ngữ C có kiểu mạnh mặc dù rằng C không hề bắt nhiều loại lỗi về việc dùng sai kiểu.''
=== Cấu trúc dữ liệu ===
Hầu hết các ngôn ngữ đều cung cấp các cách thức để lắp ráp các cấu trúc dữ liệu phức tạp từ các kiểu sẵn có và để liên kết các tên với các kiểu mới kết hợp (dùng các kiểu [[mảng (lập trình)|mảng]], [[danh sách (lập trình)|danh sách]], [[hàng đợi (lập trình)|hàng đợi]], [[ngăn xếp (lập trình)|ngăn xếp]] hay [[tập tin]]).
Các ngôn ngữ [[lập trình hướng đối tượng|hướng đối tượng]] cho phép [[lập trình viên]] định nghĩa các kiểu dữ liệu mới gọi là [[đối tượng]]. trong nội bộ các đối tượng đó có riêng các hàm và các biến (và thường được gọi theo thứ tự là các ''phương thức'' và các ''thuộc tính''). Một chương trình có định nghĩa các đối tượng sẽ cho phép các đối tượng đó thực thi như là các [[chương trình con]] độc lập nhưng lại tương tác nhau. Các tương tác này có thể được thiết kế trong lúc viết mã để mô hình hóa và mô phỏng theo đời sống thật của các đối tượng. Nói một cách đơn giản, các ngôn ngữ [[lập trình hướng đối tượng|hướng đối tượng]] đã được cho thêm ''sức sống'' để có riêng những tính năng hoạt động và tương tác với thế giới bên ngoài. Ngoài ra, các đối tượng còn có thêm các đặc tính như là thừa kế và đa hình. Điều này là một ưu thế trong việc dùng ngôn ngữ loại này để mô tả các đối tượng của thế giới thực.
=== Các mệnh lệnh và dòng điều khiển ===
Khi dữ liệu đã được định rõ, máy tính phải được chỉ thị làm thế nào để tiến hành các phép toán trên dữ liệu đó. Những mệnh đề cơ bản có thể được cấu trúc thông qua việc sử dụng các từ khóa (đã được định nghĩa bởi ngôn ngữ lập trình) hoặc là có thể tạo thành từ việc dùng và kết hợp các cấu trúc ngữ pháp hay cú pháp đã được định nghĩa. Những mệnh đề cơ bản này gọi là các [[câu lệnh]].
Tùy theo ngôn ngữ, các câu lệnh có thể được kết hợp với nhau theo trật tự nào đó. Điều này cho phép thiết lập được các chương trình thực hiện được nhiều chức năng. Xa hơn, ngoài các câu lệnh để thay đổi và điều chỉnh dữ liệu, còn có những kiểu câu lệnh dùng để điều khiển dòng xử lý của máy tính như là phân nhánh, định nghĩa bởi nhiều trường hợp, vòng lặp, hay kết hợp các chức năng. Đây là các thành tố không thể thiếu của một ngôn ngữ lập trình.
=== Các tên và các tham số ===
Muốn cho chương trình thi hành được thì phải có phương pháp xác định được các vùng trống của bộ nhớ để làm kho chứa dữ liệu. Phương pháp được biết nhiều nhất là thông qua tên của các biến. Tùy theo ngôn ngữ, các vùng trống gián tiếp có thể bao gồm các tham chiếu, mà thật ra, chúng là các con trỏ (''pointer'') chỉ đến những vùng chứa khác của bộ nhớ, được cài đặt trong các biến hay nhóm các biến. Phương pháp này gọi là ''đặt tên kho nhớ''.
Tương tự với phương pháp đặt tên kho nhớ, là phương pháp ''đặt tên những nhóm của các chỉ thị''. Trong hầu hết các ngôn ngữ lập trình, đều có cho phép gọi đến các [[macro (điện toán)|macro]] hay các [[chương trình con]] như là các câu lệnh để thi hành nội dung mô tả trong các [[macro (điện toán)|macro]] hay [[chương trình con]] này thông qua tên. Việc dùng tên như thế này cho phép các chương trình đạt tới một sự linh hoạt cao và có giá trị lớn trong việc tái sử dụng [[mã nguồn]] (vì người viết mã không cần phải lặp lại những đoạn mã giống nhau mà chỉ việc định nghĩa các [[macro (điện toán)|macro]] hay các [[chương trình con]].)
Các tham chiếu gián tiếp đến các chương trình khả dụng hay các bộ phận dữ liệu đã được xác định từ trước cho phép nhiều ngôn ngữ định hướng ứng dụng tích hợp được các thao tác khác nhau.
=== Cơ chế tham khảo và việc tái sử dụng mã nguồn ===
Mỗi ngôn ngữ lập trình đều có một bộ các cú pháp quy định việc lập trình sao cho [[mã nguồn]] được thực thi. Theo đó, mỗi nhà sản xuất ngôn ngữ lập trình sẽ cung cấp một bộ các cấu trúc ngữ pháp cho các câu lệnh, một khối lượng lớn các từ vựng quy ước được định nghĩa từ trước, và một số lượng các thủ tục hay hàm cơ bản. Ngoài ra, để giúp lập trình viên dễ dàng sử dụng, nhà sản xuất còn phải cung cấp các tài liệu tra cứu về đặc tính của ngôn ngữ mà họ phát hành. Những tài liệu tra cứu này bao gồm hầu hết các đặc tả, tính chất, các tên (hay từ khoá) mặc định, phương pháp sử dụng, và nhiều khi là các [[mã nguồn]] để làm ví dụ. Do sự không thống nhất trong các ý kiến về việc thiết kế và sử dụng từng ngôn ngữ nên có thể xảy ra trường hợp [[mã nguồn]] của cùng một ngôn ngữ chạy được cho phần mềm dịch này nhưng không tương thích được với phần mềm dịch khác. Ví dụ là các [[mã nguồn]] C viết cho Microsoft C (phiên bản 6.0) có thể không chạy được khi dùng trình dịch Borland (phiên bản 4.5) nếu không biết cách thức điều chỉnh. Đây cũng là nguyên do của các kỳ hội nghị chuẩn hóa ngôn ngữ lập trình. Ngoài công việc chính là phát triển ngôn ngữ đặc thù, hội nghị còn tìm cách thống nhất hóa ngôn ngữ bằng cách đưa ra các tiêu chuẩn, các khuyến cáo thay đổi về ngôn ngữ trong tương lai hay các đổi mới về cú pháp của ngôn ngữ.
Những đổi mới về tiêu chuẩn của một ngôn ngữ mặt khác lại có thể gây ra các hiệu ứng phụ. Đó là việc [[mã nguồn]] của một ngôn ngữ dùng trong phiên bản cũ không tương thích được với phần mềm dịch dùng tiêu chuẩn mới hơn. Đây cũng là một việc cần lưu tâm cho những người lập trình. Trường hợp điển hình nhất là việc thay đổi phiên bản về ngôn ngữ [[Visual Basic]] của [[Microsoft]]. Các [[mã nguồn]] của phiên bản 6.0 có thể sẽ không dịch được nếu dùng phiên bản mới hơn. Lý do là nhà thiết kế đã thay đổi kiến trúc của VisualBasic để nâng cao và cung cấp thêm các chức năng mới về lập trình theo định hướng đối tượng cho ngôn ngữ này.
Thay vào việc tái sử dụng [[mã nguồn]] thì cũng có các hướng phát triển khác nhằm tiết kiệm công sức cho người lập trình mà hai hướng chính là:
* [[lập trình hướng đối tượng|đối tượng]]. Theo kiểu thiết kế này, một đối tượng có thể thụ hưởng các đặc tính mà các thế hệ trước của chúng đã có. Do đó, khi phát triển phần mềm mới theo cấu trúc của các lớp, người ta chỉ cần tạo thêm các lớp con (''subclass'') có nhiều tính năng mới hơn. Điều này giúp giảm bớt công sức vì không phải phát triển lại từ đầu. (Lưu ý: Java cũng là một loại ngôn ngữ hướng đối tượng nên nó có luôn ưu thế này.)▼
* Việc ra đời của các [[bytecode]] mà điển hình là ngôn ngữ Java. Với Java thì [[mã nguồn]] sẽ được dịch thành một ngôn ngữ trung gian khác gọi là bytecode. Mã của bytecode một lần nữa sẽ được phần mềm thông dịch thực thi, phần mềm này gọi là máy ảo. Các máy ảo được cài đặt sẵn trên các máy tính và được cung cấp miễn phí. Tùy theo [[hệ điều hành]] mà có thể cài đặt máy ảo thích hợp. Do đó, cùng một nguồn Java bytecode có thể chạy trong bất cứ hệ điều hành nào miễn là hệ điều hành đó có cài đặt sẵn máy ảo Java. Việc này tiết kiệm rất nhiều công sức cho lập trình viên vì họ không phải viết mã Java khác nhau cho mỗi hệ điều hành.
▲* Tận dụng tính chất thừa kế của các lớp (''class'') trong các ngôn ngữ [[lập trình hướng đối tượng|hướng đối tượng]]. Theo kiểu thiết kế này, một đối tượng có thể thụ hưởng các đặc tính mà các thế hệ trước của chúng đã có. Do đó, khi phát triển phần mềm mới theo cấu trúc của các lớp, người ta chỉ cần tạo thêm các lớp con (''subclass'') có nhiều tính năng mới hơn. Điều này giúp giảm bớt công sức vì không phải phát triển lại từ đầu. (Lưu ý: Java cũng là một loại ngôn ngữ hướng đối tượng nên nó có luôn ưu thế này.)
=== Triết lý của các thiết kế ===
| |||