Det finns inte en enda, universellt överenskomna "hierarki" av programmeringsspråk på det sätt som, till exempel, en biologisk taxonomi finns. Vi kan emellertid prata om olika * nivåer * eller * kategorier * på språk, ofta baserat på faktorer som abstraktionsnivå, syfte, paradigm och de resurser de behöver. Det är mer som ett spektrum än en styv hierarki. Vidare är komplexiteten mångfacetterad och beror på perspektivet:Komplexitet för *utvecklaren *kan vara annorlunda än komplexiteten för *datorn *.
Här är en uppdelning av vanliga kategorier och hur de skiljer sig åt, tillsammans med tillhörande språk och överväganden av funktionalitet och komplexitet:
1. Maskinkod / monteringsspråk (lägsta nivå)
* Beskrivning: Representationer av instruktioner direkt körbara av CPU. Maskinkoden är ren binär (0s och 1s), medan monteringsspråket använder mnemonics (korta koder) för att representera dessa instruktioner (t.ex. `add`,` mov`).
* Funktionalitet: Erbjuder direkt kontroll över hårdvaran. Tillåter manipulation av minnesadresser, register och CPU -flaggor.
* Komplexitet:
* * Utvecklarkomplexitet:* Extremt hög. Kräver djup förståelse för datorarkitektur. Koden är ordlig och felaktig. Svårt att läsa, skriva och underhålla. Icke-porterbar (bunden till en specifik CPU-arkitektur).
* * Beräkningskomplexitet:* kan vara mycket effektiv när det gäller exekveringshastighet och minnesanvändning på grund av direkt hårdvarukontroll.
* Exempel: Intel X86 -montering, armmontering. Sällan används för allmänna programmering idag, utom i mycket specifika områden (t.ex. inbäddade system med strikta resursbegränsningar, startlastare, enhetsdrivare, prestationskritiska kärnor).
2. Låg nivå språk (nära hårdvaran)
* Beskrivning: Ge mer abstraktion än montering men erbjuder fortfarande betydande kontroll över minneshantering och hårdvaruresurser. Används ofta för systemprogrammering.
* Funktionalitet: Möjliggör exakt minnesallokering, pekare aritmetik och direkt interaktion med operativsystemets API:er.
* Komplexitet:
* * Utvecklarkomplexitet:* Hög. Kräver en god förståelse för minneshantering, pekare och systemsamtal. Mer hanterbar än montering, men kräver fortfarande noggrann uppmärksamhet på detaljer.
* * Beräkningskomplexitet:* kan vara mycket effektiv. Gör det möjligt för utvecklare att optimera för specifika hårdvaruarkitekturer.
* Exempel: C, C ++, Rust (Rust är utan tvekan högre nivå än C, men dess fokus på minnessäkerhet och kontroll på låg nivå placerar det här i många avseenden).
* Användningsfall: Operativsystem, enhetsdrivrutiner, spelmotorer, inbäddade system, högpresterande datoranvändning.
3. Midnivå språk (bridge klyftan)
* Beskrivning: Erbjuda en balans mellan kontroll på låg nivå och abstraktion på hög nivå. Används ofta för allmänna programmering och systemnivåuppgifter.
* Funktionalitet: Ge funktioner som objektorienterad programmering, skräppost (i vissa fall) och bibliotek för vanliga uppgifter.
* Komplexitet:
* * Utvecklarkomplexitet:* Måttlig. Lättare att lära sig och använda än lågnivåspråk. Ge abstraktioner som förenklar utvecklingen.
* * Beräkningskomplexitet:* Bra prestanda, ofta jämförbara med språk på låg nivå, särskilt när väloptimerade kompilatorer används.
* Exempel: C ++, Java (även om Java har rört sig alltmer mot spektrumets höga nivå), C#, Go.
* Användningsfall: Spelutveckling, Enterprise-applikationer, operativsystemkomponenter, programvara för allmänna ändamål.
4. Språk på hög nivå (fokus på abstraktion och läsbarhet)
* Beskrivning: Betona programmerarens produktivitet och läsbarhet. Ge starka abstraktioner och automatisera många uppgifter.
* Funktionalitet: Funktioner inkluderar automatisk minneshantering (skräppost), rika standardbibliotek, datastrukturer på hög nivå och stöd för olika programmeringsparadigmer (objektorienterade, funktionella, etc.).
* Komplexitet:
* * Utvecklarkomplexitet:* Låg. Lätt att lära sig och använda. Fokusera på att lösa problem snarare än att hantera detaljer på låg nivå.
* * Beräkningskomplexitet:* Vanligtvis mindre effektivt än lågnivåspråk på grund av omkostnader för abstraktioner och automatisk minneshantering. Prestanda kan variera mycket beroende på språkimplementeringen och hur koden skrivs.
* Exempel: Python, JavaScript, Ruby, PHP, Swift, Kotlin.
* Användningsfall: Webbutveckling, skript, datavetenskap, maskininlärning, mobilapputveckling, snabb prototyper.
5. Mycket hög nivå språk / domänspecifika språk (DSL)
* Beskrivning: Designad för specifika uppgifter eller domäner. Ge specialiserad syntax och funktioner som gör det enkelt att lösa problem inom det området. Ofta byggd ovanpå andra språk på hög nivå.
* Funktionalitet: Ge abstraktioner anpassade till måldomänen. Kan inkludera inbyggda funktioner, bibliotek och datatyper som är specifika för uppgiften.
* Komplexitet:
* * Utvecklarkomplexitet:* Lågt för uppgifter inom domänen. Kan vara svårt att använda för allmänna programmering.
* * Beräkningskomplexitet:* Varierar mycket beroende på den underliggande implementeringen.
* Exempel: SQL (för databasfrågor), R (för statistisk beräkning), MATLAB (för numerisk beräkning), HTML/CSS (för webbsidestruktur och styling). Regelbundna uttryck kan betraktas som en DSL för mönstermatchning.
* Användningsfall: Dataanalys, vetenskaplig datoranvändning, webbutveckling, databashantering.
Nyckelskillnader och avvägningar:
| Funktion | Låg nivå språk (C/C ++) | Språk på hög nivå (Python/JavaScript) |
| -------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------- |
| Abstraktionsnivå | Låg | Hög |
| Minneshantering | Manual (programmerare kontroll) | Automatisk (skräpuppsamling) |
| Prestanda | Hög | Lägre (men ofta optimerade) |
| Kodstorlek | Större | Mindre |
| Portabilitet | Lägre (ofta plattformsspecifik) | Högre (tvärplattform) |
| Utvecklingstid | Längre | Kortare |
| Felhantering | Mer manuell | Mer automatisk |
Viktiga överväganden:
* Abstraktionsnivå: Språk på högre nivå abstraherar mer av de underliggande hårdvaru- och systeminformationen. Detta gör dem enklare att använda men kan också leda till prestanda.
* Minneshantering: Lågnivåspråk kräver manuell minneshantering, vilket ger programmeraren mer kontroll men också introducerar risken för minnesläckor och andra fel. Språk på hög nivå använder ofta sopor för att automatisera minneshantering, vilket förenklar utvecklingen men kan påverka prestanda.
* Prestanda: I allmänhet är språk på lägre nivå snabbare och mer effektiva än högre nivåer eftersom de ger mer direkt kontroll över hårdvaran. Men moderna språk på hög nivå har ofta sofistikerade kompilatorer och runtime-miljöer som kan optimera koden för prestanda. Ofta är flaskhalsen inte språket utan algoritmen.
* Portabilitet: Språk på hög nivå är vanligtvis mer bärbara än lågnivåspråk eftersom de är mindre beroende av det underliggande hårdvaran och operativsystemet.
* Lärningskurva: Språk på högre nivå är i allmänhet lättare att lära sig än lågnivåspråk eftersom de har enklare syntax och mer intuitiva koncept.
* domänens lämplighet: Det bästa språket för en viss uppgift beror på projektets specifika krav. Lågnivå språk används ofta för prestationskritiska applikationer, medan språk på hög nivå ofta används för snabb prototypning och webbutveckling.
Sammanfattningsvis är "hierarkin" mer ett spektrum baserat på abstraktion. Det finns en avvägning mellan kontroll, effektivitet och användarvänlighet. Valet av språk beror på de specifika projektkraven, utvecklarens expertis och den önskade balansen mellan dessa faktorer.
