Как развитие машинного кода, ранних алгоритмов и появление первых языков высокого уровня (например, Fortran, Lisp) повлияло на современные парадигмы программирования и какие исторические решения вы бы переосмыслили сегодня?

12 Окт в 14:18
2 +1
0
Ответы
1

Коротко: ранний машинный код, первые алгоритмы и первые «высокоуровневые» языки Fortran,Lispит.п.Fortran, Lisp и т. п.Fortran,Lispит.п. задали базовые архитектурные и концептуальные решения — многие из них живут в современных парадигмах, но некоторые исторические компромиссы были бы сегодня пересмотрены в пользу безопасности, удобства разработки и поддержки параллелизма.

Ниже — подробный обзор влияния и что бы я переосмыслил.

1) Влияние раннего машинного кода и алгоритмов

Низкоуровневая модель машины регистры,адресация,управлениепамятьюрегистры, адресация, управление памятьюрегистры,адресация,управлениепамятью сформировала представление о вычислении как о последовательности инструкций. Это породило понятие imperative programming, явные циклы, указатели и тонкий контроль над производительностью C,assembler−приемыC, assembler-приемыC,assemblerприемы. Последствия: высокая производительность, но и масса ошибок утечки,переполнение,undefinedbehaviourутечки, переполнение, undefined behaviourутечки,переполнение,undefinedbehaviour.Ранняя необходимость экономить память/время усилила внимание к алгоритмической эффективности сортировки,структурыданных,жадныеметоды,динамическоепрограммированиесортировки, структуры данных, жадные методы, динамическое программированиесортировки,структурыданных,жадныеметоды,динамическоепрограммирование. Это определило культ анализа алгоритмов и оценок сложности, оценивание решений по времени/памяти — базовый навык программиста.Аппаратные ограничения сформировали паттерны например,поблочноечтение/запись,кеш−ориентированныеалгоритмынапример, поблочное чтение/запись, кеш-ориентированные алгоритмынапример,поблочноечтение/запись,кешориентированныеалгоритмы, которые сохраняются до сих пор в оптимизациях компиляторов и библиотек.

2) Вклад ранних языков Fortran,Lispидр.Fortran, Lisp и др.Fortran,Lispидр.

Fortran
Сильный фокус на выражениях над массивами и на производительности численных вычислений. Это заложило традицию оптимизирующих компиляторов looptransformations,vectorizationloop transformations, vectorizationlooptransformations,vectorization. Повлияло на научные и численные языки и библиотеки NumPy,MATLABNumPy, MATLABNumPy,MATLAB.Ограничения: изначально отсутствие рекурсии, слабая модульность, implicit typing, форматно-ориентированный ввод — некоторые из этих решений привели к плохим практикам, но прижились из-за совместимости.Lisp
Homoiconicity код—данныекод — данныекодданные, макросистема, garbage collection, REPL и функциональные абстракции — фундамент для современных функциональных языков и метапрограммирования.Lisp показал, что интерактивная разработка и мощные средства метапрограммирования радикально повышают продуктивность и гибкость.Интерпретаторы и первые компиляторы
Концепция трансляции кода на низкий уровень дала нам классические компиляторные цепочки, JIT-техники и раздельную компоновку модулей. Инструменты, дебаггеры, линковщики — всё это выросло из нужд ранних языков.

3) Как это отразилось в современных парадигмах

Императивность и процедурное программирование напрямую родились от машинной модели.Функциональная парадигма получила развитие благодаря Lisp: first-class функции, лямбда-выражения, чистые функции и макросы — сегодня это mainstream Haskell,Scala,функциивJS/PythonHaskell, Scala, функции в JS/PythonHaskell,Scala,функциивJS/Python.Парадигмы модульности и объектно-ориентированного дизайна появились как ответ на сложность больших программ — но часто используют концепты, унаследованные от ранних языков слабаяинкапсуляциявнекоторыхисторическихрешенияхслабая инкапсуляция в некоторых исторических решенияхслабаяинкапсуляциявнекоторыхисторическихрешениях.Garbage collection и автоматическое управление памятью стали стандартом в большинстве высокоуровневых языков благодаря Lisp и экспериментам далее.Роль REPL и интерактивной отладки: популярность интерпретируемых слоев и JIT Python,JS,JVMPython, JS, JVMPython,JS,JVM — прямое наследие ранних интерпретаторов.

4) Исторические решения, которые стоило бы переосмыслить иальтернативыи альтернативыиальтернативы

Неявная и хрупкая типизация например,implicittypingвFortran,слабая/нюансированнаясемантикавраннемBASIC/Cнапример, implicit typing в Fortran, слабая/нюансированная семантика в раннем BASIC/Cнапример,implicittypingвFortran,слабая/нюансированнаясемантикавраннемBASIC/C Переосмысление: строгая, но удобная типовая система — например, сочетание статической проверки + постепенной типизации gradualtypinggradual typinggradualtyping, algebraic data types и pattern matching. Это уменьшает ошибки без утери гибкости.Отсутствие безопасности по умолчанию отсутствиеboundschecking,безопаснойработыспамятьюотсутствие bounds checking, безопасной работы с памятьюотсутствиеboundschecking,безопаснойработыспамятью Переосмысление: сделать безопасность памяти стандартом: либо автоматический GC с предсказуемыми паузами, либо модель владения/заимствования каквRustкак в RustкаквRust для детерминированного управления ресурсами.Глобальное состояние и побочные эффекты по умолчанию
Переосмысление: по умолчанию — иммутабельность и чистые функции; эффекты — явные и ограниченные эффектныесистемы,алгебраическиеэффекты,capability−basedsecurityэффектные системы, алгебраические эффекты, capability-based securityэффектныесистемы,алгебраическиеэффекты,capabilitybasedsecurity.Макросы без гигиены и опасные метапрограммы
Переосмысление: макросы с hygienic semantics или мощный, безопасный механизм компиляционного метапрограммирования специальныеAPI/контрактыдлятрансформацийспециальные API/контракты для трансформацийспециальныеAPI/контрактыдлятрансформаций.Синтаксические и совместимые решения, обусловленные физическими носителями например,колонкиFortran,punchcardsнапример, колонки Fortran, punch cardsнапример,колонкиFortran,punchcards Переосмысление: синтаксис, оптимизированный для читаемости и машиночитаемости, с минимальным синтаксическим «шума» и четкой семантикой.Отсутствие встроенных средств для конкурентности/параллелизма
Переосмысление: встроенные абстракции для безопасного параллелизма акторы,STM,async/awaitсмодельювладенияакторы, STM, async/await с моделью владенияакторы,STM,async/awaitсмодельювладения, при этом автоматический планировщик/оптимизатор.Ошибки как первый класс errorhandlingerror handlingerrorhandling Переосмысление: использовать алгебраические типы для ошибок, комбинации try/except + результатных типов Result/EitherResult/EitherResult/Either, контроль побочных эффектов.Неопределенное поведение ради производительности undefinedbehaviourвCundefined behaviour в CundefinedbehaviourвC Переосмысление: минимизировать UB; если UB нужен ради оптимизаций — делать его опциональным через профилирование/преднамеренные unsafe-блоки.

5) Конкретные современные практики, которые можно считать «переосмыслением» ранних идей

Ownership/borrowing RustRustRust — переосмысление управления памятью, обеспечивающее безопасность на этапе компиляции без GC.Строгие, но выразительные типовые системы Hindley−Milner,dependenttypesчастичноHindley-Milner, dependent types частичноHindleyMilner,dependenttypesчастично — позволяют проверять серьезные инварианты до запуска.Эффектные системы/алгебраические эффекты — способ отделить модель эффектов от логики и упростить тестирование.REPL + краткая интерактивная разработка для языков, рассчитанных на продуктивность (Lisp, Smalltalk -> современный JS/Python/Jupyter).

6) Что бы я сделал принципиально иначе при проектировании языка/экосистемы «с нуля» сегодня

Безопасность по умолчанию: память и типы защищены, unsafe — явно и локализовано.Язык с понятными примитивами для параллелизма и детерминированным управлением ресурсами.Мощная, безопасная система метапрограммирования гигиеничныемакросы/плагиныкомпиляторагигиеничные макросы/плагины компиляторагигиеничныемакросы/плагиныкомпилятора.Интерактивность и быстрый цикл разработки REPL,инкрементальнаякомпиляция,hot−reloadREPL, инкрементальная компиляция, hot-reloadREPL,инкрементальнаякомпиляция,hotreload.Стандартный пакетный менеджер и система версионирования ABI/semver как часть языка.Комбинация декларативного стиля для задач высокого уровня например,векторныеоперации,выраженияданныхнапример, векторные операции, выражения данныхнапример,векторныеоперации,выраженияданных и возможность тонкой оптимизации директивы/контрактыдлякомпилятора,неломаяабстракциидирективы/контракты для компилятора, не ломая абстракциидирективы/контрактыдлякомпилятора,неломаяабстракции.Сильная поддержка формальной верификации/аннотаций для критичных подсистем интеграциясSMT/типовойпроверкойинтеграция с SMT/типовой проверкойинтеграциясSMT/типовойпроверкой.

Заключение
Ранние решения — и ограничения аппаратуры, и первые концепции языков — создали фундамент современных парадигм: императивность, функциональность, метапрограммирование, оптимизирующие компиляторы, GC и REPL. Многие из этих идей мы развиваем и применяем до сих пор. Но если бы у нас была возможность заново проектировать язык/экосистему сегодня, мы бы поменяли «дефолтные» компромиссы: безопасность и предсказуемость по умолчанию, явные и проверяемые эффекты, встроенный безопасный параллелизм, и мощные, но безопасные механизмы метапрограммирования.

Если хотите, могу:

привести конкретные примеры современных языков, которые уже реализуют эти переосмысленные решения игдеимещёестькударазвиватьсяи где им ещё есть куда развиватьсяигдеимещёестькударазвиваться;показать, как исторические примеры конкретныеконструкцииFortran/Lisp/Cконкретные конструкции Fortran/Lisp/CконкретныеконструкцииFortran/Lisp/C повлияли на конкретные фичи в современных языках спримерамикодас примерами кодаспримерамикода.
12 Окт в 15:30
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир