що являє собою мова процедурного програмування

Процедурна мова програмування — це парадигма, що заснована на створенні застосунків із багаторазово використовуваних програмних сегментів, які називають процедурами або функціями. Такий підхід використовує метод «згори вниз», розбиваючи складні завдання на менші підзадачі. До класичних процедурних мов належать C, Pascal і FORTRAN. Вони дозволяють програмістам керувати виконанням програми за допомогою змінних, умовних операторів, циклів і викликів функцій. Цей метод став основою раннього розвитку комп’ютерних наук, забезпечивши чітку структуру та визначені шляхи виконання для розробки програмного забезпечення.

Походження

Витоки процедурних мов програмування сягають кінця 1950-х — початку 1960-х років, коли науковці прагнули знайти ефективніші способи програмування, щоб замінити складну й важко підтримувану мову асемблера.

1. FORTRAN (1957) — одна з перших високорівневих процедурних мов, використовувана для наукових і інженерних обчислень.
2. ALGOL (1958) запровадила блочну структуру, що суттєво вплинула на наступні мови.
3. COBOL (1959) була розроблена для бізнес-застосунків, акцентуючи обробку даних і генерацію звітів.
4. PL/I (1964) об’єднала функції наукового й бізнес-програмування.
5. Pascal (1970), створена Ніклаусом Віртом, підкреслювала структуру та типобезпеку.
6. C (1972), розроблена Денісом Рітчі у Bell Labs, стала еталоном сучасного процедурного програмування.

Поява цих мов започаткувала «революцію структурованого програмування», яка змінила підхід від машинно-орієнтованого до орієнтованого на вирішення задач.

Механізм роботи

Процедурні мови програмування реалізують свої можливості через такі основні механізми:

1. Послідовне виконання: програма виконує команди одну за одною.
2. Змінні та типи даних: використовують для зберігання й обробки інформації, кожна змінна має визначений тип.
3. Умовні оператори: конструкції типу if-else дозволяють виконувати різні гілки коду залежно від умов.
4. Цикли: for, while та інші — для багаторазового виконання блоків коду.
5. Процедурна абстракція: модульність через функції або процедури, з підтримкою параметрів і повернення значень.
6. Глобальні та локальні змінні: визначають область видимості та час життя змінної.
7. Вказівники й керування пам’яттю: у деяких мовах, наприклад C, є можливість прямого керування пам’яттю.
8. Масиви та структури: для організації й керування складними даними.

Філософія процедурного програмування полягає в чіткому зв’язку між «що робити» і «як це робити»: програміст визначає, як комп’ютер виконує кожен крок. Така парадигма акцентує алгоритмічні етапи та зміну стану, а не взаємозв’язки між об’єктами чи функціональні перетворення.

Які ризики та виклики характерні для процедурних мов програмування?

Попри фундаментальну роль у розвитку програмного забезпечення, процедурні мови мають низку внутрішніх обмежень і викликів:

1. Проблеми масштабованості: великі програми на основі процедурного коду важко підтримувати та керувати ними.
2. Відокремлення даних і функцій: структури даних і функції, що їх обробляють, існують окремо, що може знижувати цілісність системи.
3. Обмежена повторна використання коду: порівняно з об’єктно-орієнтованим підходом, процедурний менш гнучкий у цьому аспекті.
4. Керування глобальним станом: надмірне використання глобальних змінних призводить до неочікуваних побічних ефектів і складних для діагностики помилок.
5. Відсутність інкапсуляції: дані менш захищені від випадкових змін, оскільки бракує механізмів контролю доступу.
6. Складність паралельного програмування: у багатопотокових середовищах складно керувати спільним станом.
7. Обмеження рівня абстракції: складно виразити високорівневі концепції та складні взаємозв’язки.

Ці виклики стимулювали появу інших парадигм — об’єктно-орієнтованого й функціонального програмування, які вирішують окремі обмеження процедурного підходу.

Процедурні мови програмування мають визначальне значення для розвитку комп’ютерних наук і програмної інженерії. Вони заклали основи структурованого програмування, запровадили модульність і повторне використання коду, а також підвищили ефективність і підтримуваність розробки. Хоча сучасне програмування часто поєднує різні парадигми, базові принципи процедурного підходу залишаються важливими для кожного програміста. У вбудованих системах, системному програмуванні та продуктивних застосунках процедурні мови, такі як C, зберігають лідерство. Знання процедурного програмування дає змогу розуміти історичний розвиток галузі й обирати оптимальні методи для конкретних завдань.