Programmiersprache

Eine Programmiersprache ist eine formale Sprache zur Formulierung von Datenstrukturen und Algorithmen, d. h. von Rechenvorschriften, die von einem Computer ausgeführt werden können. Sie setzen sich üblicherweise aus schrittweisen Anweisungen aus erlaubten (Text-)Mustern zusammen, der sogenannten Syntax.

Während die ersten Programmiersprachen noch unmittelbar an den Eigenschaften der jeweiligen Rechner ausgerichtet waren, werden heute meist problemorientierte oder auch (allgemeiner) höhere Programmiersprachen verwendet, die eine maschinenunabhängigere und somit für den Menschen leichter verständliche Ausdrucksweise erlauben. In diesen Sprachen geschriebene Programme können automatisiert in Maschinensprache übersetzt werden, welche unmittelbar von einem Prozessor ausgeführt werden kann. Zunehmend kommen auch visuelle Programmiersprachen zum Einsatz, welche den Zugang zu Programmiersprachen erleichtern.

Bei deklarativen Programmiersprachen ist der Ausführungsalgorithmus schon vorab festgelegt und wird nicht im Quelltext ausformuliert/beschrieben, sondern es werden nur seine Anfangswerte und Bedingungen festgelegt, sowie die Regeln, die das Ergebnis erfüllen muss.

Übersicht

Die Anweisungen eines Programms werden meist mittels einfacher Texteditoren erzeugt; man nennt sie den Quelltext (oder auch Quellcode). Um auf einem Computer ausgeführt zu werden, muss der Quelltext in die Maschinensprache dieses Computer(typ)s übersetzt werden. Diese ist im Gegensatz zu höheren Programmiersprachen und zur Assemblersprache ein für Menschen schwer lesbarer Binärcode. Wird von Programmierung in Maschinensprache gesprochen, so ist heute meist die Assemblersprache gemeint.

Die Übersetzung in Maschinensprache kann entweder vor der Ausführung durch einen Compiler oder – zur Laufzeit – durch einen Interpreter oder JIT-Compiler geschehen. Oft wird eine Kombination aus beiden Varianten gewählt, bei der zuerst der Quelltext des Programms in einen Zwischencode übersetzt wird, welcher dann zur Laufzeit innerhalb einer Laufzeitumgebung in Maschinencode überführt wird. Dieses Prinzip hat den Vorteil, dass derselbe Zwischencode auf verschiedenen Plattformen ausführbar ist. Beispiele für einen solchen Zwischencode sind der Java-Bytecode sowie die Common Intermediate Language.

Programmiersprachen bieten meist mindestens

• Ein-/Ausgabe-Befehle, damit das Programm Daten entgegennehmen und wieder ausgeben kann;
• Deklaration von Variablen und Feldern, um Informationen zwischenspeichern zu können;
• mathematische Grund- und Standardfunktionen;
• Grundfunktionen zur Zeichenkettenverarbeitung;
• Steueranweisungen für bedingte Ausführung, Wiederholung, Programmunterteilung (z. B. in Unterfunktionen) sowie Einbinden von Bibliotheken.

Meist ist es möglich, aus diesen Grundfunktionen höhere Funktionen zu erstellen und diese als Bibliothek wiederverwendbar zu kapseln. Von dort zu einer höheren oder problemorientierten Sprache zu gelangen, ist kein großer Schritt mehr. So gab es schon bald eine große Zahl an Spezialsprachen für die verschiedensten Anwendungsgebiete. Damit steigt die Effizienz der Programmierer und die Portabilität der Programme, meist nimmt dafür die Verarbeitungsgeschwindigkeit der erzeugten Programme ab, und die Mächtigkeit der Sprache nimmt ab: Je höher und komfortabler die Sprache, desto mehr ist der Programmierer daran gebunden, die in ihr vorgesehenen Wege zu beschreiten.

Sprachen sind verschieden erfolgreich – manche „wachsen“ und finden zunehmend breitere Anwendung; immer wieder sind auch Sprachen mit dem Anspruch entworfen worden, Mehrzweck- und Breitbandsprachen zu sein, oft mit bescheidenem Erfolg (PL/1, Ada, Algol 68). Verschiedene Dienste versuchen, die Verbreitung der verschiedenen Sprachen zu messen; bekannt sind beispielsweise der TIOBE-Index, PYPL und die Analysen von RedMonk.