プログラミング言語の歴史：Algol-利益相反の犠牲者

IT業界に対するアルゴルの影響



1958年に最初のバージョンが登場したAlgol（ALGOrithmic Language）という名前は、アルゴリズムを記録するように設計されているという事実を強調しています。 その明確な論理構造のおかげで、アルゴルは科学技術文献でアルゴリズムを記述する標準的な手段になりました。 ただし、Fortran言語と完全に競合することは決してできませんでした。また、Algolのいくつかの重要な機能（同じワードプロセッシング、入力/出力フォーマットなど）がないため、COBOLと比較することは困難でした。



「出産」アルゴルは非常に苦労しました。 一部のクリエイターにとっては、率直に言って、苦痛に苦しんでいます。 科学者と業界の専門家は、多くの問題についてコンセンサスを得ることができませんでした。



その結果、新しい言語は消費者を引き付けるのではなく、関心を呼び起こしました。 グレース・ホッパーは次のように説明しています。「大きな詩のように見えます。数学の観点からは単純明快ですが、実用的ではありません。」

背景

1950年代半ばに、機械コードでのプログラミングの役割は衰退し始めました。 上位レベルの言語-Fortran、Algol、COBOLなどが登場しました。



それらの最初で最も一般的なものの1つは、1954年にIBMのプログラマーグループによって開発されたFortran（FORmula TRANslator-式変換プログラム）（最初のバージョン）です。 この言語は、数学的性質の科学的および技術的計算に向けられていました。





グレース・ホッパーは、アメリカの科学者であり、アメリカ海軍の提督です。 ハーバード大学のコンピュータープログラマーMarkI。



1954年、グレースホッパーが率いるグループは、プログラミング言語とコンパイラを含むシステムを開発し、後にMath-Maticとして知られるようになりました。 Math-Maticの作成が正常に完了した後、Hopperと彼女のグループは、ユーザーが通常の英語に似た言語でプログラミングできる新しい言語とコンパイラーの開発に着手しました。 1958年、Flow-Maticコンパイラが登場しました。 Flow-Maticコンパイラは、商用データを処理するための最初の言語でした。



この方向での開発により、COBOL（Common Business Oriented Language）が作成されました。 1960年に作成されました。 この言語では、数学的ツールはあまり開発されていませんでしたが、テキスト処理ツールと必要なドキュメントの形式でのデータ出力の編成は十分に開発されました。 管理およびビジネスの分野での大量データ処理の主要言語として考えられていました。

最高は善の敵

20世紀の50年代、科学の世界全体が、科学プログラミングのための単一言語を決定する問題の解決を待っていました。 米国の独自のバージョンを提供する最初の。 1957年、Fortranは積極的に広まり始めました。 しかし、ヨーロッパのコミュニティは、IBM（Fortranが作成された場所）や他の攻撃的なアメリカ企業の覇権を恐れました。 したがって、彼らはヨーロッパ市場で新しい「スター」が確実に上昇しなければならないと決定しました。



1958年、チューリッヒで、連邦工科大学に基づいて特別委員会が設立されました。 最初の会議は5月27日に開催され、コンピューターの分野で最も尊敬されている8つの当局（ヨーロッパから4人、米国から4人）が集まりました。 この会議には、Fortranの作成者であるJohn BackusとJoseph Wagstenが出席し、その後、COBOLに関する短期委員会の委員長になりました。





連邦工科大学。 チューリッヒ



「最高は善の敵である」というモットーの下での会議は、実際にはこの声明に対応していませんでした。 このことから、作業はゆっくりと進みました。 アメリカ人は、すでにコンピューターで使用されている言語に近い言語を主張しました。 ヨーロッパ人は、複雑な数学的問題を解決する際の言語の力ほどコンピュータに関心がありませんでした。 2日目には、感情の嵐を引き起こした小さなながらも小数点以下の点が原因で、ほとんど議論が行き詰まりました。



ヨーロッパ人の一人は、拳でテーブルにぶつかり、こう言った。 しかし、アメリカ人は、小数点で小数点を使用するヨーロッパの習慣を否定しました。 その後、ジョセフ・ワグステンは平和維持の役割を引き受け、「小嵐」を鎮めようとしました。



Wagstenによって提案された問題の最終的な解決策は、新しい言語に最も注目すべき特性の1つを提供しました。 彼は、説明、出版物、および実装のレベルという3つのレベルの言語モデルを提案しました。

ポイントとコンマまたは使用するアルファベットの選択などの小さな質問は第2レベルまたは第3レベルに持ち込まれ、それにより基本的な問題を比較的迅速に解決することができました。 後で合意された出版レベルでは、国別キーワードとデータ表示標準（小数点を含む）の使用が許可され、実装レベルにより言語が非常に厳密に決定されました-それに応じて、翻訳者を作成する必要があります。

さらなる議論は、第1レベルのみで行われたため、細かい部分にとらわれずに進むことができました。

プレハブ

チューリッヒでの会議で作成された言語は、Fortranから多くを継承しましたが、アルゴルでは、基本的な概念はより論理的な、つまりエレガントな構造で収集されました。 しかし、時間の不足と妥協の必要性のために、多くの見落としがなされました。 それらの1つは、データの入力および出力手順の欠如でした。 会議の参加者は、言語コンパイラの開発者が入力および出力手順を作成する必要があると考えて、コンピューターの種類に大きく依存するこの領域には意図的に触れませんでした。



しかし、委員会の全会一致は絶対的ではありませんでした。一部の参加者は、作業が最も粗い近似で行われたと信じて会議を去り、他の部分は、アルゴルを「スター」および新しい国際標準にするのに十分であると信じていました。







そのような楽観主義者の一人はジョン・バッカスだった。 1959年2月、彼は影響力のあるSHARE組織（IBMコンピューターユーザーを含む）に新しいプログラミング言語に賭けるように説得しました。 その後、組織はIBMにAlgolを実装することを強く推奨しました。



つまり、同社は顧客に会いに行きましたが、実際には、この方向の作業はほとんど行われていませんでした。 当時、IBMはコンピューター市場の世界的リーダーであり、Fortranを積極的に実装していました。 実際、SHAREメンバーにも明確な立場はありませんでした。 彼らの熱意が薄れたとき、彼らは何も起こらなかったかのようにFortranをサポートし続けました。



しかし、バッカスは失敗にもかかわらず、アルゴルを積極的に宣伝し続けました。



チューリッヒに戻って、彼は文法、つまり言語の単語と記号の正しい配置に興味を持ちました。 Backusは、論理的な方法で各言語構造を定義するための厳密で正確なシステムを開発しました。 たとえば、要素「digit」を定義して、「<number>：= 0 | 1 | 2 | ... | 9 |」と書きました。



すぐに、プログラマは構文の記述に対するこのアプローチをBackusの通常の形式、またはBNFと呼び始めました。 （デンマークの天文学者ピーター・ナウアによるこの研究のその後の改良は、このアプローチがしばしば「バッカス・ナウア形式」と呼ばれるという事実をもたらしました（略語は同じまま-BPF）。BPFは、特にプログラミング言語の開発に大きな影響を与えましたアルゴールの開発の第2段階。



一方、Algol-58は成功しませんでした。深刻な修正が必要でした。

アルゴール-60

1960年1月、最後のチューリッヒグループの7人を含むヨーロッパとアメリカの国の代表13人がパリで会い、最初のバージョンに残った「穴を埋める」。 新しく到着した人の1人は、BNFの助けを借りて録音された修正アルゴル言語のバリアントを提案したナウルです。





構文図と解析ツリー



8日間の困難な交渉の後、会議の参加者はパリを去り、合意に達したと信じており、アルゴルの最も熱烈な批評家でさえ黙っているべきだと信じていました。





Algol-60開発委員会は、1960年にパリで開催された会議で撮影されたこのグループ写真に「賛成」します。 参加者の中には、アメリカのコンピュータースペシャリストであるJohn Backus（右側のカメラに最も近い）とデンマークの天文学者Peter Naur（左側の4番目）がいます。その後、プログラミング言語を記述するシステムは「Backus-Naur形式」と呼ばれます。 （LISPの作成者、ジョン・マッカーシーが撮影した写真）



しかし、アメリカの会議参加者が飛行機を降りるとすぐに、アルゴル-60は外部から厳しい批判を受けました。 さらに、会議参加者の小さなグループは、言語に残っている曖昧さを指摘し、それらを「宣伝」しました。 他の批評家は、I / Oは言語に含まれていないと強調しました。



アメリカでは、Algol-60が冷酷に出会った。 さらに、彼がコンパイラを書くのは非常に困難であることが判明しました。当時の最先端のコンピューターでさえ、記述言語で見つかった116文字のセットを認識できませんでした。



ヨーロッパでは、彼らは異なった議論をしました。新しい言語は、国境や言語の障壁に関係なく、興味深く複雑なアイデアを交換することを可能にしました。 さらに重要なことは、ヨーロッパのコンピューター産業がアメリカのテクノロジーから独立することを可能にしました。

アルゴル68

1962年、国際情報処理協会（IFIP）の後援の下、アルゴルをさらに改善することを目的とした新しい委員会が設立されました。 新しい委員会には、世界的に有名な多くの科学者、特にエドガー・ダイクストラ 、 ニクラウス・ワース 、トニー・ホアが含まれました。



以前のバージョンの欠点の1つは、入力/出力の不足として依然として認識されていました。 この瞬間の軽視は、言語の学術的指向によって説明されました。科学者にとって、アルゴリズム自体が第一の関心事であり、出力データがどのような形で提示されるかは二次的な問題です。 産業上のニーズには、このアプローチは適切ではありませんでした。



2番目の重大な欠点は、低速でした。 したがって、重要なタスクは、プログラム実行段階での作業効率を高めることでした。



何らかの理由で、言語開発グループのリーダーは、アムステルダムの数学センターのディレクターであるA.ヴァンウェインガードでした。 彼は純粋な数学者であり、彼の権限を使用して、プログラマーと実践者が同意しなかった決定を下し、結果として生じる言語に悪影響を及ぼしました。



残念ながら、ヴァンウェインガードの権威主義的なリーダーシップのスタイルは、しばしばチーム内の意見の相違につながり、Hoar and Wirthがチームを去ることさえしました。 チームにとってこの損失がどれほど難しかったかは、次の事実によって判断できます。Wirthの提案は、委員会では受け入れられず、Pascal言語の基礎を形成しました。



Algol 68は、いくつかの興味深いアイデア（たとえば、言語拡張メカニズム、および並列コンピューティングのツール）を実装しましたが、使用は限られています。







ロシアでは、仕事でそれを積極的に使用した愛好家がいました。そして、アルゴル68に基づいた言語は、かつて国内のElbrusコンピューターをプログラミングするための基礎になりました。

言語機能

他のほとんどのプログラミング言語と同様に、Algolプログラムはメインプログラムと一連のルーチンで構成されています。

begin procedure SUM(V,N); valueN; realarray V; integer N; begin integer I; real TEMP; TEMP:=0; for I:=1 step1 until N do TEMP:=TEMP+V[I]; SUM:=TEMP end; integer K; START: inreal(1,K); if K>0 then begin realarray A[1:K]; inarray(1,A); outreal(2,SUM(A,K)); gotoSTART end end
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ブロック内で作成されたデータ構造は、ブロック内でローカルであり、ブロックを終了すると破棄されます。 したがって、データの有効期間とその識別子のスコープを制御できます。 ブロック内の変数の動的メモリ割り当てにより、再帰を効率的に使用できます。



ブロックはネストされた構造を形成できます。つまり、ブロックはブロック内にネストでき、ブロックはその中の別のブロックなどにネストできます。 この言語の重要な特徴は、ブロックが演算子の一種である-複合演算子であり、通常の演算子が受け入れられるところならどこでも使用できることです。



Algolは、論理型、整数型、実数型、およびデータ構造の同種の配列のみを実装します。 確かに、配列は動的であるため、メモリの配分を効果的に管理できます。 残念ながら、言語のデータのタイプと構造はそれほど多様ではありません。 おそらくこれが、主に科学計算に使用された言語のさらなる運命を決定したのでしょう。



言語の機能には、サブプログラムにパラメータを渡すためのメカニズムも含まれます。 それらの2つがあります：価値によるよく知られた伝達と名前によるかなりエキゾチックな伝達。

プロシージャに渡される式は毎回評価されます。まるで仮パラメータの代わりに、呼び出し元プログラムのコンテキストで計算された値が代入されたかのように評価されます。 実際、マクロ置換とサブルーチン呼び出しの交差点です。

 Begin procedure p (a,b); name a, b; integer a, b; begin for a:=1 step1 until 10 do b := 0 end p; integer i; integer array s [1:10]; p (i, s[i]) end
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

サイクルの各ステップでpプロシージャが実行されると、iがaに置き換えられ、s [i]がbに置き換えられ、このプロシージャは配列sを単純にゼロにします。 パラメーターを渡すこの方法には多くの問題があるため、名前でパラメーターを渡すことは、アルゴルの特権です。 しかし、パラメータを渡すこの方法は、プログラミング言語のさらなる開発に影響を与えました。

歴史上の役割

米国国防総省がCOBOL言語を積極的にサポートしたように、ドイツおよび西ヨーロッパ諸国の他の政府機関の独立した研究評議会は、アルゴルをサポートしました。



これにより、言語はイギリスからソビエト連邦に広がりました。 ほとんどのコンパイラーは成功し、すぐにアルゴルはヨーロッパのプログラマーの国際言語として認められました。



アルゴルは、そのような地位がアメリカの利益を深刻に傷つけるので、一部の人が望んでいたように、普遍的な国際標準になりませんでした。 彼は米国でほとんど人気を獲得しませんでしたが、Fortranの影に永遠に留まりました。



ただし、後に登場した言語の多くは（少なくとも部分的に）Algolに基づいており、その開発への貢献はいくつかの基本的なアイデアに関連しています。



最も重要なものの1つはブロック構造です。これにより、プログラムを独立して開発されるクローズドユニットに分割できます。 別のアイデアは再帰です。 3番目のアイデアは、構文の正式な定義であるBPFです。



これらおよびその他の基本的なアイデアは、他の言語の開発者に継承されました。