يستخدم البشر لغات مختلفة من أجل التواصل والتفاهم فيم بينهم نظرًا لاختلاف بلادهم وثقافاتهم، وكذلك لغات البرمجة، فهي مختلفة لأن كل منها يستخدم لخدمة غرض بعينه، ولكن هذا لا يمنع أن بعضها يستخدم لعمل أكثر من غرض. على سبيل المثال؛ تستخدم لغة جافا (Java) لتطوير أندرويد، في حين تستخدم لغة (C++) لتطوير ألعاب الكمبيوتر ذات الرسوم المتطورة، أما لغة بايثون (Python) فتستخدم في تطوير مواقع الإنترنت ومعالجة البيانات.
عند تصميم برنامج معين للكمبيوتر، يكون الغرض منه حل مشكلة معينة بمجموعة من التعليمات البرمجية، فالغرض الأساسي من كل هذه اللغات هو تحويل الأفكار البشرية إلى لغة تفهمها أجهزة الكمبيوتر (1 و0). ومع ذلك، بالإضافة إلى لغات البرمجة الشائعة التي نعرفها جميعًا فهناك حوالي 2500 لغة برمجة أخرى موجودة، ليأتي السؤال: لماذا توجد العديد من لغات البرمجة ؟
أمثلة لبعض لغات البرمجة ووظائفها
كما ذكرنا، فهناك العديد من لغات البرمجة، ولكل منها وظيفتها المحددة، وهذه بعضها :
لغة Javascript : تعتبر واحدة من أكثر لغات البرمجة شيوعًا، وأنشئت منذ البداية في عام 1995 لتطوير الواجهة الأمامية حتى يتمكن كل من مطوري الويب والمصممين من تعلم وإنشاء ميزات موقع الويب في إطار زمني قصير. في الوقت الحالي، تستخدم لغة الجافا للأغراض العامة، ولكن بشكل أساسي لتطوير الأندرويد وتطوير الواجهة الخلفية والواجهة الأمامية والبرامج المضمنة.
لغة ++C : هي اللغة التي أنشأت لترقية ميزات لغة البرمجة ذات الأغراض العامة C. وتستخدم لغة C++ حاليًا لتطوير ألعاب الكمبيوتر برسومات عالية الجودة، كما أنها تستخدم في تطوير أنظمة التشغيل وتطبيقات سطح المكتب.
لغة Python : اخترعت هذه اللغة عام 1991، وكان الهدف من اختراعها هو تبسيط كتابة وقراءة التعليمات البرمجية. كانت معظم لغات البرمجة تستخدم أحرفًا خاصة لفصل كتل التعليمات البرمجية، وبالتالي، كانت إمكانية قراءة هذه اللغات سيئة للغاية. قدمت بايثون استخدام المسافة البادئة مع استخدامها الملحوظ للمسافات البيضاء الكبيرة لتحسين قابلية قراءة الكود.
تختص لغة بايثون لبرامج الأغراض العامة، ولكنها ليست بالسرعة التي تتمتع بها لغات البرمجة الأخرى، إلا أنها تتميز بقدرتها الممتازة على تطوير مواقع الويب ومعالجة البيانات، كما أن وقت بناء البرنامج أقل بكثير في بايثون بالمقارنة مع لغات البرمجة الأخرى.
لغة HTML/CSS : هذه ليست لغة برمجة للأغراض العامة في حد ذاتها، لكنها موجهة بشكل أكثر تحديدًا نحو تطوير مواقع الويب. تعمل لغات مثل Python، التي تُستخدم لإنشاء الواجهة الخلفية (الجزء الذي يتفاعل مع قاعدة البيانات) لمواقع الويب، عن طريق إرسال HTML إلى الخادم. يوفر HTML بنية لموقع الويب، بينما يتم استخدام CSS لتصميم موقع الويب وإعادة هيكلته.
لغة PHP : اخترعت في عام 1994 لإنشاء تطبيقات الويب، وتستخدم لإضافة وظائف إلى برنامج HTML. يسمح لك باسترداد البيانات وإنشاء HTML بطرق مفيدة قبل إرسالها إلى متصفح المستخدم لعرضها. تستخدم شركات مثل Facebook هذه اللغة على نطاق واسع.
لغة R : أصبحت هذه لغة برمجة مشهورة في السنوات الأخيرة، وتستخدم حصريًا للتحليل الإحصائي والأشياء التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بهذا المجال.
لغة Go : أنشأتها جوجل في عام 2009 لأن اللغات التي عملوا بها في ذلك الوقت كانت بطيئة للغاية وغير ملائمة لمهام معينة، وأرادت جوجل لغة برمجة سريعة في الأداء ولكن سهلة القراءة في الوقت ذاته.
لغة البرمجة : عندما يلتقي الهاردوير والسوفتوير!
كما تعلمون على الأرجح، تحدث جميع عمليات الحوسبة تقريبًا في وحدة المعالجة المركزية (CPU). تحتوي المعالجات الحديثة التي لدينا اليوم على العديد من المكونات الإلكترونية الدقيقة. يمكن تقسيم هذا البروسيسور إلى وحدات حوسبة أصغر تُعرف باسم بوابات الترانزستور المنطقية. تتمثل الوظيفة الأساسية لهذه البوابات المنطقية في تنفيذ ثلاثة عوامل تشغيل أساسية: بوابات AND (و للإضافة) وOR (أو للتخيير) وNOT (لا للرفض). تعمل هذه العوامل على نظام رقمي ثنائي (0 و1) حيث يشير 0 إلى عدم مرور تيار كهربائي عبر الترانزستور، بينما يشير الرقم 1 إلى مرور تيار كهربائي عبر الترانزستور.
تحتوي وحدة المعالجة المركزية الحديثة على شيء يسمى الكود المُصغر المثبت مسبقًا بداخلها. هذا الكود هو عبارّة عن طبقة من التعليمات الأساسية المستخدمة لتنفيذ عمليات تنفيذ أكثر تعقيدًا، تُعرف باسم كود الآلة.
ربما يكون القرار الأكثر تأثيرًا في تصميم لغة البرمجة هو ما إذا كان سيتم تجميعها أو تفسيرها، فمثلًا يتم ترجمة اللغات المجمعة، مثل C ++ وGo، إلى كود الآلة مسبقًا، مما ينتج عنه ملف تنفيذي. يتم ترجمة اللغات المترجمة مثل Python وJavaScript وRuby إلى كود الآلة في وقت التشغيل. نظام التشغيل هو في الأساس برنامج يبدأ عند بدء تشغيل الكمبيوتر حتى يتم إيقاف تشغيل الكمبيوتر. نظام التشغيل مسؤول أيضًا عن إدارة المهام المعقدة، مثل إدارة الملفات وإدارة المدخلات والمخرجات.
تميل اللغات المجمعة إلى أن تكون أسرع من اللغات المترجمة؛ نظرًا لأن عملية تحويل التعليمات البرمجية إلى رمز الآلة لا تحتاج إلى أن تحدث بالسرعة. ومع ذلك، هذا يعني أن المطورين الذين يستخدمون اللغات المجمعة يجب أن ينتظروا وقتًا أطول من مستخدمي اللغات المترجمة بين إجراء تغيير في التعليمات البرمجية واختبار البرنامج.
الفرق الآخر هو أن اللغات المجمعة تكون مكتوبة بشكل ثابت (كل متغير يحمل نوعًا محددًا مسبقًا مثل عدد صحيح أو سلسلة، والمعروف مسبقًا)، بينما يتم عادةً كتابة اللغات المترجمة ديناميكيًا (يمكن للمتغير تخزين قيمة من أي نوع). يرى المطورون أن الكتابة الثابتة مقيدة بشكل مفرط، ولكنها تقلل من عدد الأخطاء التي يمكن أن تحدث في وقت التشغيل، حيث سيتم اكتشاف معظم أخطاء الكتابة غير المتطابقة في وقت الكتابة. على سبيل المثال، ستؤدي محاولة إضافة رقم وعنوان ذاكرة معًا إلى حدوث خطأ في وقت التشغيل في لغة مكتوبة ديناميكيًا، ولكن يمكن للغة المكتوبة بشكل ثابت اكتشاف هذا الخطأ والتحذير منه قبل تنفيذ البرنامج.
- بناء الجملة في لغات البرمجة
تفهم رقائق معالجة الكمبيوتر كود الآلة (التعليمات الثنائية المكونة من أنماط 0 و1)، ومن الناحية النظرية، يمكننا كبشر كتابة البرامج بهذه الطريقة، لكنها ستكون غير عملية بشكل لا يصدق.
لغة التجميع هي خطوة أعلى في السلسلة، مما يسمح بمجموعة صغيرة من الكلمات الرئيسية التي يمكن للبشر قراءتها والتي يمكن استخدامها لكتابة التعليمات البرمجية. على الرغم من أن بعض الخبراء التقنيين يمكنهم البرمجة بهذه الطريقة، إلا أن الغالبية العظمى من البشر يحتاجون إلى شيء أفضل. توفر لغات البرمجة عالية المستوى مثل C ++ و Java و Python و Javascript مجموعة قوية من الكلمات الرئيسية التي يسهل الوصول إليها والتي تجعل البرمجة في متناول جمهور عريض.
- إدارة الذاكرة
عامل مهم آخر في أداء اللغة هو كيفية إدارتها للذاكرة، حيث تحتاج كل من اللغات المجمعة والمترجمة إلى طريقة لتخصيص ذاكرة لتخزين البيانات فيها، وتحرير تلك الذاكرة بمجرد عدم استخدامها. تنقسم الطرق التي تقوم بها اللغات بذلك عادةً إلى فئتين؛ يدوي وتلقائي.
تختار بعض اللغات، بما في ذلك ++C، وضع المزيد من العبء لإدارة الذاكرة على المطور. تمنح إستراتيجية الإدارة اليدوية للذاكرة للمطور تحكمًا كاملاً في وقت تخصيص الذاكرة وتحريرها، مما يسمح لهم بضبط أداء البرنامج واستخدام الذاكرة. ومع ذلك، تتطلب الإدارة اليدوية للذاكرة مزيدًا من التفكير من جانب المطورين، وقد يؤدي الفشل في القيام بذلك بشكل صحيح إلى حدوث أخطاء منهكة، وتسرب للذاكرة، وثغرات أمنية.
من ناحية أخرى، تدير لغات مثل Java و Python تخصيص الذاكرة داخليًا. هذا يريح المطورين من القلق بشأن إدارة الذاكرة ويمنحهم المزيد من الوقت للعمل على ميزات البرنامج الأخرى، لكنه يضيف تعقيدًا إلى الأعمال الداخلية للغات ويمكن أن يخفض الأداء في بعض التطبيقات.
- لغة واحدة لا تناسب الجميع
لغات البرمجة مختلفة في أنواعها وبناء جملها وتعاملها مع الذاكرة، فهي أيضًا لا تصلح جميعها للقيام بنفس المهام. عندما يتم إنشاء لغة برمجة يتم تصميمها بهدف إضافة أكبر قدر ممكن من الوظائف إليها، ولكن لا توجد لغة برمجة يمكنها فعل كل شيء. تخدم جميع لغات البرمجة نفس الغرض، سواء كانت لغة C ++ أو Java أو Python وما إلى ذلك، ولكن جميعها ضرورية لأسباب مختلفة.
- لماذا يستمر المطورون في إنشاء المزيد من لغات البرمجة ؟
رغم وجود الكثير من لغات البرمجة، إلا أن المطورين لا يوقفون عن ابتكار لغات جديدة، وذلك للأسباب الآتية:
1- زيادة التقدم التكنولوجي : السبب الأول وربما الأكبر لوجود العديد من لغات البرمجة هو أن التكنولوجيا تتطور دائمًا، وإذا أردنا مواكبة سرعة التكنولوجيا، فنحن بحاجة إلى إنشاء واعتماد أدوات أكثر تطوراً لصنع برامج لهذه التقنيات. كذلك، فإن اللغات الحالية تفتقر إلى القدرات اللازمة لمعالجة الكثير من المشاكل الحديثة، وقد تكون المشكلة فريدة من نوعها بحيث لا توجد حلول حالية لها، لذلك يقرر الأشخاص أو الشركات إنشاء لغة جديدة بأنفسهم.
2- تتطلب مهام المطور المختلفة لغات برمجة مختلفة : سبب آخر لوجود العديد من لغات البرمجة هو أن المطورين يعملون على مهام مختلفة في عملية تطوير مواقع الويب والألعاب والتطبيقات الأخرى، وتتطلب الوظائف لغات وأدوات مختلفة في مراحل مختلفة لإنجازها.
3- المشاريع المختلفة لها احتياجات وأهداف مختلفة : سبب آخر لوجود العديد من لغات البرمجة هو أن المشاريع المختلفة لها احتياجات وأهداف مختلفة. اليوم، لا تستطيع لغة واحدة تلبية احتياجات المطورين أو الشركات، لذلك يستخدمون لغات متعددة لتحقيق أهدافهم. يتحقق المطورون أيضًا من ملاءمة اللغة وإمكانية الوصول إليها لتنفيذها لمشاريعهم، لذا تحدد الاحتياجات والأهداف استخدام اللغة.
كيف تختار لغة البرمجة التي يجب أن تتعلمها ؟
الآن بعد أن فهمت سبب وجود العديد من لغات البرمجة، هناك سؤال آخر ربما تطرحه بعد ذلك، وهو ما هي لغة البرمجة التي يجب أن أتعلمها ؟ الجواب بكل بساطة: بدلاً من النظر إلى لغات البرمجة نفسها، يجب أن تفكر في أهدافك النهائية. ما نوع وظيفة البرمجة التي تريد العمل فيها ؟ ماذا تريد ان تبني ؟ ماذا تتطلب الوظائف الشاغرة في منطقتك ؟ بمجرد النظر إلى هذه العوامل، يمكنك اختيار لغة برمجة تساعدك على تحقيق هدفك.
على سبيل المثال، إذا كان هدفك هو إنشاء موقع ويب احترافي، فتعلم HTML وCSS وجافا سكريبت. إذا كنت ترغب في اقتحام تطوير الألعاب، فانتقل إلى C ++ وC #. أو، إذا كنت ترغب في بدء حياتك المهنية في تطبيقات الهاتف المحمول، فيجب عليك التحقق من Swift لتطبيقات iOS وJava أو Kotlin لتطبيقات أندرويد.
في النهاية، فإن السبب الرئيسي لوجود العديد من لغات البرمجة هو أن المشكلات المختلفة تتطلب أدوات مختلفة لحلها. لكل لغة برمجة ميزات وخصائص معينة تجعلها مناسبة لمهام محددة. كما أن جميع لغات البرمجة متشابهة عندما ننظر إليها من منظور واسعن فكلهم أدوات لتمكين التواصل بين البشر وأجهزة الكمبيوتر، ويقومون بتحويل ما نكتبه إلى كود الآلة (0 و1) حتى تتمكن أجهزة الكمبيوتر من فهم تعليماتنا.