ภาษาโปรแกรม

ภาษาโปรแกรม คือภาษาประดิษฐ์ชนิดหนึ่งที่ออกแบบขึ้นมาเพื่อสื่อสารชุดคำสั่งแก่เครื่องจักร โดยเฉพาะอย่างยิ่งคอมพิวเตอร์ ภาษาโปรแกรมสามารถใช้สร้างโปรแกรมที่ควบคุมพฤติกรรมของเครื่องจักร และ/หรือ แสดงออกด้วยขั้นตอนวิธี (algorithm) อย่างตรงไปตรงมา ผู้เขียนโปรแกรมซึ่งหมายถึงผู้ที่ใช้ภาษาโปรแกรมเรียกว่า โปรแกรมเมอร์ (programmer)

ภาษาโปรแกรมในยุคแรกเริ่มนั้นเกิดขึ้นก่อนที่คอมพิวเตอร์จะถูกประดิษฐ์ขึ้น โดยถูกใช้เพื่อควบคุมการทำงานของเครื่องทอผ้าของแจ็กการ์ดและเครื่องเล่นเปียโน ภาษาโปรแกรมต่าง ๆ หลายพันภาษาถูกสร้างขึ้นมา ส่วนมากใช้ในวงการคอมพิวเตอร์ และสำหรับวงการอื่นภาษาโปรแกรมก็เกิดขึ้นใหม่ทุก ๆ ปี ภาษาโปรแกรมส่วนใหญ่อธิบายการคิดคำนวณในรูปแบบเชิงคำสั่ง อาทิ ลำดับของคำสั่ง ถึงแม้ว่าบางภาษาจะใช้การอธิบายในรูปแบบอื่น ตัวอย่างเช่น ภาษาที่สนับสนุนการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน หรือการเขียนโปรแกรมเชิงตรรกะ

การพรรณนาถึงภาษาโปรแกรมหนึ่ง ๆ มักจะแบ่งออกเป็นสองส่วน ได้แก่ วากยสัมพันธ์ (รูปแบบ) และอรรถศาสตร์ (ความหมาย) บางภาษาถูกนิยามขึ้นด้วยเอกสารข้อกำหนด (ตัวอย่างเช่น ภาษาซีเป็นภาษาหนึ่งที่กำหนดโดยมาตรฐานไอโซ) ในขณะที่ภาษาอื่นอย่างภาษาเพิร์ลรุ่น 5 และก่อนหน้านั้น ใช้การทำให้เกิดผลแบบอ้างอิง (reference implementation) เป็นลักษณะเด่น

 คำจำกัดความ 
ภาษาโปรแกรมเป็นสัญกรณ์อย่างหนึ่งสำหรับการเขียนโปรแกรม ซึ่งมีข้อกำหนดต่าง ๆ เกี่ยวกับการคิดคำนวณหรือขั้นตอนวิธี ผู้แต่งตำราบางคน (ไม่ใช่ทั้งหมด) ได้ให้คำจำกัดความของ "ภาษาโปรแกรม" อย่างเข้มงวดว่า หมายถึงภาษาที่สามารถแสดงออกด้วยขั้นตอนวิธีที่เป็นไปได้ ทั้งหมดในมโนทัศน์แบบคณิตศาสตร์ สิ่งนี้หมายความว่า ภาษาโปรแกรมคือทัวริงบริบูรณ์  คุณลักษณะมักเป็นปัจจัยพิจารณาที่สำคัญสำหรับคำถามว่า อะไรที่ถือว่าเป็นภาษาโปรแกรม รวมทั้งปัจจัยต่อไปนี้
 การทำงานและเป้าหมาย ภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ คือภาษาชนิดหนึ่งSteven R. Fischer, A history of language, Reaktion Books, 2003, ISBN 186189080X, p. 205 ที่ใช้สำหรับเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ที่กระทำการคิดคำนวณหรือขั้นตอนวิธีบางอย่าง, The scope of SIGPLAN is the theory, design, implementation, description, and application of computer programming languages - languages that permit the specification of a variety of different computations, thereby providing the user with significant control (immediate or delayed) over the computer's operation. และควบคุมอุปกรณ์ภายนอกที่เป็นไปได้ เครื่องพิมพ์ เครื่องขับจานบันทึก หุ่นยนต์ และอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น โปรแกรมโพสต์สคริปต์ มักถูกสร้างโดยโปรแกรมอื่นเพื่อควบคุมเครื่องพิมพ์หรือจอภาพ ภาษาโปรแกรมโดยนัยทั่วไปมากขึ้น อาจใช้พรรณนาการคิดคำนวณบนเครื่องจักรบางชนิด ซึ่งอาจเป็นเครื่องจักรนามธรรมก็ได้ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่า ข้อกำหนดภาษาโปรแกรมที่สมบูรณ์ จะต้องมีการพรรณนาลักษณะเครื่องจักรหรือหน่วยประมวลผลสำหรับภาษานั้น ซึ่งอาจเป็นการพรรณนาในอุดมคติก็ได้R. Narasimahan, Programming Languages and Computers: A Unified Metatheory, pp. 189--247 in Franz Alt, Morris Rubinoff (eds.) Advances in computers, Volume 8, Academic Press, 1994, ISBN 012012108, p.193 : "a complete specification of a programming language must, by definition, include a specification of a processor--idealized, if you will--for that language." [แหล่งข้อมูลนี้มีการอ้างอิงจากแหล่งอื่นที่รับรองข้อความดังกล่าว] ในทางปฏิบัติเป็นส่วนใหญ่ ภาษาโปรแกรมเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ จึงทำให้ภาษาโปรแกรมต่าง ๆ โดยปกติถูกกำหนดและศึกษาในแนวทางนี้ ภาษาโปรแกรมต่างจากภาษาธรรมชาติตรงที่ ภาษาธรรมชาติใช้แสดงปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์ด้วยกันเพียงเท่านั้น ในขณะที่ภาษาโปรแกรมทำให้มนุษย์สื่อสารชุดคำสั่งแก่เครื่องจักรได้อีกด้วย
 แนวคิดนามธรรม ภาษาโปรแกรมโดยปกติจะมีภาวะนามธรรม สำหรับนิยามและจัดดำเนินการโครงสร้างข้อมูล หรือควบคุมกระแสการทำงาน ความจำเป็นในทางปฏิบัติที่ภาษาโปรแกรมสนับสนุนภาวะนามธรรมอย่างเพียงพอ แสดงออกมาด้วยหลักการที่เป็นนามธรรมDavid A. Schmidt, The structure of typed programming languages, MIT Press, 1994, ISBN 0262193493, p. 32 หลักการนี้บางครั้งก็คิดค้นขึ้นเพื่อเป็นข้อเสนอแนะให้โปรแกรมเมอร์สามารถใช้ภาวะนามธรรมเช่นนั้นได้อย่างถูกต้อง
 พลังในการแสดงออก ทฤษฎีการคำนวณแบ่งประเภทภาษาต่าง ๆ ตามการคิดคำนวณโดยความสามารถในการแสดงออก ภาษาทัวริงบริบูรณ์ทุกภาษาสามารถทำให้เกิดผลได้ด้วยเซตของขั้นตอนวิธีที่เหมือนกัน ภาษาเอสคิวแอลและภาษาแชริตีเป็นตัวอย่างของภาษาที่ไม่เป็นทัวริงบริบูรณ์ แต่ก็ยังเรียกว่าเป็นภาษาโปรแกรม, Charity is a categorical programming language..., All Charity computations terminate.

ภาษามาร์กอัปอย่างเช่น เอกซ์เอ็มแอล เอชทีเอ็มแอล หรือทร็อฟฟ์ เป็นต้น ซึ่งถูกนิยามว่าเป็นข้อมูลเชิงโครงสร้าง โดยทั่วไปไม่ถือว่าเป็นภาษาโปรแกรมXML in 10 points W3C, 1999, XML is not a programming language. อย่างไรก็ตาม ภาษาโปรแกรมอาจจะใช้วากยสัมพันธ์เหมือนภาษามาร์กอัป ถ้าอรรถศาสตร์เชิงคำนวณมีการนิยามไว้ ตัวอย่างเช่น เอกซ์เอสแอลที ซึ่งเป็นภาษาย่อยของเอกซ์เอ็มแอลที่เป็นทัวริงบริบูรณ์ ยิ่งไปกว่านั้น ภาษาลาเทกซ์ซึ่งตามปกติใช้สำหรับสร้างโครงสร้างเอกสาร แต่ก็มีเซตย่อยของทัวริงบริบูรณ์อยู่ด้วยhttp://tobi.oetiker.ch/lshort/lshort.pdf

วลี ภาษาคอมพิวเตอร์ บางครั้งก็ใช้แทนความหมายของภาษาโปรแกรมRobert A. Edmunds, The Prentice-Hall standard glossary of computer terminology, Prentice-Hall, 1985, p. 91 อย่างไรก็ตาม ผู้แต่งตำราแต่ละคนก็ใช้วลีทั้งสองรวมถึงขอบเขตที่ชัดเจนในแนวทางที่ต่างกัน แนวคิดหนึ่งอธิบายว่า ภาษาโปรแกรมเป็นเซตย่อยของภาษาคอมพิวเตอร์Pascal Lando, Anne Lapujade, Gilles Kassel, and Frédéric Fürst, Towards a General Ontology of Computer Programs , ICSOFT 2007, pp. 163-170 ในทำนองนี้ ภาษาที่ใช้ในการคิดคำนวณอันมีเป้าหมายต่างกัน ที่แสดงออกเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยนัยทั่วไปคือภาษาคอมพิวเตอร์ที่ถูกเลือกขึ้นมา ยกตัวอย่างเช่น ภาษามาร์กอัปบางครั้งก็ถูกพูดถึงว่าเป็นภาษาคอมพิวเตอร์ เพื่อเน้นย้ำว่ามันไม่ได้ออกแบบมาเพื่อเขียนโปรแกรมS.K. Bajpai, Introduction To Computers And C Programming, New Age International, 2007, ISBN 812241379X, p. 346 แนวคิดอีกอย่างหนึ่งอธิบายว่า ภาษาโปรแกรมคือโครงสร้างเชิงทฤษฎีสำหรับการเขียนโปรแกรมให้แก่เครื่องจักรนามธรรม และภาษาคอมพิวเตอร์คือเซตย่อยของสิ่งดังกล่าวที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ในทางกายภาพ ซึ่งมีทรัพยากรฮาร์ดแวร์จำกัดR. Narasimahan, Programming Languages and Computers: A Unified Metatheory, pp. 189--247 in Franz Alt, Morris Rubinoff (eds.) Advances in computers, Volume 8, Academic Press, 1994, ISBN 012012108, p.215: "[...] the model [...] for computer languages differs from that [...] for programming languages in only two respects. In a computer language, there are only finitely many names--or registers--which can assume only finitely many values--or states--and these states are not further distinguished in terms of any other attributes. [author's footnote:] This may sound like a truism but its implications are far reaching. For example, it would imply that any model for programming languages, by fixing certain of its parameters or features, should be reducible in a natural way to a model for computer languages." จอห์น ซี. เรย์โนลด์ เน้นว่า ภาษาข้อกำหนดรูปนัย (formal specification) มีลักษณะของภาษาโปรแกรมมากพอ ๆ กับภาษาที่ตั้งใจให้กระทำการ เขายังให้เหตุผลด้วยว่า รูปแบบรับเข้าเชิงข้อความหรือแม้แต่เชิงกราฟิกที่ส่งผลต่อพฤติกรรมของคอมพิวเตอร์ ก็ถือเป็นภาษาโปรแกรมเช่นกัน ถึงแม้ข้อเท็จจริงคือสิ่งเหล่านั้นไม่ใช่ทัวริงบริบูรณ์ และให้ความเห็นอีกว่า การมองข้ามมโนทัศน์ของภาษาโปรแกรมคือสาเหตุของความบกพร่องมากมายในรูปแบบรับเข้าJohn C. Reynolds, Some thoughts on teaching programming and programming languages, SIGPLAN Notices, Volume 43, Issue 11, November 2008, p.109

 ลักษณะของภาษาโปรแกรม 
ภาษาโปรแกรมแต่ละภาษาสามารถพิจารณาว่าเป็นเซตของข้อกำหนดอย่างเป็นทางการของวากยสัมพันธ์ ศัพท์ และความหมาย

ข้อกำหนดเหล่านี้มักรวมถึง:
 ข้อมูล และโครงสร้างข้อมูล
 คำสั่ง และลำดับการทำงาน
 ปรัชญาในการออกแบบ
 สถาปัตยกรรมของภาษา

ภาษาส่วนใหญ่ที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง หรือมีการใช้งานในระยะเวลาพอสมควร จะมีกลุ่มทำงานเพื่อสร้างมาตรฐาน ซึ่งมักจะมีการพบปะกันเป็นระยะ ๆ เพื่อสร้างและจัดพิมพ์นิยามอย่างเป็นทางการของภาษา รวมถึงการปรับปรุงเพิ่มเติมภาษาด้วย

 ชนิดข้อมูล 
การจัดเก็บข้อมูลภายในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่นั้น ภายในแล้วจะเก็บเป็นตัวเลขศูนย์และหนึ่ง (เลขฐานสอง) อย่างไรก็ตาม ข้อมูลมักถูกแทนสารสนเทศในชีวิตประจำวัน เช่น ชื่อบุคคล เลขบัญชี หรือผลการวัด ดังนั้นข้อมูลแบบฐานสองจะถูกจัดการโดยภาษาโปรแกรม เพื่อทำให้รองรับการจัดเก็บข้อมูลที่ซับซ้อนขึ้นเหล่านี้

ระบบที่ข้อมูลถูกจัดการภายในโปรแกรมเรียกว่าชนิดข้อมูลของภาษาโปรแกรม การออกแบบและศึกษาเกี่ยวกับชนิดข้อมูลเรียกว่าทฤษฎีชนิด ภาษาโปรแกรมสามารถจัดออกได้เป็นกลุ่มภาษาที่มี การจัดชนิดแบบสถิตย์ และภาษาที่มี การจัดชนิดแบบพลวัต

 โครงสร้างข้อมูล 

โครงสร้างข้อมูล คือรูปแบบของการจัดเก็บข้อมูล ที่เกิดจากการนำเอาตัวแปรประเภทต่าง ๆ กันมาประยุกต์รวมกันเพื่อให้ง่ายต่อการที่จะนำไปใช้ ใน algorithm ต่าง ๆ

 ภาษาโปรแกรมที่นิยม 
 ภาษาเครื่อง (Machine Languages)
 ภาษาแอสเซมบลี (Assembly)
 ภาษาระดับสูง (High-level Languages)
 ภาษาซี (C)
 ภาษาซีพลัสพลัส (C++)
 ภาษาซีชาร์ป (C#)
 ภาษาโคบอล (COBOL)
 ภาษาปาสกาล (Pascal)
 ภาษาเบสิก (BASIC)
 ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN)
 ภาษาจาวา (Java)
 ภาษาจาวาสคริปต์ (JavaScript)
 ภาษาเพิร์ล (Perl)
 ภาษาพีเอชพี (PHP)
 ภาษาไพทอน (Python)
 ภาษาโปรล็อก (Prolog)
 ภาษาอ็อบเจกทีฟ-ซี (Objective-C)
 ภาษารูบี (Ruby)

 อ้างอิง 


หมวดหมู่:สัญกรณ์