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\chapter{Programmiersprachen}
Im folgenden werden einige Begriffe definiert anhand derer
Programmiersprachen unterschieden werden können.

\begin{definition}\xindex{Programmiersprache}\xindex{Programm}%
    Eine \textbf{Programmiersprache} ist eine formale Sprache, die durch eine
    Spezifikation definiert wird und mit der Algorithmen beschrieben werden
    können. Elemente dieser Sprache heißen \textbf{Programme}.
\end{definition}

Ein Beispiel für eine Sprachspezifikation ist die \textit{Java Language Specification}.\footnote{Zu finden unter \url{http://docs.oracle.com/javase/specs/}} Obwohl es kein guter Stil ist, ist auch
eine Referenzimplementierung eine Form der Spezifikation.

Im Folgenden wird darauf eingegangen, anhand welcher Kriterien man 
Programmiersprachen unterscheiden kann.

\section{Abstraktion}
Wie nah an den physikalischen Prozessen im Computer ist die Sprache?
Wie nah ist sie an einer mathematisch / algorithmischen Beschreibung?

\begin{definition}\xindex{Maschinensprache}\xindex{Befehlssatz}%
    Eine \textbf{Maschinensprache} beinhaltet ausschließlich Instruktionen, die direkt
    von einer CPU ausgeführt werden können. Die Menge dieser Instruktionen 
    sowie deren Syntax wird \textbf{Befehlssatz} genannt.
\end{definition}

\begin{beispiel}[Maschinensprachen]
    \begin{bspenum}
        \item \xindex{x86}x86: 
        \item \xindex{SPARC}SPARC:
    \end{bspenum}
\end{beispiel}

\begin{definition}[Assembler]\xindex{Assembler}%
    Eine Assemblersprache ist eine Programmiersprache, deren Befehle dem
    Befehlssatz eines Prozessor entspricht.
\end{definition}

\begin{beispiel}[Assembler]%
    Folgendes Beispiel stammt von \url{https://de.wikibooks.org/wiki/Assembler-Programmierung_für_x86-Prozessoren/_Das_erste_Assemblerprogramm}:
    \inputminted[linenos, numbersep=5pt, tabsize=4, frame=lines, label=firstp.asm]{nasm}{scripts/assembler/firstp.asm}
\end{beispiel}

\begin{definition}[Höhere Programmiersprache]\xindex{Programmiersprache!höhere}%
    Eine Programmiersprache heißt \textit{höher}, wenn sie nicht ausschließlich
    für eine Prozessorarchitektur geschrieben wurde und turing-vollständig ist.
\end{definition}

\begin{beispiel}[Höhere Programmiersprachen]
    Java, Python, Haskell, Ruby, TCL, \dots
\end{beispiel}

\begin{definition}[Domänenspezifische Sprache]\xindex{Sprache!domänenspezifische}%
    Eine domänenspezifische Sprache (engl. domain-specific language; kurz DSL) 
    ist eine formale Sprache, die für ein bestimmtes Problemfeld 
    entworfen wurde.
\end{definition}

\begin{beispiel}[Domänenspezifische Sprache]
    \begin{bspenum}
        \item HTML
        \item VHDL
    \end{bspenum}
\end{beispiel}

\section{Paradigmen}
Die grundlegendste Art, wie man Programmiersprachen unterscheiden
kann ist das sog. \enquote{Programmierparadigma}, also die Art wie
man Probleme löst.

\begin{definition}[Imperatives Paradigma]\xindex{Programmierung!imperative}
    In der imperativen Programmierung betrachtet man Programme als
    eine folge von Anweisungen, die vorgibt auf welche Art etwas 
    Schritt für Schritt gemacht werden soll.
\end{definition}

\begin{definition}[Prozedurales Paradigma]\xindex{Programmierung!prozedurale}
    Die prozeduralen Programmierung ist eine Erweiterung des imperativen
    Programmierparadigmas, bei dem man versucht die Probleme in 
    kleinere Teilprobleme zu zerlegen.
\end{definition}

\begin{definition}[Funktionales Paradigma]\xindex{Programmierung!funktionale}
    In der funktionalen Programmierung baut man auf Funktionen und
    ggf. Funktionen höherer Ordnung, die eine Aufgabe ohne Nebeneffekte
    lösen.
\end{definition}

Haskell ist eine funktionale Programmiersprache, C ist eine
nicht-funktionale Programmiersprache.

Wichtige Vorteile von funktionalen Programmiersprachen sind:
\begin{itemize}
    \item Sie sind weitgehend (jedoch nicht vollständig) frei von Seiteneffekten.
    \item Der Code ist häufig sehr kompakt und manche Probleme lassen
          sich sehr elegant formulieren.
\end{itemize}

\begin{definition}[Logisches Paradigma]\xindex{Programmierung!logische}
    In der logischen Programmierung baut auf der Unifikation auf.\todo{genauer!}
\end{definition}

\section{Typisierung}
Eine weitere Art, Programmiersprachen zu unterscheiden ist die stärke
ihrer Typisierung.

\begin{definition}[Dynamische Typisierung]\xindex{Typisierung!dynamische}
    Bei dynamisch typisierten Sprachen kann eine Variable ihren Typ ändern.
\end{definition}

Beispiele sind Python und PHP.

\begin{definition}[Statische Typisierung]\xindex{Typisierung!statische}
    Bei statisch typisierten Sprachen kann eine niemals ihren Typ ändern.
\end{definition}

Beispiele sind C, Haskell und Java.

\section{Kompilierte und interpretierte Sprachen}
Sprachen werden überlicherweise entweder interpretiert oder kompiliert,
obwohl es Programmiersprachen gibt, die beides unterstützen.

C und Java werden kompiliert, Python und TCL interpretiert.

\section{Dies und das}
\begin{definition}[Seiteneffekt]\xindex{Seiteneffekt}\index{Nebeneffekt|see{Seiteneffekt}}\index{Wirkung|see{Seiteneffekt}}%
    Seiteneffekte sind Veränderungen des Zustandes.\todo{Das geht besser}
\end{definition}

Manchmal werden Seiteneffekte auch als Nebeneffekt oder Wirkung bezeichnet.

\begin{definition}[Unifikation]\xindex{Unifikation}%
    Die Unifikation ist eine Operation in der Logik und dient zur Vereinfachung
    prädikatenlogischer Ausdrücke.
    \todo[inline]{Das ist keine formale Definition!}
\end{definition}

\begin{beispiel}[Unifikation]
    
\end{beispiel}