[프로그래밍언어론] 언어의 변천

 

 

이 글은 국민대학교 강승식 교수님의 '프로그래밍언어론' 수업을 토대로
개인적으로 학습한 내용입니다.

 

 

 

2.1 디지털 컴퓨터 이전의 언어

 

• 최초의 알고리즘
  
  • 찰흙판, BC 1500 - 3000 바빌론 근처 메소포타미아
    
    
  • 60진법 사용(현재 시, 분, 초 개념에 사용), 부동 소수점, 가감승제 가능
    
    
  • 대수학 방정식 해결 
    
    
  • 음수, 0 개념 없음 (if x < 0 then branch 개념 X)
    
    
  • 알고리즘 반복 작성, 우수한 표기법이었음
    
    
• Euclid
  
  
  • B. C. 300년, 최대공약수 알고리즘 기술
    
    => 0 개념 없음, 수 1 이 제수(나눗셈에서 어떠한 수를 나누는 수)로 인식되지 않았음
    
    
  • 특수한 경우에 반복시킴
    
    
• Charles Babbage (1792 - 1871)
  
  
  • Difference Engine
    
    
    • 계산 처리를 위한 기계
    • 유한 차(finite difference) 의 원리를 기본으로 함
      
      
  • Analytical Engine : 현 디지털 컴퓨터의 원리 포함
    
    
    • 현재 컴퓨터와 유사한 구조
      
      
    • 프로그램과 자료를 주기억장치에 저장시키는 저장 개념 없음
      (주기억장치 없이 프로그램을 수행해야 했기에 연산 카드, 변수 카드 사용)
      
      => 기계로 할 수 있는건 다 해봄 하지만, 전자 부품이 없어서 한계가 있음
      
      
  • Ada Augusta (C. Babbage 조수)
    
    
    • 최초의 컴퓨터 프로그래머 (Analytical Engine 프로그래머)
      
      
    • Ada '알고리즘 분석' 에 대한 견해
      
      
  • 1930년대-1940년대
    
    • 프로그래밍 표기에서 창조적인 것들이 급격히 증가함
      
      • Zuse의 Plan Calculus
      • Turing의 Turing Machine
      • Church의 Lambda Calculus
      • Aiken의 Mark I
      • von Neumann의 Flow Diagrams
      
      
    • 디지털 컴퓨터의 초기 개발자에게 알려지지 않음

 

2.2 1950년대 : 최초의 프로그래밍 언어

 

 

 

1950년대 초반

 

기계어를 사용하여 프로그램을 저장하는 방식이었음

 

=> 이를 기호화하여 어셈블리 언어가 나오게됨
(기계 의존적, 자연어와 상이한 구문)

 

 

1950년대 중반

 

Fortran (Formula TRANslation)

 

=> John Backus에 의해 고안된 최초의 고급 언어로 Fortran II, Fortran IV, ... , Fortran 90 등이 있음

 

Fortran 컴파일러는 효율적인 기계어 코드를 생성하고 배열, 반복 구조(LOOP), 분기문(IF), 부 프로그램(서브루틴) 등 후속 언어에 큰 영향을 미침

 

1950년대 후반

 

• COBOL : 상업 자료 처리용 (은행, 정부, 회계 등)
  
  • 프로그램을 읽기 쉽고, 이해하기 쉽게 하는 것이 설계 목적임
  • 레코드 구조 도입
    
    => 데이터 묶음을 구조화함 (ex. 이름, 주소, 전화번호를 하나의 고객 정보로)
    
    
  • 자료구조와 실행 부분을 분리
    
    => 데이터는 따로 선언, 실행 로직은 따로
    
    
  • "PICTURE"를 써서 원하는 출력 양식의 가변성 부가
    
    => 숫자/문자 출력 형식을 설정 (ex. 000-0000 형태 전화번호)
    
    
• ALGOL 60 : 알고리즘 기술, 범용
  
  => 하드웨어는 계속 발전될거니까 컴파일러는 나중에 생각하고 알고리즘을 코딩하는 관점에 맞춰짐
  (따라서, COBOL과 다르게 더 이론적임)
  
  • 양식의 자유화(free format), 구조적 명령문, begin-end 블록
    
    => 코드 줄 띄우기, 들여쓰기 등이 자유로움
  • 변수의 타입선언, recursion, call-by-value 매개 변수 등
    
    => 함수에 인자를 값으로 전달 (복사해서 전달)
    
    
  • 스택 기반의 실행 환경 도입
    
    => 함수 호출 시 필요한 데이터를 스택에 쌓고 꺼냄
    
    
  • Backus-Naur Forms(BNF)을 최초로 사용
    
    => 문법을 수학적으로 표현한 방식 
    
    
• Lisp : 기호연산, 리스트 처리용 (인공지능 연구 목적)
  
  
  • 일반적인 리스트 구조와 함수의 적용을 기본으로 함
    
    => (A B C) 처럼 데이터 묶음 처리 및 (+ 1 2 ) = 3 처럼 함수 적용 중심
  • 인공지능 분야 응용
  • 통일된 자료구조, S-expression
    
    => 연산과 데이터를 모두 괄호로 표현하는 Symbolic Expression을 사용
    
    위에서 (+ 1 2) 는 1 + 2 를 LISP 스타일로 작성한 예시임
  • 기본적인 계산 표기법에 함수 적용
    
    
  • garbage collection 개념 소개
    
    => 안 쓰는 메모리 자동 정리 
    
    
  • Recursion의 원조
    
    
• APL : 배열 처리용
  
  => 행렬/벡터 연산을 한 줄로 처리 (행렬/벡터에 맞춤)
  
  ex. A + B -> 두 벡터의 요소별 덧셈

 

 

2.3 1960년대 : 프로그래밍 언어의 폭증

 

• PL/I
  
  
  • Fortran, Cobol, Algol 60의 장점 모두 수용
    
    
  • 새로운 개념 추가 (병행성, 기억 장소 할당, 예외처리)
    
    • 병행성 : 여러 작업을 동시에 처리 가능
    • 기억 장소 할당 : 동적 메모리 처리 가능
      
      
    • 예외 처리 : 오류 발생 시 on error 등으로 처리 가능
      
      
  • 언어의 문제점 (방대)
    
    
    • 컴파일러(번역기)가 크고 작성이 어려움
    • 실행 효율 저하
      
      => Potran, C 같은 exe 파일이 구조적으로 빠름
      
      
    • 배우기 어려움, 오류 발생 유도
      
      
    • 언어 특성들의 상호 작용으로 인한 신뢰성 저하
      
      => 기능들이 서로 충돌하면서 버그 유발 가능성이 높아짐
      
      
• Algol 68
  
  
  • Algol60 + 타 언어의 여러 기능 + 표현력 있고 일관된 구조
    
    => 복잡한 개념도 간결하게 표현 가능
    
    
  • 이론적으로 일관성 갖는 구조
    
    => 문법이 일관돼서 배우기만 하면 예상대로 동작함
    
    
  • 일반적인 형(type) 시스템, 직교성 강조
    
    => 모든 기능이 독립적이라 조합이 쉬움 (직교성)
    (배열도 함수처럼 쓸 수 있고, 함수도 값처럼 쓸 수 있음)
    
    
  • 언어 기술 -> 새로운 용어 과다 사용
    
    
  • 디자인 일관성, 파일 시스템, 실행환경 -> 우수
    
    
  • 범용 컴퓨터 사용 불가능 (컴파일러 구현의 문제점)
    
    => 컴파일러 구현이 어려워서 실제로 쓰기엔 너무 무거움
    
    
• Snobol
  
  
  • 최초의 문자열 처리 언어, 패턴 매칭 기능 다양
    
    
• Simula 67
  
  
  • 객체 지향 언어 (클래스 개념 최초 도입)
    
    
  • Simula I + Algol 60
    
    
  • 시뮬레이션 목적
    
    
• Basic
  
  
  • 시분할용의 간결한 언어
    
    => 하나의 컴퓨터를 여러 사용자가 동시에 사용하는 것처럼 보이게 만듬
    (각 사용자에게 몇 밀리초씩 번갈아 배정해줌)
    
    
  • 마이크로 컴퓨터 이식 (교육용, 사무처리용, 가정용)
    
    => 초기 PC(마이크로 컴퓨터)에 이식되어 널리 사용됨
    
    
  • 언어군 (간결하고 단순한 설계 덕분에 다양한 버전들이 파생됨)
    
    => 가장 핵심 기능만 포함된 minimal BASIC과 구조적 프로그래밍 등 더 풍부한 기능이 포함된 Standard BASIC
    
    
  • 후에 나온 Basic : 제어 구조, 변수 선언, 프로시저 추가

 

 

2.4 1970년대 : 간결성, 추상화, 연구사항

 

1960년대에 정말 다양한 프로그래밍 언어가 나오는 혼돈 후 간결성과 일관성이 추구됨

 

• Pascal
  
  
  • 작고, 간결하고, 효율적이고, 구조적이며, 프로그래밍 교육용
    
    
  • 분리 컴파일, 유용한 문자열 조작, 입출력 가능 
    
    => 여러 파일로 나눠서 관리하기 좋음 (분리 컴파일 가능)
    
    
• C 언어
  
  
  • Pascal 과는 다른 각도의 간결성
    
    => Pascal과 달리 교육보다 실용성에 초점을 둠
    
    
  • 수식 위주로 형 시스템과 실행환경 축소, 하드웨어 접근 용이
    
    => 코드가 짧고 빠르며 메모리 주소, 포인터를 직접 다룰 수 있어 하드웨어 접근이 용이함
    
    
  • 중급 언어로 분류 : 기계 접근성 강화 (고급 언어와 상반 개념)
    
    => 고급 언어처럼 사람이 이해하기 쉽고 저급 언어처럼 기계랑 가까운 제어 가능
    
    
  • 운영체제 프로그래밍용
    
    => 실제로 C 언어로 UNIX를 만들며 C 언어가 대중화됨

C, Pascal 의 간결성, 디자인 일관성(소그룹의 고안)이  성공 요인

=> 소수의 개발자 그룹이 집중해서 설계했기에 여러 사람의 의견이 섞이지 않고 하나의 철학과 스타일로 일관되게 만들어졌음
(언어 자체가 명확하고 혼란이 적음)

 

 

2.5 1980년대 : 통합과 새로운 방향

 

함수형 언어에 새로운 관심이 부여되었고 논리형 프로그래밍 언어 등장 및 객체 지향 언어에 대한 활발한 연구 및 개발이 진행됨

 

• Ada
  
  • 자료 추상화, 타입 메커니즘(package), 병행 처리(task), 예외처리기 도입
    
    • 자료 추상화 : 실제 구현 세부 사항을 숨기고, 데이터와 그 데이터를 처리하는 방법을 분리하는 개념
      
      
    • 타입 메커니즘 : 데이터와 관련된 절차를 하나로 묶는 개념으로, 모듈화를 통해 재사용성과 관리 용이성을 높임
      
      
    • 병행 처리 : 여러 작업을 동시에 실행하는 기능으로, 멀티 스레딩 및 동시성 처리에 도움을 줌
    • 예외 처리기 : 오류가 발생했을 때 이를 처리하는 메커니즘
  • 디자인이 섬세하고 상세함, 사용 급증
    
    
  • 단점 : 복잡 방대(제 2의 PL/I 가능성)
    
    
• Modula-2
  
  
  • Modula 언어를 기본으로 하며 운영체제 구축용
    
    
  • Pascal의 디자인에 결점 보완 (당시 실험적 언어)
    
    
  • 추상화, 부분적 동시처리 개념
    
    
  • 내장형 시스템 프로그래밍 목적
    
    => 하드웨어 접근이 용이한 다목적 언어
    
    
  • 교육 목적으로 인기
    
    
  • 가능한 한 소규모의 간결한 언어로 시도
    
    => 예외처리기능 등 제외
    
    
• Prolog
  
  
  • 논리형 언어, 인공지능 분야에서 사용
    
    
  • 호출 기반 프로그래밍으로, 규칙을 정의하고 이를 기반으로 사실을 추론함
• SETL
   
  
  • 집합론을 프로그래밍 언어로 시도 (미적분, 수학의 교육 모델로 사용)
    
    
• Smalltalk
  
  
  • 객체 지향 언어의 모범
    
    
• C++
  
  • C언어를 확장한 객체 지향 언어
    
    
• Eiffel
  
  
  • Pascal에 가까우면서 일관성 있는 객체 지향 언어

 

 

1980년대 등장한 함수형 언어

 

• 스킴(Scheme)
  
  
  • Lisp 언어 개정
    
    
  • Lisp 보다 획일적이고, lambda calculus에 가깝게 설계됨
    
    => 함수만으로 모든 계산을 표현할 수 있다는 lambda calculus에 가깝게 설계됨
• ML(meta language)
  
  
  • 기존 함수형 언어와 상이 함
    
    => 함수형 언어 중에서는 드물게 강력한 타입 체크를 지원하여 프로그램 실행 전에 에러를 잡을 수 있음
    (안정성)
    
    
  • Pascal과 유사하나 유연성이 있음 (문법, 타입 체킹에서)
    
    => 타입을 명시하지 않아도 컴파일러가 자동으로 타입을 추론해줌
    (유연성)
    
    
• Miranda

2.6 1990년대 : World Wide Web 프로그래밍

 

1990년대 언어는 

 

• 응용문제를 빠르게 구현
  
  
• 실사용자가 직접 프로그래밍
  
  
• 데이터베이스를 쉽게 처리

하려는 특징이 있음

 

=> 이를 기반으로 HTML, Java, Javascript, PHP, ASP 등이 등장함

 

Java 언어 

 

C++ 기반에서 많은 구조 삭제, 일부 구조 변경, 일부 구조 추가 등으로 C++의 강력함과 유연성을 제공함
(포인터, 다중 상속과 같은 불필요하거나 위험한 기능을 제거하거나 변경함)

 

=> C++보다 규모는 작아지고, 더 간결하고, 신뢰성이 증가된 언어

 

(C/C++ 결점 보완을 통해 Web 프로그래밍으로 응용분야가 확장됨)

 

• 자료형, 클래스 제공
  
  
• 기본 자료형 : 스칼라 형(단일값)만 제공
  
  => C++ 처럼 복합 구조형은 없어서 간결하고 예측 가능한 자료 구조를 유지함
  
  
• 미리 정의된 클래스 객체로 제공 (C++와 구별)
  
  => 기본적인 데이터도 클래스 형태로 제공함 (ex. Integer)
  (C++에서 기본 형은 그냥 값으로만 존재하고 거기에 해당하는 클래스 버전은 따로 없음)
  
  
• 포인터 삭제 -> 참조형 제공
  
  => 포인터로 메모리를 직접 조작 가능한 것은 위험하고 오류가 많으므로 포인터 개념을 없애고, 대신 객체를 참조하는 참조형만 제공함 (안정성)
  
  => 포인터 - 기억장소 지시, 참조형 - 객체 지시
  
  
• 논리형 제공 (산술 연산에 사용 불가 : C/C++ 와 구별)
  
  => C/C++은 정수 0, 1을 논리값으로 썼지만, Java는 명확하게 구분
  
  (Java에서 이런 true, false는 숫자처럼 계산할 수 없음)
  
  
• 부프로그램(서브루틴) 제공 안함 -> 클래스 메소드 제공
  
  => Java의 모든 코드는 클래스 안에 있어야함
  (클래스 바깥에 독립적으로 함수 정의 불가 - 객체 지향 원칙 준수)
  
  
• 단일상속만 지원
  
  => 대신 interface를 만들어서 다중 상속의 유연함을 유지
  (Java에서 class는 하나만 상속 가능하지만 interface는 여러 개 구현 가능함)
  
  
• 동시성 제공 (synchronize) - Thread
  
  => Thread 클래스를 이용해 여러 작업을 동시에 실행할 수 있는 동시성 프로그래밍을 지원함
  
  => synchronized 키워드를 사용하면 여러 스레드가 공유 자원에 안전하게 접근하도록 제어할 수 있어 병렬 처리에 적합함
  
  
• garbage collector
  
  => C/C++ 은 메모리 해제를 직접 해야하기에 실수가 잦은데 Java는 자동으로 쓰지 않는 객체 메모리를 회수함
  
  
• 묵시적 형 변화 : 확대형만 허용 (widenning)
  
  => int 에서 long 처럼 작은 타입에서 큰 타입은 자동 형 변환이 되지만 축소형 변환은 명시적으로만 가능
  (자료 손실 위험 줄임)
  
  
• 중간 언어 제공 (이식성 증가)
  
  => Java는 소스코드를 바이트 코드라는 중간 언어로 컴파일함 (.class)
  
  => JVM 위에서 실행되므로 운영체제에 상관없이 실행 가능함
  (Write Once, Run Anywhere - WORA)
  
  
• Java applet : 클라이언트에서 실행  (현재는 보안 문제 및 모바일 웹 호환 문제로 거의 사용 X)
  
  => Java로 작성한 프로그램을 미리 업로드하고 브라우저 상에서 applet 태그로 불러올 수 있음
  (웹 브라우저 안에서 실행되는 Java 프로그램)

 

2.7 언어의 세대론과 미래

 

2000년대

 

• C# (GUI에 적합)
  
  
  • C++, Java, Delphi, Visual Basic에 기반
    
    
  • .NET 프레임워크에서 컴포넌트 SW 개발
    
    
• XSLT
  
  
  • XML 문서를 다른 형태의 마크업 언어로 변환
    
    
• JSP

 

 

 

• 4세대 언어의 특징
  
  
  • 소프트웨어의 위기 (software crisis)
    
    
  • 4세대 언어들은 데이터베이스 시스템을 위해 만들어진 명령어로 출발 에디터(editor)나 디버거(debugger), 서류작성기나 제어용 유틸리티와 같은 개발도구들과 함께 디자인 환경에 포함
    
    
  • SQL, Lotus, Delphi 등
    
    
  • 거대한 화일 처리 응용 프로그램을 몇 개 안 되는 코드로 신속하게 작성
    
    
  • 언어 설계 이론에 공헌한 바는 작지만 실용성이 큼
    
    
  • 최근의 Visual Basic, Visual C++, Power Builder 도 이 부류에 속함

 

• 명세 언어
  
  
  • 사용자가 원하는 바를 서술하면 시스템이 요구 사항을 구현해주는 언어

 

• 소프트웨어 위기 (software crisis)의 극복
  
  
  • 언어적 기술보다는 조직적인 방법으로 해결
    
    
    • 기존 코드의 재사용 증대
      
      
    • 이식성 증대
      
      
    • 문법 위주의 에디터를 사용하여 프로그래머의 생산성 높임
      
      
• 언어 설계의 미래
  
  
  • 하드웨어와 컴퓨터 구조의 발달에 의해 영향 받음
    
    
  • 새로운 언어의 출현보다는 기존 언어들을 갈고 닦아, 언어 설계에 대한 이해를 점진적으로 증가시키는 방향으로 예상됨