Сценарный язык

Сценарный^[1] язык (язык сценариев, скриптовой язык; англ. scripting language) — высокоуровневый язык сценариев (англ. script) — кратких описаний действий, выполняемых системой. Разница между программами и сценариями довольно размыта. Сценарий — это программа, имеющая дело с готовыми программными компонентами^[2], которые, однажды загруженные, в своей работе не зависят от дальнейшего наличия / отсутствия подключения к Сети.

Согласно Джону Устерхауту, автору языка Tcl, высокоуровневые языки можно разделить на языки системного программирования (англ. system programming languages) и сценарные языки (англ. scripting languages). Последние он также назвал склеивающими языками (англ. glue languages) или языками системной интеграции (англ. system integration languages). Сценарии обычно интерпретируются, а не компилируются^[3], хотя сценарные языки программирования один за другим обзаводятся JIT-компиляторами^[4]^[5]^[6].

В более узком смысле под скриптовым языком может пониматься специализированный язык для расширения возможностей командной оболочки или текстового редактора и средств администрирования операционных систем^[7].

КлассификацияПравить

Языки программирования вообще и сценарные языки в частности могут быть классифицированы множеством различных способов.

В плане быстродействия скриптовые языки можно разделить на языки динамического разбора (sh, COMMAND.COM) и предварительно компилируемые (Perl). Языки динамического разбора считывают инструкции из файла программы минимально требующимися блоками, и исполняют эти блоки, не читая дальнейший код. Предкомпилируемые языки транслируют всю программу в байт-код и затем исполняют его. Некоторые скриптовые языки имеют возможность компиляции программы «на лету» в машинный код (т. н. JIT-компиляция).

По применению языки можно грубо разделить на три типа^[8]:

командно-сценарные;
прикладные сценарные;
универсальные сценарные.

Командно-сценарные языкиПравить

Появились ещё в 1960-х годах для управления заданиями в операционных системах. Из языков того времени наиболее известен JCL для OS/360. В этот класс входят языки пакетной обработки (англ. batch language) и языки командных оболочек, например sh, csh для Unix. Эти языки чаще всего используются в пакетном режиме обработки^[8].

Например, язык AppleScript операционной системы MacOS имеет редактор Script Editor, который позволяет записывать действия по мере их выполнения пользователем в системе в файл сценария (текстовый файл) и оформлять в виде исполняемой программы. Такой подход позволяет составлять простейшие сценарии непрограммирующим пользователем^[9].

Встроенные (прикладные сценарные) языкиПравить

Сценарные языки этого типа начали появляться в 1980-е годы, когда на промышленных персональных компьютерах стало возможным интерактивное общение с ОС. В клиент-серверной архитектуре такие языки работали в клиентской части программного обеспечения^[8].

AutoLISP
ECMAScript и его диалекты (JScript, JavaScript, ActionScript)^[8]
Emacs Lisp
ERM
Game Maker Language
LotusScript^[8]
Lua
MQL4 script
UnrealScript
VBA
Встроенный язык программирования 1С:Предприятие

Языки общего назначенияПравить

Этот тип сценарных языков наиболее известен (особенно в применении к веб-программированию). Языки этого типа стали возникать с 1990-х годов^[8].

Tcl (Tool command language)
Lua
Perl
PHP
Python
REBOL
Ruby
JavaScript

Следует заметить, что многие языки этой категории имеют более широкое применение, чем в качестве просто языков сценариев, например JavaScript, который в некоторых случаях может выполняться на сервере.

КритикаПравить

Создатель Java Джеймс Гослинг отвёл динамическим языкам программирования (упомянув PHP и Ruby) роль сценарных языков, генерирующих веб-страницы, но непригодных для применения в более широкой нише приложений из-за проблем с масштабируемостью и производительностью^[10]. Приверженцы динамических языков не оставили критику без ответа по всем пунктам, в частности о его старании представить современные динамические языки всего лишь «сценарными»^[11].

Плагины и скриптыПравить

Для написания пользовательских расширений могут использоваться как скрипты (в терминологии некоторых программ «макросы»), так и плагины (независимые модули, написанные на компилируемых языках; в некоторых программах они могут называться «утилитами», «экспортёрами», «драйверами»).

Скриптовый язык удобен в следующих случаях:

Если нужно обеспечить программируемость без риска дестабилизировать систему. Так как, в отличие от плагинов, скрипты интерпретируются, а не компилируются, неправильно написанный скрипт выведет диагностическое сообщение, а не приведёт к системному краху. Контрпримером могут служить, например, JVM и CLR, причём если первая была разработана из соображений переносимости кода (безопасность — побочный эффект), то вторая — именно из соображений безопасности.
Если важен выразительный код.
- Во-первых, чем сложнее система, тем больше кода приходится писать «потому, что это нужно». Скрипт может перенести часть подобного шаблонного кода (инициализация, уничтожение, межпоточная синхронизация и т. д.) в среду исполнения скриптов.
- Во-вторых, в скриптовом языке может быть совсем другая концепция программирования, чем в основной программе — например, игра может быть монолитным однопоточным приложением, в то время как управляющие персонажами скрипты выполняются параллельно или как сопрограммы. Такой подход хорош с точки зрения масштабируемости системы (сценарии не зависят от реализации процедур, пишутся гораздо быстрее и легче отлаживаются), но не очень хорош с точки зрения качества кода, поскольку неизбежно приводит к его дублированию.
  - Гораздо более рациональным подходом является создание файлов ресурсов (как вариант, xml-файлов, структур, баз данных), описывающих поведение «по существу» (в декларативном стиле), как это делается с другими свойствами внутриигровых объектов (текстуры, модели, эффекты, звуки).
- В-третьих, скриптовый язык имеет собственный проблемно-ориентированный набор команд, и одна строка скрипта может делать то же, что несколько десятков строк на традиционном языке. Однако стоит заметить, что бо́льшая выразительность кода на сценарных языках является следствием их ограниченности и/или новизны и сравнивать C (1970-е) и PHP (1990-е) и/или Fortran (1950-е) и Python (1990-е) неуместно.
Скрипты известны низким порогом вхождения, на скриптовом языке может писать даже низкоквалифицированный программист. Это одновременно и плюс, и минус. С одной стороны, это позволяет нанимать дешёвую рабочую силу (освобождать специалистов от рутинной работы и повышать скорость разработки экстенсивно), а с другой критически снижает производительность и надёжность (из-за ориентированности обучения таким языкам на решение конкретных задач, а не на понимание сущности производимых действий).
- Проблема высокого порога вхождения возникает, в основном, в языках с избыточным синтаксисом (C++, C#) и может быть полностью решена лишь отказом от них в пользу более удачных (что, разумеется, далеко не всегда возможно). В этом случае скрипты выполняют роль паллиатива. Собственно, они и возникли когда масштабируемость Си-подобных языков стала недостаточной для повседневной работы и порог вхождения новичков в отрасль резко возрос.
- Проблема большого количества рутины, вообще говоря, неразрешима, но в большинстве случаев может быть сглажена более надёжными дополнительными средствами, например, автоматической кодогенерацией.
Если требуется кроссплатформенность. Например, JavaScript — его исполняют браузеры под самыми разными ОС.
- Проблема с кроссплатформенностью напрямую вытекает из стандарта языка: стандарт Си, например, указывает «sizeOf (short) <= sizeOf (int) <= sizeOf (long)», но не указывает какую именно разрядность они должны иметь (эту проблему решают прикладные библиотеки, например, Glib). Современные не-сценарные языки (Java, C#, Haskell) этой проблемы полностью лишены именно по причине хорошей стандартизации.
Скриптовые языки применяются для написания программ, не требующих оптимальности и быстроты исполнения. Из-за простоты на них часто пишутся небольшие одноразовые («проблемные») программы.
- Многие скриптовые языки общего назначения работают достаточно медленно, поэтому их часто используют только в сочетании со сторонними библиотеками (например, NumPy в сочетании с Python).
  - Это не очень хороший пример, поскольку NumPy основывается на старой фортрановской библиотеке MATHLAB, код которой, хоть и проверен временем, начинает неизбежно «гнить» — писался он под крайне примитивные однопоточные компьютеры с другими узкими местами (и хотя это компенсируется оптимизирующими компиляторами и распараллеливанием на уровне ОС, производительность постепенно снижается).
- Более правильный пример: язык Lua является классическим встраиваемым языком сценариев общего назначения, для его работы достаточно минимальной реализации Си (везде, где есть Си, может работать и Lua).
- Также скриптовые языки хороши для визуализации данных: создания сложных графиков и презентаций, а также простых программ (например, Python используется в графических оболочках Gnome и Cinnamon для создания апплетов и небольших настроечных утилит).

У плагинов также есть важные преимущества.

Готовые программы, оттранслированные в машинный код, выполняются значительно быстрее скриптов, которые интерпретируются из исходного кода динамически при каждом исполнении. Большинство программ переносимы на уровне исходного кода и могут быть выполнены интерпретатором соответствующего языка подобно скриптам. Использование же байт-кода (Java, C#, LLVM) позволяет хранить, переносить и исполнять программы более эффективным образом, нежели скрипты.
- JIT-компиляция также позволяет оптимизировать общий код под конкретную платформу (в перспективе, под конкретное семейство процессоров и имеющееся оборудование).
Полный доступ к любому аппаратному обеспечению или ресурсу ОС (в скриптовом языке для этого должен существовать специальный API, написанный на компилируемом языке). Плагины, работающие с аппаратным обеспечением, традиционно называют драйверами.
Если предполагается интенсивный обмен данными между основной программой и пользовательским расширением, для плагина его обеспечить проще.
Для компилируемых языков программирования характерно использование сильной статической системы типов, которая позволяет эффективно отлавливать ошибки и лучше оптимизировать код. Использование же в современных скриптах динамической типизации обусловлено скорее техническими особенностями реализации и историческими причинами. Также у статически типизированных языков есть потенциал для роста, а именно, переход с традиционной мономорфной типизации на полиморфную. Расширения мономорфизма в современных Си-подобных языках (перегрузка, ad-hoc-полиморфизм) и полиморфизм подтипов, а также параметрический полиморфизм и классы типов в экспериментальных языках (например, Haskell) сценарным языкам недоступен (статическая типизация во время исполнения скрипта приведёт к существенной потере производительности).

ПримечанияПравить

↑ A. B. Makar, K. E. McMartin, M. Palese, T. R. Tephly. Formate assay in body fluids: application in methanol poisoning // Biochemical Medicine. — 1975-06. — Т. 13, вып. 2. — С. 117–126. — ISSN 0006-2944. — doi:10.1016/0006-2944(75)90147-7.
↑ Сузи Р. Сценарные языки: Python. «Мир ПК», 9, 2001 (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 17 января 2013 года.
↑ Ousterhout, 1998.
↑ LuaJIT (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 2 октября 2012 года.
↑ PyPy (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 12 мая 2008 года.
↑ Joab Jackson (IDG News Service), Facebook releases a PHP just-in-time compiler (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 11 июня 2012 года.
↑ Денисов Ю. А., Программирование для гуманитариев, 12. Лекция: Представление грамматик, интуит.ру
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ Богатырев, 2001.
↑ Трофимов, Трофимова, 1997.
↑ James Gosling: «Java Is Under No Serious Threat From PHP, Ruby or C#» (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 24 октября 2012 года.
↑ Ryan Tomayko, Gosling Didn’t Get The Memo (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 18 января 2012 года.

ЛитератураПравить

Богатырев Р. Природа и эволюция сценарных языков (рус.) // Мир ПК. — 2001. — № 11.
Ousterhout J. Scripting: Higher-Level Programming for the 21st Century (англ.) // IEEE Computer. — 1998. — Vol. 31, no. 3. — P. 23—30.
Георгиев В.О., Еникеев А.И. Сценарный подход в создании диалоговых систем // Программные продукты и системы. — 1991. — № 3.
Трофимов М. И., Трофимова М. П. В поисках компьютерного эсперанто // Открытые системы. — 1997. — № 3.

СсылкиПравить

Lynn Greiner, Q&A: The state of the scripting universe: Scripting languages are becoming more popular, www.computerworld.com, 2008

[1] A. B. Makar, K. E. McMartin, M. Palese, T. R. Tephly. Formate assay in body fluids: application in methanol poisoning // Biochemical Medicine. — 1975-06. — Т. 13, вып. 2. — С. 117–126. — ISSN 0006-2944. — doi:10.1016/0006-2944(75)90147-7.

[2] Сузи Р. Сценарные языки: Python. «Мир ПК», 9, 2001 (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 17 января 2013 года.

[_8326e1fef8745be0-3] Ousterhout, 1998.

[4] LuaJIT (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 2 октября 2012 года.

[5] PyPy (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 12 мая 2008 года.

[6] Joab Jackson (IDG News Service), Facebook releases a PHP just-in-time compiler (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 11 июня 2012 года.

[7] Денисов Ю. А., Программирование для гуманитариев, 12. Лекция: Представление грамматик, интуит.ру

[_6073eaa3d6e52041-8] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ Богатырев, 2001.

[_3263a6039630be37-9] Трофимов, Трофимова, 1997.

[10] James Gosling: «Java Is Under No Serious Threat From PHP, Ruby or C#» (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 24 октября 2012 года.

[11] Ryan Tomayko, Gosling Didn’t Get The Memo (неопр.). Дата обращения: 9 октября 2012. Архивировано 18 января 2012 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]