Programowanie imperatywne – paradygmat programowania, który opisuje proces wykonywania jako sekwencję instrukcji zmieniających stan programu. Podobnie jak tryb rozkazujący w lingwistyce wyraża żądania jakichś czynności do wykonania. Programy imperatywne składają się z ciągu komend do wykonania przez komputer. Rozszerzeniem (w sensie wbudowanych funkcji) oraz rodzajem (w sensie paradygmatu) programowania imperatywnego jest programowanie proceduralne.
Programowanie imperatywne różni się od funkcyjnego czy też programowania logicznego. W tamtych paradygmatach nie istnieje pojęcie instrukcji; kładą one bardziej nacisk na to, co ma zostać wykonane, natomiast nie w jaki sposób, co ma miejsce w przypadku programowania proceduralnego.
Przegląd
Niemal każdy sprzęt komputerowy pracuje w sposób imperatywny. Został on zaprojektowany do wykonywania kodu maszynowego, napisanego właśnie w stylu imperatywnym. Z tego niskopoziomowego punktu widzenia, stanem programu jest zawartość pamięci komputera, a instrukcjami są komendy składające się na kod maszynowy. Bardziej wysokopoziomowe języki używają zmiennych oraz bardziej złożonych instrukcji, lecz mimo tego nadal należą do tego samego paradygmatu. Gdyż podstawowe założenia programowania imperatywnego są bardzo podobne albo bezpośrednio odwzorowane w sprzęcie komputerowym, przeważajaca ilość dostępnych języków programowania jest imperatywna.
W językach imperatywnych da się wyróżnić wiele wspólnych elementów. Instrukcje przypisania wykonują pewne zadanie na zlokalizowanych w pamięci danych oraz odkładają tam wynik działania na potrzeby późniejszych operacji. Języki wysokopoziomowe dopuszczają dodatkowo wykonywanie bardziej złożonych wyrażeń składających się z operacji arytmetycznych oraz całych funkcji. Instrukcje pętli dopuszczają wielokrotne wykonanie tego samego kodu - w zależności od potrzeb, "wielokrotność" może oznaczać pewną określoną z góry ilość powtórzeń albo wykonywanie do czasu spełnienia pewnych warunków. Instrukcje warunkowe wykonują pewien blok kodu tylko wtedy, kiedy spełniony jest określony warunek. W przeciwnym razie blok ten jest pomijany podczas wykonywania. Języki imperatywne zezwalają też na przekazanie sterowania do całkowicie innej części programu. Realizowane jest to poprzez bezwarunkowy skok zwany "goto" oraz wywołanie podprogramu (procedury).
Historia
Najwcześniejszymi językami imperatywnymi był kod maszynowy pierwotnych komputerów. Istniejące w nich zestawy komend były bardzo proste albo nawet prymitywne - da się je było bardzo prosto zaimplementować po stronie sprzętowej, lecz pisanie przy ich pomocy bardziej złożonych programów było niezwykle trudne. Zaprojektowany przez Johna Backusa z IBM język FORTRAN był pierwszym ważniejszym projektem usuwającym niedogodności płynące z pisania bezpośrednio w kodzie maszynowym. Był to język kompilowany umożliwiający stosowanie nazywanych zmiennych, złożonych wyrażeń, procedur oraz wielu innych struktur typowych dla współczesnego imperatywnego języka programowania. Następne dwie dekady to burzliwy rozwój takich języków. Pod koniec lat pięćdziesiątych oraz sześćdziesiątych stworzono ALGOL, umożliwiający jeszcze łatwiejsze programowanie algorytmów matematycznych, a nawet występował jako podstawowy język poniektórych systemów operacyjnych. COBOL (1960) oraz BASIC były projektami posiadającymi składnię zbliżoną wyglądem do normalnego języka angielskiego. W latach siedemdziesiątych powstały dwa najpowszechniej stosowane języki imperatywne: Pascal autorstwa Niklausa Wirtha oraz C zbudowany przez Dennisa Ritchie, kiedy pracował w Bell Laboratories. Wirth rozpoczął później prace nad Modula-2, Modula-3 oraz Oberonem. Na potrzeby Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych Jean Ichbiah oraz zespół inżynierów z Honeywell stworzyli język Ada w 1974, jednak prace nad kompletną specyfikacją trwały aż do 1983 roku.
Od lat osiemdziesiątych datuje się gwałtowny wzrost zainteresowania językami zorientowanymi obiektowo. W swych podstawach nadal miały one charakter imperatywny, lecz dodawały wsparcie dla obiektów. W 1980 roku Xerox Palo Alto Research Center wypuściło na rynek Smalltalk-80, pierwotnie sformułowanego 11 lat wcześniej przez Alana Kaya. Bjarne Stroustrup, bazując na koncepcji pierwszego obiektowego języka na świecie, Simula, wprowadził obiektowość do języka C, tworząc C++, którego pierwsza implementacja powstała w 1985 roku. W latach dziewięćdziesiątych powstał cały szereg imperatywno-obiektowych języków:
Przykładowe języki
Kanonicznymi przykładami imperatywnych języków programowania są FORTRAN oraz ALGOL. Wielu zalicza do nich także Pascala, C oraz Adę.
Sprawdź też