Dnes si popíšeme další programovací jazyk, který byl používán nejenom na Západě, ale i v zemích RVHP, samozřejmě včetně SSSR. Byl vytvořen v Bellových laboratořích v průběhu let 1962 až 1967, se nazývá SNOBOL. Jedná se o jazyk specializovaný na zpracování textových dat, ale používal se i v jiných oborech.
1. Programovací jazyk SNOBOL a Bellovy laboratoře
3. Základy programování v jazyku SNOBOL
Bellovy laboratoře jsou v oblasti elektroniky a samozřejmě taktéž informatiky velmi známou institucí. Právě v Bellových laboratořích byl zkonstruován první tranzistor (William Shockley, Gerald Pearson, John Bardeen, Walter Brattain), vytvořena první verze dodnes široce používaného programovacího jazyka C (Dennis Ritchie) a v neposlední řadě taktéž funkční prototyp operačního systému UNIX (Ken Thompson, Dennis Ritchie, Brian Kernighan, Douglas McIlroy, Joe Ossanna a další). Kromě těchto známých projektů, z nichž například vynález tranzistoru byl odměněn Nobelovou cenou, však v Bellových laboratořích vzniklo i poměrně velké množství dalších více či méně úspěšných projektů. Jedním z těchto poněkud méně známých projektů je i programovací jazyk SNOBOL, který byl v Bellových laboratořích vyvíjen v průběhu let 1962 až 1967. Jeho autory jsou David J. Farber, Ralph E. Griswold a Ivan P. Polonsky.
Obrázek 1: Replika prvního tranzistoru vytvořeného týmem vedeným Williamem Shockleym v Bellových laboratořích.
První verze jazyka SNOBOL byla implementována na počítačích IBM 7090 (viz též pátou část tohoto seriálu, ve které jsme si stručně popsali celou řadu IBM 7000), v pozdější době však došlo k jeho rozšíření i na velké množství dalších počítačových architektur, například IBM System/360, PDP-10, UNIVAC 1108, GE 635, CDC 3600, CDC 6000, Atlas 2 a později též samozřejmě na osobní počítače (jedna z rozšiřujících variant tohoto jazyka nejenom pro PC se jmenuje SPITBOL). Jak již bylo zmíněno v perexu článku, používal se tento programovací jazyk poměrně intenzivně i v zemích RVHP, včetně SSSR, kde vzniklo několik implementací SNOBOLU 4. Tento jazyk je určený především pro zpracování textových dat, čemuž ostatně odpovídá i jeho název: zkratka SNOBOL značí StriNg Oriented SymBOlic Language. Zpracování textových dat (rozpoznání vzorů atd.) je podřízena syntaxe i sémantika tohoto programovacího jazyka. Kromě zpracování řetězců lze tento jazyk použít i pro manipulaci se symboly, podobně jako například programovací jazyk LISP. Některé z možností tohoto jazyka si ukážeme v následujících kapitolách.
Obrázek 2: Učebnice SNOBOLu, kterou napsali mj. i dva z autorů tohoto z dnešního pohledu poněkud zvláštního jazyka.
Syntaxe programovacího jazyka SNOBOL je velmi jednoduchá, protože tento jazyk ve své základní podobě neobsahuje žádné podmíněné příkazy, programové smyčky ani jiné jazykové konstrukce známé z jiných (strukturovaných) jazyků. Namísto toho se struktura programů nejvíce podobá zápisu stavů a přechodů konečného automatu, což je ostatně při zpracovávání řetězců (či jiných dat) jeden ze základních nástrojů prakticky každého programátora. Nejprve si popišme základní syntaxi programovacího jazyka SNOBOL. Na každém programovém řádku se může nacházet až pět bloků, z nichž žádný není povinný:
V případě, že se neprovádí vyhledávání řetězců podle zadaného vzoru, ani náhrada části řetězců za jiné řetězce, obsahuje programový řádek pouze trojici bloků:
Nepovinné návěští (cíl skoku) je od příkazu odděleno mezerou, podmíněné či nepodmíněné odkazy jsou od příkazu odděleny dvojtečkou. V programech je možné používat běžné aritmetické výrazy (jejich části se od sebe musí oddělovat mezerou), proměnné (s automatickými konverzemi mezi celočíselným typem, reálným číslem a řetězcem) i některé speciální proměnné, jejichž použití ve skutečnosti vede k zavolání nějaké funkce operačního systému. Mezi speciální proměnné patří OUTPUT (standardní výstup) a INPUT (standardní vstup). Přiřazení nějaké hodnoty do proměnné OUTPUT způsobí její tisk na standardní výstup, naopak čtení z proměnné INPUT odpovídá načtení řetězce ze standardního vstupu (pojmy „standardní vstup“ a „standardní výstup“ nemusí odpovídat tomu, co si pod těmito souslovími představujeme v Unixu, neboť SNOBOL se používá na velkém množství různých platforem, které mají vstupně/výstupní část řešenou odlišným způsobem).
Obrázek 3: Další učebnice SNOBOLu, opět napsaná jedním z autorů tohoto jazyka.
S využitím speciální proměnné OUTPUT je možné klasický program typu „Hello World“ zapsat ve SNOBOLu následujícím způsobem:
OUTPUT = 'Hello World' END
Jak jsme si již řekli v předchozí kapitole, lze načítání dat (řetězců) ze standardního vstupu provést jednoduše čtením „hodnoty“ proměnné INPUT (povšimněte si, jakým způsobem lze na výstupu spojit dva řetězce):
OUTPUT = "Your name? "
NAME = INPUT
OUTPUT = "Hello " NAME
END
V programovacím jazyce SNOBOL je možné používat i aritmetické výrazy, ovšem musíme si dát pozor na to, že jednotlivé operátory musí být od operandů odděleny alespoň jednou mezerou (což na druhou stranu vede k větší čitelnosti programů):
X = 3 * (1 + 2)
Y = 2 * X / (X + 1)
OUTPUT = "Result: " Y
END
V předchozích dvou demonstračních programech se jednotlivé příkazy postupně prováděly jeden po druhém, ovšem v reálných aplikacích je zapotřebí používat nějakou formu větvení či smyček. Tyto činnosti je možné ve SNOBOLu implementovat pomocí nepodmíněných či podmíněných skoků. Za každý příkaz lze (po nezbytné dvojtečce) uvést jeden či více odkazů na jiné příkazy, přesněji řečeno na jejich návěští (label). Překladač rozeznává čtyři typy odkazů, z nichž první představuje skok provedený vždy (jedná se o nepodmíněný skok) a další tři typy odkazů představují podmíněné skoky nebo jejich kombinaci:
| Forma zápisu | Význam |
|---|---|
| :(label) | skok provedený vždy |
| :S(label) | skok provedený v případě, že příkaz skončil úspěšně |
| :F(label) | skok provedený v případě neúspěšného provedení příkazu |
| :S(label1) F(label2) | dvojice skoků – kombinace předchozích dvou možností |
Důležité je, že všechny příkazy mohou ve SNOBOLu skončit úspěšně či neúspěšně. Například čtení ze standardního vstupu přes proměnnou INPUT může skončit neúspěchem v případě, že uživatel ukončil vstup dat, což se v Unixu provede klávesovou zkratkou CTRL+D (v DOSu CTRL+Z) atd. Pomocí podmíněných a nepodmíněných skoků lze vytvářet složitější programy, například postupné načítání řádků ze standardního vstupu až do doby, kdy uživatel vstup dat ukončí některou z výše uvedených klávesových zkratek (v programu je použit jak nepodmíněný skok na návěští ASK, tak i skok podmíněný na návěští DONE):
ASK
OUTPUT = "Your name? "
NAME = INPUT :F(DONE)
OUTPUT = "Hello " NAME :(ASK)
DONE
OUTPUT = "Finished"
END
Další jednoduchý program, v němž je ukázáno použití proměnných a aritmetických výrazů, opisuje na standardní výstup řetězce, které přečetl ze standardního vstupu a na závěr ještě vypíše celkový počet zpracovaných textových řádků, například „THERE WERE 42 LINES“:
N = 0
COPY OUTPUT = INPUT :F(DONE)
N = N + 1 :(COPY)
DONE OUTPUT = 'THERE WERE ' N ' LINES'
END
Následující program taktéž opisuje standardní vstup na standardní výstup, navíc však před každý řádek vypíše jeho délku oddělenou od zbytku řádku jednou mezerou:
LOOP S = TRIM(INPUT) :F(END)
OUTPUT = SIZE(S) ' ' S :(LOOP)
END
Jednodušší obdoba utility wc, která spočte jak celkový počet řádků, tak i počet znaků na všech řádcích:
CHARS = 0
LINES = 0
NEXTL CHARS = CHARS + SIZE(INPUT) :F(DONE)
LINES = LINES + 1 :(NEXTL)
DONE OUTPUT = CHARS ' characters'
OUTPUT = +LINES ' lines read'
END
Obrázek 4: Učebnice SNOBOLu potřetí.
Programovací jazyk SNOBOL umožňuje ve svých novějších verzích (SNOBOL 4) snadnou práci s poli a tabulkami. Pole se vytváří pomocí příkazu ARRAY, jemuž lze jako parametr předat rozměry všech jeho dimenzí. Přístup k prvkům polí se provádí, jak je tomu zvykem u většiny dnešních programovacích jazyků, zápisem indexu (či indexů) do hranatých závorek, popř. lze použít i závorky úhlové. V následujících příkladech je vytvořeno jednodimenzionální pole SEZNAM a dvoudimenzionální pole pojmenované POLE. Následně je do jednoho prvku pole přiřazena hodnota, přičemž SNOBOL nerozlišuje typ hodnoty, která se do pole přidává, což znamená, že například některé prvky pole mohou být řetězci, jiné prvky celočíselnými hodnotami a zbylé prvky reálnými čísly:
SEZNAM = ARRAY('42')
POLE = ARRAY('12,3')
SEZNAM[2] = 'POKUS'
SEZNAM<2> = 'POKUS'
POLE[2,3] = 1234
Pod pojmem „tabulky“ se ve SNOBOLu skrývají asociativní pole známé také pod názvem hešovací mapy, tedy datové struktury, se kterými se můžeme setkat prakticky ve všech současných mainstreamových programovacích jazycích. Celkový počet prvků není v tabulkách konstantní tak, jako je tomu u polí, což znamená, že počet prvků uložených v tabulce se může v průběhu provádění programu zvětšovat nebo i zmenšovat. Navíc se kromě celočíselných indexů mohou jako selektory použít i další hodnoty, především řetězce. Tímto způsobem se ve SNOBOLu vytváří například obdoby záznamů (struktur), viz následující příklad:
AUTOMOBIL = TABLE() AUTOMOBIL['ZNACKA']='TRABANT' AUTOMOBIL['TYP']=601 AUTOMOBIL['BARVA']='SEDIVA' AUTOMOBIL['VYKON_HP']=26 AUTOMOBIL['VYBAVA']'='de Luxe'
Pro převod polí na tabulky a naopak se používá funkce CONVERT:
X = CONVERT(AUTOMOBIL, 'ARRAY') Y = CONVERT(POLE, 'TABLE')
Obrázek 5: Další literatura o SNOBOLu, jejíž titul naznačuje, ve kterých oblastech se tento programovací jazyk taktéž používal.
V následující části seriálu o historii výpočetní techniky se opět budeme věnovat programovacím jazykům používaným v historii i v současnosti. Příště dokončíme popis programovacího jazyka SNOBOL (vysvětlíme si vyhledávání vzorů a nahrazování v řetězcích, což je nejdůležitější součást tohoto jazyka) a poté se již zaměříme především na programovací jazyk, který (spolu s programovacím jazykem C) snad nejvíce ovlivnil celou informatiku, a to jak v teoretické, tak i praktické rovině. Jedná se o jazyk LISP, který sice byl vytvořen již v roce 1958 (jedná se tedy o jeden z nejstarších vyšších programovacích jazyků vůbec), ovšem mnohé jeho dialekty se používají dodnes, tj. tento jazyk „žije“ již více než 50 let. V minulosti byl tento programovací jazyk tak oblíbený, že pro něj některé firmy, například Symbolics či BBN, vytvářely i specializované počítače, jejichž popisem se taktéž budeme v dalších částech tohoto seriálu zabývat.
Obrázek 6: Jedna z architektur počítačů specializovaných na vývoj v LISPu.
