ПЛ/1

ПЛ/1 (PL/I, Programming Language I — «Язык программирования номер один», в русском языке произносится «пиэ́ль оди́н») — разработанный в 1964 году язык программирования, созданный для научных, инженерных и бизнес-ориентированных вычислений. Он содержит такой широкий набор синтаксических конструкций и встроенных функций, что, вероятно, не существует ни одного компилятора, поддерживающего все возможности языка ПЛ/1. ПЛ/1 поддерживает рекурсию и структурное программирование, широко применялся в обработке данных.

Основные свойства языка ПЛ/1

• Свободный синтаксис
• Ключевые слова и идентификаторы нечувствительны к регистру
• По умолчанию (в классических версиях для мейнфреймов — всегда) передача параметров по ссылке
• Поддержка сложных структур с объединениями (в терминологии языка Паскаль — записи с вариантами)
• Чрезвычайно развитая система встроенных типов данных, при этом возможность неявных преобразований между большинством из них
• Несколько видов динамического выделения памяти
• Очень обобщенные операторы со многими вариантами синтаксиса
• Строго определённая семантика управляющих конструкций (например, оператор цикла определён через эквивалентные присваивания и go to и т. д.)
• Операции с массивами
• Развитый механизм исключительных состояний
• Поддержка на уровне языка мультизадачности и асинхронного ввода-вывода
• Поддержка на уровне языка сложных методов доступа для ввода-вывода
• Очень развитый препроцессор, фактически сам являющийся подмножеством ПЛ/1

Алфавит языка

Первоначальный алфавит ПЛ/1 включал 60 символов: $ @ # A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + — * / () , . ' % ; : ¬ & | > < _ ? и пробел.

Была предусмотрена возможность работы и с более ограниченным 48-символьным алфавитом, в который не входили символы @ # ; : ¬ & | > < _ ? — вместо отсутствующих символов использовались дополнительные ключевые слова:

60 символов	:	;	||	>	>=	<	<=	¬<	¬>	¬=	¬	|	&	->
48 символов	..	,.	CAT	GT	GE	LT	LE	NL	NG	NE	NOT	OR	AND	PT

В современных версиях языка разрешено использовать также строчные латинские буквы (везде, кроме значений строк символов, строчные буквы эквивалентны прописным). Вместо символа ¬ (отрицание), отсутствующего в переносимом наборе символов, используют ~.

История ПЛ/1

ПЛ/1 был разработан в IBM как часть системы System/360. До того IBM разработала несколько несовместимых компьютеров для разных целей: одни для научных, другие — для бухгалтерских приложений. Целью System/360 была разработка единой системы совместимых компьютеров, которые заменили бы все предыдущие модели и могли бы с успехом использоваться для любых задач.

Научные и бухгалтерские программы не только использовали разные компьютеры, но ещё и писались на разных языках: научные — на Фортране, бухгалтерские — в основном на Коболе. Целью ПЛ/1 было создание языка, подходящего для обоих типов приложений. Другой целью было добавление конструкций для структурного программирования, взятых из Алгола-60, не поддерживаемых в то время ни Коболом, ни Фортраном.

Для разработки ПЛ/1 был сформирован комитет, состоящий из программистов IBM и пользователей со всех концов США. Работа комитета длилась несколько месяцев. Изначально планировалось, что ПЛ/1 будет готов к использованию к моменту запуска System/360, но это не было выполнено.

Язык изначально был назван NPL (New Programming Language — «новый язык программирования»), но эта аббревиатура уже использовалось британской Национальной физической лабораторией (National Physics Laboratory). Поэтому название изменили на ПЛ/1.

Поначалу ПЛ/1 вызвал большой энтузиазм, но оказался не так успешен, как планировалось, по следующим причинам:

• Чрезвычайная сложность языка, в значительной мере потому, что язык был разработан комитетом, пытавшимся найти соглашение и удовлетворить нужды совершенно разных пользователей (научных и банковских).
• Трудность реализации компилятора, и, как следствие, большое количество сбоев и ошибок и низкое качество первых компиляторов. Это возникало также из-за того, что ПЛ/1 содержал много почти не используемых большинством пользователей возможностей, вроде поддержки многозадачности.
• Неоптимальность скомпилированного кода, что было очень критично для математических расчётов. Поэтому ПЛ/1 не смог заменить собой Фортран. Асинхронная модификация переменных (например, в результате конструкции on error) крайне затрудняла оптимизацию.
• Компиляторы языка ПЛ/1 реализовывали различные подмножества языка, что приводило к непереносимости программ.

Хотя ПЛ/1 и не смог вытеснить Фортран и КОБОЛ (или даже сравниться с ними по популярности), тем не менее, он широко использовался во второй половине 1960-х и в 1970-х годах, особенно для бухгалтерских приложений, в основном из-за отсутствия в то время лучшей альтернативы. Как Фортран, так и КОБОЛ были бедны по своим возможностям даже для задач того времени. ПЛ/1, напротив, представлял богатый набор средств.

Так, проект Multics, одна из первых попыток написать ОС на языке высокого уровня, использовал EPL (Early PL) — диалект ПЛ/1, разработанный в МТИ в 1964 году. Впоследствии для Multics был реализован «настоящий» ПЛ/1. Диалект XPL был использован для создания языка HAL/S, на котором программировались компьютеры космических кораблей проекта «Шаттл». Для ещё одного подмножества — PL/C — в Корнелльском университете был создан уникальный компилятор CORC, который мог скомпилировать программу с любыми синтаксическими ошибками, путём исправления многих ошибок и преобразования оставшихся в объектный код (это свойство в значительной степени присуще также компиляторам IBM для мейнфреймов). Первая система резервирования авиабилетов, SABRE, была написана (по крайней мере, её предполагалось написать) на ПЛ/1. Ещё одним диалектом ПЛ/1 был PL/S, на котором фирма IBM написала в начале 1970-х годах операционную систему MVS. IBM до сих пор использует усовершенствованный PL/S (который ныне известен как PL/X) для работы над системами семейства z/OS для IBM System z.

На базе ПЛ/1 был разработан язык PL/M, фактически представляющий собой приблизительный аналог языка Си с синтаксисом, близким к подмножеству ПЛ/1. Компилятор языка PL/M был разработан Гари Килдаллом, когда тот работал в Intel и использовался ею для написания операционной системы CP/M и большинства программного обеспечения под CP/M и MP/M. Позже Гари Килдалл основал фирму Digital Research, которая продавала компилятор к PL/M для CP/M и MS-DOS, который сам был написан на PL/M. PL/M широко использовался для написания программного обеспечения к компьютерам, использовавшим интеловские процессоры 8080, 8085 и Z-80.

В СССР ПЛ/1 также был популярен в 1970-х и до первой половины 1990-х годов благодаря широкой распространённости ЕС ЭВМ, совместимых с мейнфреймами IBM. Кроме того, ПЛ/1 был реализован на БЭСМ-6 и Эльбрусе.

ПЛ/1 был, вероятно, первым коммерческим языком, компилятор для которого писался на компилируемом языке. (Подобные экспериментальные языки были и раньше: например, NELIAC был разработан как минимум за 5 лет до ПЛ/1).

Реализации

Хотя ПЛ/1 использовался в основном на мейнфреймах различных производителей, были также версии для операционных систем AIX, OS/2, OS/400, Windows, Unix и ряда других. В настоящее время фирма IBM предлагает компиляторы ПЛ/1 для платформ z/OS, MVS, VM, VSE, AIX, Windows, фирма Micro Focus — для платформ HP-UX, AIX, Windows, Solaris, Linux (SuSE, RedHat), фирма Fujitsu-Siemens — для платформы BS2000/OSD, фирма Kednos — для платформ OpenVMS и Tru64, фирма Stratus Technologies — для платформы VOS.

Первый компилятор PL/I (F) от IBM (как и вся OS/360) и компилятор PL/C CORC в настоящее время имеют статус свободно распространяемого программного обеспечения.

Пример программы

Test: procedure options(main);
   declare My_String char(20) varying initialize('Hello, world!');
   put skip list(My_String);
end Test;

То же самое можно написать гораздо короче:

Test: proc options (main);
  put list ('Hello, world!');
end;

Литература

• ANSI X3.53-1976 (R1998) Information Systems — Programming Language — PL/I
• ANSI X3.74-1987 (R1998) Information Systems — Programming Language — PL/I General-Purpose Subset
• ISO 6160:1979 Programming languages — PL/1
• ISO/IEC 6522:1992 Information technology — Programming languages — PL/1 general purpose subset

Ссылки

• Сергей Бобровский. ПЛ/1, пли! PC Week/RE, 1997
• PL/I в Виртуальном музее информатики
• FAQ по ПЛ/1 (англ.)
• Официальный сайт на сервере IBM (англ.)
• Компилятор Open PL/I (англ.)
• pl1gcc.sourceforge.net (англ.) — фронтэнд PL/1 для GNU Compiler Collection