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Vorab – diese Programmiersprachen wurden aus einem wichtigen Grund entwickelt:

Computer und Menschen sprechen unterschiedliche Sprachen. Während die Sprachen der Menschen aus umfangreichen Alphabeten bestehen, besteht das Alphabet eines Computers nur aus Eins (1) und Null (0). Wie es auch unter uns Menschen unterschiedliche Sprachen und Dialekte gibt, mit denen wir uns untereinander verständigen, haben wir für das Programmieren eines Computers Sprachen entwickelt, die es uns erlauben in einer für uns Menschen verständlichen Form Programmcode zu verfassen.

Die Informatik ist die Welt der Einsen und Nullen, eine binäre Welt. Ein Computer arbeitet ausschließlich mit diesen Werten: einzelnen Bits (1 oder 0), in Blöcken von 8 Bits auch als Bytes bekannt. In den Anfangstagen war das die Art und Weise wie programmiert wurde. In Form von Binärcode auf Lochkarten.

Der Mensch ist nun nicht so gut darin ausschließlich mit binären Zahlen zu arbeiten wie ein Computer. Stell dir vor, dein Programm, das du schreibst, wäre eine reine Aneinanderreihung von 0 und 1. Das zu verstehen und Fehler zu erkennen wäre sehr schwierig.

Der erste Ansatz, das einfacher zu machen, war Assembler-Code. Einzelne Bit-Folgen, welche für bestimmte Befehle auf der CPU stehen, wurden mit Namen versehen. Dies ermöglichte Programme wie das folgende “Hallo Welt” Beispiel zu erstellen (Alles hinter den Strichpunkten (;) ist ein Kommentar, also nur für uns Menschen. Der Computer ignoriert diese).

Assembler Beispiel

Diese Art von Programmiersprache ist auf einen bestimmten Computer (bzw. dessen Prozessor) ausgelegt und funktioniert auch nur dort. Stell dir das vor wie einen Dialekt oder unterschiedliche Fremdsprachen. Jeder Typ von CPU (auch Hauptprozessor) spricht seinen eigenen Dialekt.

Assembler ist immer noch sehr schwer zu verstehen, aber auf jeden Fall besser lesbar, reiner Binärcode. Programme in Assembler zu schreiben ist aber immer noch sehr aufwendig. Vor allem sieht ein in Assembler geschriebenes Programm für verschiedene Prozessoren von handelsüblichen PCs oder aus dem mobilen Bereich (wie Smartphones oder Tablets) komplett anders aus.

Um Programme einfacher zwischen unterschiedlichen Systemen tauschen zu können, wurden dann bald erste, so genannte höhere Programmiersprachen, entwickelt. Zu den ersten zählen Sprachen wie FORTRAN oder LISP, die auch heute noch in bestimmten Bereichen oder in moderneren Varianten im Einsatz sind. Der wesentlichste Unterschied zwischen Assembler und höheren Programmiersprachen ist vor allem der, dass höhere Programmiersprachen unabhängig vom Prozessor sind. Das bedeutet, ich kann ein Programm in einer solchen Sprache schreiben und denselben Code auf unterschiedlichen Plattformen (heute wäre dies zB. der PC und das Smartphone) zum Laufen bringen.

Eine weitere dieser Sprachen ist C, der Urvater von C++, das auch heute immer noch viel verwendet wird. Im Vergleich zum vorherigen Assembler “Hallo Welt” Beispiel findest du unterhalb ein „Hallo Welt“ Programm, geschrieben in C.

C Beispiel

Diese paar Zeilen machen im Grunde dasselbe wie die fast doppelt so vielen Zeilen Code in Assembler. Du kannst es aber unabhängig von der Art des Prozessors auf unterschiedlichen Computern ausführen, ohne etwas am Code zu ändern. Dies ist möglich Dank des Compilers. Der Compiler übersetzt den Source Code (auch Quelltext) in Maschinencode. Also im Grunde wie ein Übersetzer ein Buch vom Englischen ins Deutsche übersetzt. Beim Kompilieren wird aus dem für uns Menschen verständlichen Source Code der für den Computer verständliche Binärcode erstellt.

Ein C Programm musst du auf jeder Plattform, also Art des Computers (CPU, Betriebssystem (sofern es eines gibt), etc.) neu kompilieren. Wenn du einen Windows PC hast und dort aus dem Code ein „hallo.exe“ erstellst (das, was beim Kompilieren herauskommt), kann ich das nicht auf meinem Linux Rechner ausführen. Ich kann aber den Code ganz einfach nehmen und bei mir neu kompilieren.

Um ein Programm nicht für jede Art von Computer immer neu kompilieren zu müssen, gibt es neben den kompilierten Sprachen auch interpretierte Sprachen, häufig auch Skriptsprachen genannt. Dazu zählt zum Beispiel Python. Das Prinzip ist dasselbe wie bei C: Du schreibst deinen Source Code, dieses Mal in der Programmiersprache Python: nun willst dein Programm mit anderen teilen. Anstatt es aber jetzt immer wieder neu zu kompilieren, lässt du es von einem anderen Programm, dem Interpreter, interpretieren. Das kannst du dir in etwa so vorstellen wie einen Dolmetscher, der eine Rede live in eine andere Sprache übersetzt.

Bei Java handelt es sich um eine Mischform. Java Code wird im ersten Schritt auch einmal kompiliert – wie bei C – jedoch nicht direkt in Maschinensprache, sondern in eine Zwischensprache, Bytecode genannt. Dieser Bytecode wird dann in einem Programm, der “Java virtuellen Maschine”, ausgeführt.

Wozu braucht man nun diese unterschiedlichen Arten von Programmiersprachen?

Mit neuen Programmiersprachen wird versucht, Probleme oder Einschränkungen von anderen Sprachen zu beheben. Oder ein spezielles Problem einfacher lösen zu können. C Programme sind sehr schnell, aber auch komplexer zu erstellen, da du dich als Programmierer:in um sehr vieles selbst kümmern musst. Python und Java auf der anderen Seite erlauben dir meist, mit weniger Zeilen Code dasselbe Ergebnis zu erzielen und du kannst nicht so leicht Fehler machen. Mit C++ und Java kannst du objektorientiert programmieren (mit Python auch). Das ist eine spezielle Art, wie du dein Problem mit Code beschreibst. Neben objektorientierter Programmierweise gibt es noch funktionale Programmierung (LISP oder auch mit Python möglich) oder die klassische prozedurale Programmierweise (C).

Du siehst, es gibt unterschiedliche Programmiersprachen aus unterschiedlichen Gründen. Die „beste“ gibt es dabei im Grunde nicht – solltest du dich auch schonmal gefragt haben. Jede ist auf Ihre Art für ein bestimmtes Problem besser oder schlechter geeignet. Sie alle dienen aber dazu, einem Computer zu erklären, wie er etwas machen soll. Und das aber auch für uns Menschen noch immer verständlich.

Beantwortet von Harald Schwab (BSc), Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Studienbereich angewandte Informatik der FH JOANNEUM Kapfenberg.