프로그래밍 언어별 특징들

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주니어~중니어 레벨에서 여러 언어들을 공부하고 다뤄보다 보니깐

프로그래밍 언어는 개발을 하기 위한 기초/방법이면서, 그 언어의 컨셉에 알맞게 사용해야 하는게 올바른 사용방법이라고 생각한다

보통 이런 것들을 Best Practice / Do Not Apply Anti Pattern 이라고 부르며, 잘 이해하고 쓰기 위한 지침서라고 생각하면 된다

개발을 할때 항상 위에 키워드들을 검색해보는 습관을 기르자

잡설하고 여러 프로그래밍 언어들의 특징들에 대해서 알아보자

컴퓨터<->사용자 관점 - 수준(Level)

Low Level Language(저수준 언어)
- 컴퓨터가 직접 이해하고 실행할 수 있는 언어
- 0과 1로 이루어진 2진 코드(binary code)로 표현되며, 하드웨어 직접 제어가 가능
- 사람이 이해하고 사용하기 매우 어렵기 때문에 일반적으로 프로그래밍에 직접 사용되지 않음
  - Machine Language(기계어)
Middel Level Language(중급 언어)
- 기계어보다는 사람이 알아보기 쉬운 니모닉 기호(mnemonic symbol)를 정해 사람이 좀 더 쉽게 컴퓨터의 행동을 제어
- 어셈블리 언어는 기계어에 직접 대응하는 명령어를 사용하지만, 명령어들이 기호적인 이름(예: ADD, SUB 등)을 가지고 있어서 프로그래밍이 다소 용이
- 어셈블리 언어는 특정 CPU 아키텍처에 종속적이며, 어셈블러라는 특별한 프로그램을 사용하여 기계어로 변환되어 실행됨
- 현대에서는 고급 어셈블러가 존재해 높은 추상화를 제공
  - Assembly Language(어셈블리 언어)- x86어셈블리, ARM어셈블리, MIPS 어셈블리, MASM, TASM, FASM, NASM, YASM
High Level Language(고급 언어)
- 고급 언어는 인간의 언어와 더 유사하며, 프로그래머가 컴퓨터 하드웨어를 직접 다루는 복잡성으로부터 추상화된 언어
- 하드웨어의 세부 사항으로부터 추상화를 제공하므로, 다양한 하드웨어 플랫폼에서 작동할 수 있게 해주는 컴파일러나 인터프리터가 필요
- 메모리 주소 지정, 레지스터 사용과 같은 기본 하드웨어 구성 요소보다는 프로그래밍 논리에 더 중점을 둠
  - C, C++, C#, Java, Pascal, Python, Visual Basic

실행 방식 관점 - Compile/Interpret/Hybrid

Interpreted Language(인터프리트 언어)
- 컴파일 과정을 거치지 않고, 실행 즉시 인터프리터를 거쳐서 실행되는 프로그래밍 언어
- 실행 시마다 소스코드를 한 줄 씩 기계어로 번역하는 방식이기 때문에 실행 속도는 컴파일 언어보다 느리다
- 인터프리트 언어에 속한 종류 - 스크립트 언어
  - Script Language(스크립트 언어)
    - 스크립트 언어는 응용 소프트웨어(어플리케이션)를 제어하는 컴퓨터 프로그래밍 언어를 가리킨다
    - 대부분 인터프리터 방식으로 동작한다
    - 단일 응용프로그램으로 사용되기보다는 응용프로그램 내에서 특정 역할을 수행하는 경우가 많다
    - ex) 웹 페이지 내에 속한 자바스크립트는 웹 브라우저, 즉 클라이언트 측에서 수행된다
    - ex) 시스템에서 내부 특정 프로그램으로 동작(쉘 스크립트)
  - 인터프리트 언어
    - Python, Ruby, Bash, Perl, PHP, R, Erlang, TCL
  - 스크립트 언어
    - AppleScript, JavaScript, jQuery, JSP, PHP, ASP, Perl, Python, Ruby, VBScript, Shell Script, Groovy, Lua
Compiled Language(컴파일 언어)
- 코드가 실행되기 전 컴파일러를 거쳐서 기계어로 변환되어 실행되는 프로그래밍 언어
- 컴파일러 종류 - AOT 컴파일러, JIT 컴파일러
  - AOT(Ahead Of Time) - 프로그램으로 만들어지기 전에(실행 시간 이전에)
    - 실행 시간 이전에 전체 코드를 기계어로 바꾸는 방식. 정적 컴파일이라고도 부른다
    - 한번 기계어로 번역되면 코드를 수정할 수 없다
    - 전체 코드를 실행 전에 기계어로 바꾸기 때문에 컴파일 타임은 길다. 하지만 실행 시간은 줄어들고, 최적화를 통해 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다
    - 플랫폼에 대한 의존도가 높아질 수 있고, 유연성이 떨어질 수 있다는 단점이 존재
    - C, C++, Go, Rust, TypeScript, Object-C
  - JIT(Just In Time) - 즉시(실행 시점에)
    - 코드를 실제로 실행하는 시점에 기계어로 번역하는 방식. 동적 컴파일이라고도 부른다
    - 내부적으로 인터프리트 방식 + 컴파일 방식을 혼합하는 방식이라고 생각해도 된다
    - 실행 시점에 인터프리트 방식으로 기계어코드를 캐싱하여, 같은 함수가 여러번 불릴 때 매번 기계어코드가 생성되는 것을 방지한다
    - 런타임시에 수정된 코드로 기계어를 만들 수 있다 -> 코드 수정 가능
    - 코드를 실행 시점에 기계어로 번역하기 때문에 그 순간 컴파일 타임이 존재하여 초기 실행 시간이 느려질 수 있다
    - Java, C#, Python
Hybrid Language(하이브리드 언어)
- 컴파일방식과 인터프리트 방식을 둘 다 혼용하는 방식
- Virtual Machine(Java, Python)에서 인터프리트 되거나 JIT 컴파일을 통해 실행됨
- Dart 언어의 경우 개발모드일때는 JIT컴파일을, 배포모드일때는 AOT컴파일을 진행할 수 있다. 또한 Dart VM을 통해 코드를 인터프리트 할 수도 있다
  - Java(JVM), C#(.NET), Python(PVM/PyPy), V8(JavaScript Engine), Dart

발상/시각 관점(패러다임) - Paradigm

Imperative(명령형) - 코드가 실행 흐름과 상태 변경을 직접 제어
- Procedural(절차적)
  루틴, 서브루틴 또는 함수의 집합으로 프로그램을 구성하는 방식
  - C, Pascal
- Object-Oriented(객체지향)
  데이터와 기능을 객체로 캡슐화하여 프로그램을 구성하는 방식
  - C++, Java, C#, Python
Declarative(선언형) - 코드가 원하는 결과의 속성을 선언하지만, 직접 계산하는 방법은 명시하지 않음, SQL도 여기 포함
- Functional(함수형)
  순수 함수와 불변성을 중시하며, 사이드 이펙트를 최소화하는 방식
  - Kotlin, Scala, Haskell, Erlang
- Logic(논리형)
  논리적인 명제와 규칙을 바탕으로 문제를 해결하는 방식
  - Prolog
- Reactive(반응형)
  데이터 흐름과 변화의 전파에 중점을 두어, 비동기 데이터 스트림을 통해 프로그램의 동작을 정의
  - RxJava, RxJS, Rx.NET
ETC - ET Cetra(기타, 확장)
- Event-Driven(이벤트 중심)
  이벤트(사용자 액션, 시스템 메시지 등)에 반응하여 코드를 실행하는 방식
  - JavaScript, Node.Js
- Parallel(병렬)
  계산 작업을 동시에 실행하기 위해 여러 프로세서를 사용하는 방식
  - CUDA
- Meta(메타)
  코드가 다른 코드를 생성, 수정, 조사하는 기법
  - Java, Python, Go, Lisp
- Component-Based(컴포넌트 기반)
  재사용 가능한 컴포넌트(소프트웨어 모듈)를 사용하여 애플리케이션을 구축하는 방식
  - React, Vue, Angular
- DSL(도메인 특화)
  특정 문제 영역을 대상으로 하는 프로그래밍 언어들
  - MarkUp(HTML, XML, Markdown), Style Sheet(CSS)

자료형 결정 시점 관점 - Type Decision Time

Static Typing(정적 타입)
- 컴파일 시에 타입을 검사 - 타입 관련 오류를 미리 감지할 수 있어 안정성이 높음
- 성능 최적화 - 컴파일러가 타입 정보를 사용하여 최적화할 수 있어서, 실행 시간 성능이 향상될 수 있음
- 복잡성 - 모든 변수에 대해 타입을 지정해야 하기 때문에 코드가 더 길어지고 복잡해질 수 있는 가능성
- 유연성 부족 - 한 변수에 한 타입만 할당할 수 있으므로, 동적으로 타입을 변경하는 것이 어려움
  - C, C++, Java
Dynamic Typing(동적 타입)
- 런타입 시에 타입을 검사 - 프로그램이 실행되는 도중에 변수의 타입을 결정하고 검사
- 유연성 - 변수에 다양한 타입의 값이 할당될 수 있어, 유연한 프로그래밍이 가능
- 런타임 에러 - 컴파일 시점에 타입 불일치를 감지할 수 없기 때문에 런타임 에러가 발생할 가능성이 높다
- 성능 비최적화 - 런타임시에 타입을 확인해야 하기 때문에 성능이 상대적으로 느릴 수 있음
  - Python, JavaScript

타입 안정성 관점 - Type Safety

Strong/Weak의 Definition(정의)

Type Safety(타입 안정성)
Memory Safety(메모리 안정성)
Static Type-Checking(정적 타입 검사) 또는 Dynamic Type-Checking(동적 타입 검사)

약타입 언어는 아래와 같은 기법들을 넓은 범위에서 허용한다

Implicit Type Conversion/Type Coercion(암시적 타입 변환)
다른 타입 간의 연산이나 할당에서 언어가 자동으로 타입을 변환
ex) JavaScript - 문자열과 숫자가 더해질 때 자동으로 숫자가 문자열로 변환되는 경우

var x = 3    
var y = '4'
alert(x + y) // "34"

Type Punning(실제 값과 타입을 무시한 채 형변환 없이 다른 자료형으로 변환하는 것)
메모리를 한 타입으로 할당받았지만 다른 타입으로 해석하여 사용
ex) C - 포인터(pointer)와 공용체(union)을 사용하는 경우, 바이트배열로 데이터를 조작해서 다른 타입의 데이터로 해석
아래 코드의 경우 int자료형으로 할당받다가 나중에 double자료형으로 사용한다

int f(const int* pi, double* pd)
{
    int results = *pi;
    *pd = 3.14159;
    return results;
}

Strong Typing(강타입)
- 타입을 엄격하게 다룸(엄격한 타입 검사)
- 암시적 타입 변환이 제한적
- Type Punning이 일반적으로 허용되지 않음
  - Python, C#, Swift, Java, Kotlin, Dart, TypeScript, Rust, Go
Weak Typing(약타입)
- 타입을 유연하게 다룸(느슨한 타입 검사)
- 암시적 타입 변환을 넓게 허용
- Type Punning이 가능한 언어도 존재
  - C, C++, JavaScript, PHP

==> Python은 Dynamic(동적), Strong(강) Typing 언어이다

# Dynamic Typing
x = 'somestring' # str
x = 50 # int

# Strong Typing
print(x + y)

----------------------------------------------------------------------
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

딱히 면접에 나올것같은 크리티컬한 지식은 아니지만, 알아두면 좋을 것 같다ㅎ Compile != Strong

메모리 관리 관점 - Memory Management

메모리 관리를 프로그래머가 직접 해야 하는지, 아닌지에 따라서 분류

매니지드 언어(Managed Language)
- 런타임 환경(Runtime Environment) 또는 가상 머신(Virtual Machine) 위에서 실행됨
- 메모리 관리(가비지 컬렉션), 타입 검사, 예외 처리 등을 자동으로 처리
  - Java(JVM - JavaVirtualMachine)
    C#(CLR - CommonLanguageRuntime)
    Python(Python Interpreter- CPython, Pypy, PVM - PythonVirtualMachine)
    JavaScript(Chrome V8)
언매니지드 언어(Unmanaged Language)
- 런타임 환경이나 가상 머신 없이 직접 시스템의 하드웨어 자원을 관리
- 메모리 할당과 해제, 포인터 연산 등을 개발자가 직접 제어해야 함
- 높은 성능과 저수준의 시스템 접근이 가능
  - C, C++

사용 분야 관점 - Usage

그래픽 (게임 개발, 3D 렌더링, UI/UX Design)
- C++: Unreal Engine, OpenCV, Cuda
- C#: Unity Engine, GDI
- JavaScript/TypeScript: WebGL
네트워크 (웹 개발, 서버 사이드, 클라우드)
- JavaScript/TypeScript: Node.js/Nest.js, Angular/React/Vue
- Python: Flaks, Django, FastAPI
- Java: Spring Framework
- C#: ASP.NET
- Go
- Kotlin, Scala
하드웨어 (임베디드 시스템, 시스템 프로그래밍)
- C
- C++
- Go
데이터 과학/머신러닝
- Python - Numpy, Pandas, TensorFlow, PyTorch
모바일
- Java(Legacy)
- Kotlin
- Object-C(Legacy)
- Swift
- Dart