Imperative Programmierung

Imperative Programmierung ist ein Programmierparadigma. Ein imperatives Programm beschreibt eine Berechnung durch eine Abfolge von Anweisungen, die den Status des Programmes verändern. Im Gegensatz dazu wird unter dem deklarativen Programmierparadigma beschrieben, was berechnet werden soll, aber nicht wie. Die imperative Programmierung ist das bekannteste Programmierparadigma. Es liegt zum Beispiel dem Entwurf von Fortran, Pascal und C zugrunde.

Details

Der Programmstatus besteht aus allen Speicherzellen, auf die das Programm Zugriff hat, inklusive der deklarierten Variablen, den Prozessorregistern und dem Programmzähler. Der Programmzähler gibt die Position in der Anweisungsfolge an, mit der die Programmausführung nach der aktuellen Anweisung fortgesetzt werden soll.

Beispiele für imperative Anweisungen sind eine Schleifenanweisung (bedingt wird der Programmzähler verändert) oder die Speicherung eines konstanten Wertes in einer Variablen.

Das abstrakte Ausführungsmodell, das dem imperativen Paradigma zugrunde liegt, ist nah verwandt mit der Ausführung von Maschinencode auf einem konkreten Computer, der die vorherrschende Von-Neumann-Architektur implementiert. Es existieren beispielsweise bedingte und unbedingte Sprunganweisungen, mit denen Schleifen realisiert werden können. Der Status des Rechners setzt sich aus dem Arbeitsspeicherinhalt und den Registerinhalten zusammen.

Beispiel

Ausgabe der Quadratzahlen von ungeraden Zahlen von 3 bis 11.

Imperativ

Imperative Version in C:

int i;
for (i=3; i<12; i=i+2) {
  int q = i * i;
  printf("%d\n", q);
}

Deklarativ

Deklarative Version in Haskell

show $ [ i*i | i <- [3..11], odd i ]

Geschichte

Die 1957 entwickelte Programmiersprache Fortran implementiert wie die zuvor verwendeten Assemblersprachen das imperative Paradigma. LISP, 1958 erschienen, ist ein Beispiel für eine deklarative Sprache, bei der der Computer selbst einen Handlungsablauf zur Berechnung konstruieren muss.

Abgrenzung

Der Begriff der prozeduralen Programmierung wird oft synonym gebraucht, setzt aber die Verwendung von Prozeduren voraus, was nicht für jede imperative Programmiersprache gelten muss. Beispielsweise kennen ältere BASIC-Varianten keine Prozeduren.

Das Prinzip der Datenkapselung (Information Hiding) wird in imperativen Sprachen oft dadurch umgesetzt, dass Prozeduren, die eine logische Einheit bilden, in Modulen oder Paketen zusammengefasst werden.

Einige imperative Programmiersprachen wie z. B. C++ und Java bieten neben prozeduralen Merkmalen auch zusätzliche Sprachmittel, um explizit die objektorientierte Programmierung zu unterstützen.

Literatur

• Terrence W. Pratt and Marvin V. Zelkowitz: Programming Languages: Design and Implementation. 4. Auflage. Prentice Hall, 2000, ISBN 978-0-130-276780.
• Robert W. Sebesta: Concepts of Programming Languages. 9. Auflage. Addison Wesley, 2009, ISBN 978-0-136-07347-5.