คอมพิวเตอร์ที่สามารถตั้งโปรแกรมได้เครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงทศวรรษ 1940 และพร้อมกันนั้นก็มีภาษาโปรแกรมภาษาแรกๆ เกิดขึ้นด้วย^{[ 10 ] [ 11 ]}คอมพิวเตอร์รุ่นแรกๆ ถูกตั้งโปรแกรมด้วยภาษาโปรแกรมรุ่นแรก (1GLs) ซึ่งเป็นภาษาเครื่อง (คำสั่งง่ายๆ ที่โปรเซสเซอร์สามารถประมวลผลได้โดยตรง) โค้ดนี้ยากต่อการแก้ไขข้อผิดพลาดและไม่สามารถพกพาได้ระหว่างระบบคอมพิวเตอร์ต่างๆ^{[ 12 ]}เพื่อปรับปรุงความสะดวกในการเขียนโปรแกรม จึง มีการประดิษฐ์ ภาษาแอสเซมบลี (หรือภาษาโปรแกรมรุ่นที่สอง —2GLs) ขึ้นมา โดยแยกออกมาจากภาษาเครื่องเพื่อให้โปรแกรมเข้าใจง่ายขึ้นสำหรับมนุษย์ แม้ว่าจะไม่ได้เพิ่มความสามารถในการพกพา^{[ 13 ]}

ในตอนแรก ทรัพยากรฮาร์ดแวร์มีจำกัดและมีราคาแพง ในขณะที่ทรัพยากรมนุษย์มีราคาถูกกว่า ดังนั้น ภาษาที่ยุ่งยากและใช้เวลานานในการใช้งาน แต่มีความใกล้เคียงกับฮาร์ดแวร์เพื่อประสิทธิภาพที่สูงขึ้นจึงเป็นที่นิยม^{[ 14 ]}การนำภาษาโปรแกรมระดับสูง ( ภาษาโปรแกรมรุ่นที่สาม —3GLs) มาใช้ ได้ปฏิวัติการเขียนโปรแกรม ภาษาเหล่านี้ได้แยกรายละเอียดของฮาร์ดแวร์ออกไป โดยออกแบบมาเพื่อแสดงอัลกอริทึมที่มนุษย์สามารถเข้าใจได้ง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น นิพจน์ทางคณิตศาสตร์สามารถเขียนในรูปแบบสัญลักษณ์และแปลเป็นรหัสเครื่องที่ฮาร์ดแวร์สามารถประมวลผลได้ในภายหลัง^{[ 13 ]}ในปี 1957 Fortran (FORmula TRANslation) ได้ถูกคิดค้นขึ้น ซึ่งมักถูกพิจารณาว่าเป็น ภาษาโปรแกรมระดับสูงที่คอมไพล์เป็นภาษาแรก^{[ 13 ] [ 15 ]} Fortran ยังคงถูกใช้งานมาจนถึงศตวรรษที่ 21 ^{[ 16 ]}

ประมาณปี 1960 เมนเฟรมเครื่องแรกซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์อเนกประสงค์ ได้รับการพัฒนาขึ้น แม้ว่าจะสามารถใช้งานได้โดยผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น และมีราคาสูงมาก ข้อมูลและคำสั่งถูกป้อนโดยใช้บัตรเจาะรูซึ่งหมายความว่าไม่สามารถเพิ่มข้อมูลป้อนเข้าได้ในขณะที่โปรแกรมกำลังทำงาน ดังนั้นภาษาที่พัฒนาขึ้นในเวลานั้นจึงได้รับการออกแบบมาเพื่อการโต้ตอบที่น้อยที่สุด^{[ 18 ]}หลังจากการประดิษฐ์ไมโครโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ในช่วงทศวรรษ 1970 ก็มีราคาถูกลงอย่างมาก^{[ 19 ]}คอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ยังอนุญาตให้มีการโต้ตอบกับผู้ใช้มากขึ้น ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากภาษาการเขียนโปรแกรมรุ่นใหม่^{[ 20 ]}

Lispซึ่งถูกนำมาใช้ในปี 1958 เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันภาษา^{แรก[ 21 ]}แตกต่างจาก Fortran ตรงที่มันรองรับการเรียกซ้ำและนิพจน์เงื่อนไข [ ^{22 ]}และยังแนะนำการจัดการหน่วยความจำแบบไดนามิกบนฮีปและการเก็บขยะอัตโนมัติ[ 23 ^{]ในช่วง}หลายทศวรรษต่อมา Lisp ครองแอปพลิเคชันปัญญาประดิษฐ์^{[ 24 ]}ในปี 1978 ภาษาเชิงฟังก์ชันอีกภาษาหนึ่งคือMLได้แนะนำประเภทที่อนุมานและพารามิเตอร์ แบบโพลีมอร์ ฟิก^{[ 20 ] [ 25 ]}

หลังจากที่ALGOL (ALGOrithmic Language) ได้รับการเผยแพร่ในปี 1958 และ 1960 ^{[ 26 ]}มันได้กลายเป็นมาตรฐานในวรรณกรรมคอมพิวเตอร์สำหรับการอธิบายอัลกอริทึมแม้ว่าความสำเร็จในเชิงพาณิชย์จะมีจำกัด แต่ภาษาเชิงคำสั่งที่เป็นที่นิยมส่วนใหญ่—รวมถึงC , Pascal , Ada , C++ , JavaและC# —ล้วนสืบทอดมาจาก ALGOL 60 โดยตรงหรือโดยอ้อม^{[ 27 ] [ 16 ]}นวัตกรรมที่ภาษาโปรแกรมรุ่นหลังนำไปใช้ ได้แก่ ความสามารถในการพกพาที่มากขึ้นและการใช้ไวยากรณ์BNF แบบ ไม่ขึ้นกับบริบท เป็นครั้งแรก ^{[ 28 ]} Simula ซึ่งเป็น ภาษาแรกที่สนับสนุนการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ (รวมถึงชนิดย่อยการเรียกใช้แบบไดนามิกและการสืบทอด ) ก็สืบทอดมาจาก ALGOL และประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์^{[ 29 ]} C ซึ่งเป็นภาษาที่สืบทอดมาจาก ALGOL อีกภาษาหนึ่ง ยังคงได้รับความนิยมมาจนถึงศตวรรษที่ 21 C อนุญาตให้เข้าถึงการดำเนินการระดับเครื่องที่ต่ำกว่าภาษาอื่นๆ ในยุคเดียวกัน พลังและประสิทธิภาพที่สร้างขึ้นบางส่วนด้วย การดำเนินการ ตัวชี้ ที่ยืดหยุ่นนั้น มาพร้อมกับต้นทุนที่ทำให้การเขียนโค้ดที่ถูกต้องทำได้ยากขึ้น^{[ 20 ]}

Prologซึ่งออกแบบในปี 1972 เป็น ภาษา การเขียนโปรแกรมเชิงตรรกะ ภาษาแรก ที่สื่อสารกับคอมพิวเตอร์โดยใช้สัญกรณ์ตรรกะที่เป็นทางการ^{[ 30 ] [ 31 ]}ด้วยการเขียนโปรแกรมเชิงตรรกะ โปรแกรมเมอร์จะระบุผลลัพธ์ที่ต้องการและปล่อยให้ตัวแปลภาษาตัดสินใจว่าจะบรรลุผลนั้นได้อย่างไร^{[ 32 ] [ 31 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1980 การประดิษฐ์คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้เปลี่ยนแปลงบทบาทของภาษาโปรแกรม^{[ 33 ]}ภาษาใหม่ที่เปิดตัวในช่วงทศวรรษ 1980 ได้แก่ C++ ซึ่งเป็นซูเปอร์เซ็ตของ C ที่สามารถคอมไพล์โปรแกรม C ได้ แต่ยังรองรับคลาสและการสืบทอด อีกด้วย ^{[ 34 ]} Adaและภาษาใหม่ๆ อื่นๆ ได้นำเสนอการสนับสนุนการทำงานพร้อมกัน [ ^{35 ] รัฐบาล}ญี่ปุ่นลงทุนอย่างมากในภาษาที่เรียกว่าภาษาเจเนอเรชั่นที่ห้า ซึ่งเพิ่มการสนับสนุน การทำงานพร้อมกันให้กับโครงสร้างการเขียนโปรแกรมเชิงตรรกะ แต่ภาษาเหล่านี้มีประสิทธิภาพด้อยกว่าภาษาอื่นๆ ที่รองรับการทำงานพร้อมกัน^{[ 36 ] [ 37 ]}

เนื่องจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของอินเทอร์เน็ตและเวิลด์ไวด์เว็บในช่วงทศวรรษ 1990 จึงมีการนำภาษาโปรแกรมใหม่ ๆ มาใช้เพื่อรองรับเว็บเพจและเครือข่าย^{[ 38 ]} Javaซึ่งใช้ C++ เป็นพื้นฐานและออกแบบมาเพื่อเพิ่มความสามารถในการพกพาข้ามระบบและความปลอดภัย ได้รับความนิยมอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันอินเทอร์เน็ตจำนวนมาก^{[ 39 ] [ 40 ]}การพัฒนาอีกอย่างหนึ่งคือภาษาสคริปต์แบบไดนามิก เช่นPython , JavaScript , PHPและRuby ซึ่งออกแบบมาเพื่อสร้างโปรแกรมขนาดเล็กที่ประสานงานกับ แอปพลิ เคชัน ที่มีอยู่ได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากมีการบูรณาการกับHTMLจึงมีการใช้ภาษาเหล่านี้ในการสร้างเว็บเพจที่โฮสต์บนเซิร์ฟเวอร์ด้วย^{[ 41 ] [ 42 ]}

ในช่วงทศวรรษ 2000 การพัฒนาภาษาโปรแกรมใหม่ที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายเริ่มชะลอตัวลง^{[ 43 ]}นวัตกรรมหนึ่งคือการเขียนโปรแกรมเชิงบริการ (service-oriented programming ) ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จาก ระบบ คอมพิวเตอร์แบบกระจายที่มีส่วนประกอบเชื่อมต่อกันด้วยเครือข่าย บริการมีความคล้ายคลึงกับวัตถุในการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ แต่ทำงานบนกระบวนการที่แยกต่างหาก^{[ 44 ]} C#และF#ได้ผสมผสานแนวคิดระหว่างการเขียนโปรแกรมเชิงคำสั่งและการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน^{[ 45 ]}หลังจากปี 2010 ภาษาใหม่หลายภาษา เช่นRust , Go , Swift , ZigและCarbonได้แข่งขันกันเพื่อแย่งชิงซอฟต์แวร์ที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ซึ่งในอดีตเคยใช้ C มาก่อน^{[ 46 ]}ภาษาโปรแกรมใหม่ส่วนใหญ่ใช้การกำหนดประเภทแบบคงที่ (static typing)ในขณะที่ภาษาใหม่จำนวนหนึ่งใช้การกำหนดประเภทแบบไดนามิก (dynamic typing ) เช่นJulia ^{[ 47 ]}

ภาษาโปรแกรมใหม่บางภาษาถูกจัดประเภทเป็นภาษาโปรแกรมแบบภาพเช่นScratchและLabVIEWนอกจากนี้ บางภาษายังผสมผสานการใช้งานการเขียนโปรแกรมแบบข้อความและแบบภาพเข้าด้วยกัน เช่นBallerina [ ^{48 ] [ 49 ] [ 50 ] แนวโน้ม}นี้ยังนำไปสู่การพัฒนาโครงการที่ช่วยในการพัฒนาภาษาแบบภาพใหม่ๆ เช่นBlocklyโดยGoogle ^{[ 51} ] เอ็นจิ้นเกมหลายตัว เช่น^Unrealและ Unity รองรับการเขียนสคริปต์แบบภาพ^{[ 52 ] [ 53 ]}

รูปแบบพื้นผิวของภาษาโปรแกรมเรียกว่าไวยากรณ์ภาษาโปรแกรมส่วนใหญ่เป็นแบบข้อความล้วนๆ โดยใช้ลำดับของข้อความที่ประกอบด้วยคำ ตัวเลข และเครื่องหมายวรรคตอน คล้ายกับภาษาธรรมชาติที่เขียนขึ้น ในทางตรงกันข้าม ภาษาโปรแกรมบางภาษาเป็นแบบกราฟิกโดยใช้ความสัมพันธ์เชิงภาพระหว่างสัญลักษณ์เพื่อกำหนดโปรแกรม

ไวยากรณ์ของภาษาอธิบายถึงการรวมกันของสัญลักษณ์ที่เป็นไปได้ซึ่งก่อให้เกิดโปรแกรมที่ถูกต้องตามหลักไวยากรณ์ ความหมายที่กำหนดให้กับการรวมกันของสัญลักษณ์นั้นถูกจัดการโดยความหมายเชิงความหมาย (ไม่ว่าจะเป็นแบบเป็นทางการหรือแบบกำหนดไว้ในโปรแกรมอ้างอิง ) เนื่องจากภาษาส่วนใหญ่เป็นภาษาข้อความ บทความนี้จึงกล่าวถึงไวยากรณ์เชิงข้อความ

ไวยากรณ์ของภาษาโปรแกรมมักถูกกำหนดโดยใช้การผสมผสานระหว่างนิพจน์ปกติ (สำหรับ โครงสร้าง ทางคำศัพท์ ) และรูปแบบ Backus–Naur (สำหรับ โครงสร้าง ทางไวยากรณ์ ) ด้านล่างนี้เป็นไวยากรณ์อย่างง่ายซึ่งอิงตามภาษา Lisp :

นิพจน์::=อะตอม | รายการ อะตอม ::=ตัวเลข | สัญลักษณ์ หมายเลข ::= [+-]?['0'-'9']+ สัญลักษณ์ ::= ['A'-'Z''a'-'z'].* รายการ ::= '(' expression* ')' 

ไวยากรณ์นี้ระบุสิ่งต่อไปนี้:

• นิพจน์อาจเป็นอะตอมหรือลิสต์ก็ได้ ;
• อะตอมอาจเป็นตัวเลขหรือสัญลักษณ์ก็ได้ ;
• ตัวเลขคือลำดับต่อเนื่องของตัวเลขทศนิยมหนึ่งหลักขึ้นไป โดยอาจมีเครื่องหมายบวกหรือลบนำหน้าหรือไม่ก็ได้
• สัญลักษณ์ คือ ตัว อักษรที่ตามด้วยตัวอักษรอื่นๆ ตั้งแต่ศูนย์ตัวขึ้นไป (ไม่รวมช่องว่าง) และ
• รายการคือวงเล็บคู่ที่เข้าคู่กัน โดยมีนิพจน์อยู่ภายในตั้งแต่ ศูนย์ถึงหลายนิพจน์

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของลำดับโทเค็นที่ถูกต้องตามหลักไวยากรณ์นี้: 12345, ()และ(a b c232 (1)).

ไม่ใช่ว่าโปรแกรมทุกโปรแกรมที่ถูกต้องตามหลักไวยากรณ์จะถูกต้องตามหลักความหมายเสมอไป โปรแกรมที่ถูกต้องตามหลักไวยากรณ์หลายโปรแกรมอาจเขียนไม่ถูกต้องตามกฎของภาษา และอาจ (ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของภาษาและความถูกต้องของการใช้งาน) ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการแปลหรือการประมวลผล ในบางกรณี โปรแกรมดังกล่าวอาจแสดงพฤติกรรมที่ไม่แน่นอนแม้ว่าโปรแกรมจะถูกกำหนดไว้อย่างดีในภาษาแล้วก็ตาม แต่ก็อาจยังมีความหมายที่ไม่ตรงกับเจตนาของผู้เขียนได้

ยก ตัวอย่างเช่น ภาษาธรรมชาติอาจไม่สามารถกำหนดความหมายให้กับประโยคที่ถูกต้องตามหลักไวยากรณ์ได้ หรือประโยคนั้นอาจเป็นเท็จ:

• ประโยค " Colorless green ideas sleep furiously " นั้นถูกต้องตาม หลักไวยากรณ์ แต่ไม่มีความหมายที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป
• ประโยค "John is a married bachelor" นั้นถูกต้องตามหลักไวยากรณ์ แต่สื่อความหมายที่ไม่เป็นความจริง

ส่วนของโค้ด ภาษาซีต่อไปนี้ถูกต้องตามหลักไวยากรณ์ แต่ดำเนินการที่ไม่มีความหมาย (การดำเนินการนี้*p >> 4ไม่มีความหมายสำหรับค่าที่มีชนิดข้อมูลซับซ้อน และp->imไม่ได้ถูกกำหนดไว้เนื่องจากค่าของมันpคือพอยเตอร์ว่าง ):

complex * p = NULL ; complex abs_p = sqrt ( * p >> 4 + p -> im );

หาก ไม่มี การประกาศชนิดข้อมูลในบรรทัดแรก โปรแกรมจะแสดงข้อผิดพลาดเนื่องจากตัวแปรไม่ถูกกำหนดค่าpในระหว่างการคอมไพล์ อย่างไรก็ตาม โปรแกรมจะยังคงถูกต้องตามหลักไวยากรณ์ เนื่องจากคำประกาศชนิดข้อมูลให้ข้อมูลเชิงความหมายเท่านั้น

ไวยากรณ์ที่จำเป็นในการระบุภาษาโปรแกรมสามารถจำแนกได้ตามตำแหน่งในลำดับชั้นของ Chomskyไวยากรณ์ของภาษาโปรแกรมส่วนใหญ่สามารถระบุได้โดยใช้ไวยากรณ์ประเภทที่ 2 กล่าวคือ เป็นไวยากรณ์แบบไร้บริบท^{[ 54 ]} บางภาษา รวมถึง Perl และ Lisp มีโครงสร้างที่อนุญาตให้ดำเนินการในระหว่างขั้นตอนการวิเคราะห์ไวยากรณ์ ภาษาที่มีโครงสร้างที่อนุญาตให้โปรแกรมเมอร์เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของตัววิเคราะห์ไวยากรณ์ทำให้การวิเคราะห์ไวยากรณ์เป็นปัญหาที่ไม่สามารถตัดสินได้และโดยทั่วไปจะทำให้ความแตกต่างระหว่างการวิเคราะห์ไวยากรณ์และการดำเนินการไม่ชัดเจน^{[ 55 ]}ในทางตรงกันข้ามกับระบบมาโครของ Lispและบล็อกของ Perl BEGINซึ่งอาจมีการคำนวณทั่วไปมาโคร ของ C เป็นเพียงการแทนที่สตริงและไม่ต้องการการดำเนินการโค้ด^{[ 56 ]}

อรรถศาสตร์หมายถึง ความหมายของเนื้อหาที่สอดคล้องกับไวยากรณ์ของภาษา

ประเภทข้อมูลคือชุดของค่าที่อนุญาตและการดำเนินการที่สามารถกระทำกับค่าเหล่านี้ได้^{[ 60 ]}ระบบประเภทของแต่ละภาษาการเขียนโปรแกรมจะกำหนดว่ามีประเภทข้อมูลใดบ้าง ประเภทของนิพจน์และวิธี การทำงานของ ความเท่าเทียมกันของประเภทและความเข้ากันได้ของประเภทในภาษา^{[ 61 ]}

ตามทฤษฎีประเภทภาษาจะมีการกำหนดประเภทอย่างสมบูรณ์หากข้อกำหนดของการดำเนินการทุกอย่างกำหนดประเภทของข้อมูลที่การดำเนินการนั้นสามารถนำไปใช้ได้^{[ 62 ]}ในทางตรงกันข้าม ภาษาที่ไม่มีการกำหนดประเภท เช่นภาษาแอสเซมบลี ส่วนใหญ่ อนุญาตให้ดำเนินการใดๆ กับข้อมูลใดๆ ก็ได้ ซึ่งโดยทั่วไปคือลำดับของบิตที่มีความยาวต่างๆ กัน^{[ 62 ]}ในทางปฏิบัติ แม้ว่าจะมีภาษาเพียงไม่กี่ภาษาที่มีการกำหนดประเภทอย่างสมบูรณ์ แต่ส่วนใหญ่ก็มีการกำหนดประเภทในระดับหนึ่ง^{[ 62 ]}

เนื่องจากชนิดข้อมูลที่แตกต่างกัน (เช่นจำนวนเต็มและจำนวนทศนิยม ) แสดงค่าแตกต่างกัน ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดจะเกิดขึ้นหากใช้ชนิดข้อมูลหนึ่งเมื่อคาดหวังอีกชนิดข้อมูลหนึ่งการตรวจสอบชนิดข้อมูลจะแจ้งข้อผิดพลาดนี้ โดยปกติจะเกิดขึ้นในระหว่างการคอมไพล์ (การตรวจสอบชนิดข้อมูลในขณะรันไทม์มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า) ^{[ 63 ]}ด้วยการกำหนดชนิดข้อมูลที่เข้มงวดข้อผิดพลาดเกี่ยวกับชนิดข้อมูลสามารถตรวจพบได้เสมอ เว้นแต่ตัวแปรจะถูกแปลงเป็นชนิดข้อมูลอื่น อย่างชัดเจน การกำหนดชนิดข้อมูลที่อ่อนแอเกิดขึ้นเมื่อภาษาอนุญาตให้มีการแปลงชนิดข้อมูลโดยปริยาย เช่น เพื่อเปิดใช้งานการดำเนินการระหว่างตัวแปรที่มีชนิดข้อมูลต่างกันโดยที่โปรแกรมเมอร์ไม่ต้องทำการแปลงชนิดข้อมูลอย่างชัดเจน ยิ่ง อนุญาตให้ มีการแปลงชนิดข้อมูล ในกรณีต่างๆ มากเท่าใด ก็ยิ่งตรวจพบข้อผิดพลาดเกี่ยวกับชนิดข้อมูลได้น้อยลงเท่านั้น^{[ 64 ]}

ในการคำนวณ คำสั่งหลายคำสั่งสามารถดำเนินการพร้อมกันได้ ภาษาโปรแกรมหลายภาษาสนับสนุนการทำงานพร้อมกันในระดับคำสั่งและระดับโปรแกรมย่อย^{[ 82 ]}ในศตวรรษที่ 21 พลังการประมวลผลเพิ่มเติมในคอมพิวเตอร์มาจากการใช้โปรเซสเซอร์เพิ่มเติมมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งต้องการให้นักโปรแกรมออกแบบซอฟต์แวร์ที่ใช้โปรเซสเซอร์หลายตัวพร้อมกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น^{[ 83 ]}ภาษาที่ใช้การตีความเช่นPythonและRubyไม่รองรับการใช้งานโปรเซสเซอร์หลายตัวพร้อมกัน^{[ 84 ]}ภาษาโปรแกรมอื่นๆ รองรับการจัดการข้อมูลที่ใช้ร่วมกันระหว่างเธรดต่างๆ โดยการควบคุมลำดับการดำเนินการของคำสั่งหลักผ่านการใช้เซมาฟอร์การควบคุมการเข้าถึงข้อมูลที่ใช้ร่วมกันผ่านมอนิเตอร์หรือการเปิดใช้งานการส่งข้อความระหว่างเธรด^{[ 85 ]}

ภาษาโปรแกรมหลายภาษามีตัวจัดการข้อยกเว้น ซึ่งเป็นส่วนของโค้ดที่ถูกเรียกใช้โดยข้อผิดพลาดขณะรันไทม์และสามารถจัดการกับข้อผิดพลาดเหล่านั้นได้สองวิธีหลักๆ ดังนี้^{[ 86 ]}

• การยุติการทำงาน: การปิดระบบและส่งมอบการควบคุมให้กับระบบปฏิบัติการตัวเลือกนี้ถือว่าเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด
• การดำเนินการต่อ: การดำเนินการต่อโปรแกรมใกล้กับจุดที่เกิดข้อผิดพลาด ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดซ้ำอีก เว้นแต่ว่าตัวจัดการข้อผิดพลาดจะสามารถแก้ไขค่าต่างๆ เพื่อป้องกันไม่ให้ข้อผิดพลาดเกิดขึ้นซ้ำอีก

ภาษาโปรแกรมบางภาษาสนับสนุนการจัดสรรบล็อกโค้ดให้ทำงานโดยไม่คำนึงถึงว่าจะมีข้อยกเว้นเกิดขึ้นก่อนที่โค้ดจะถึงหรือไม่ ซึ่งเรียกว่าการทำให้เสร็จสิ้น^{[ 87 ]}

มีการแลกเปลี่ยนระหว่างความสามารถในการจัดการข้อยกเว้นที่เพิ่มขึ้นกับประสิทธิภาพที่ลดลง^{[ 88 ]}ตัวอย่างเช่น แม้ว่าข้อผิดพลาดดัชนีอาร์เรย์จะเป็นเรื่องปกติ^{[ 89 ]} C ก็ไม่ได้ตรวจสอบข้อผิดพลาดเหล่านั้นด้วยเหตุผลด้านประสิทธิภาพ^{[ 88 ]}แม้ว่าโปรแกรมเมอร์จะสามารถเขียนโค้ดเพื่อดักจับข้อยกเว้นที่ผู้ใช้กำหนดได้ แต่อาจทำให้โปรแกรมรกได้ ไลบรารีมาตรฐานในบางภาษา เช่น C ใช้ค่าส่งคืนเพื่อระบุข้อยกเว้น^{[ 90 ]}บางภาษาและคอมไพเลอร์มีตัวเลือกในการเปิดและปิดความสามารถในการจัดการข้อผิดพลาด ไม่ว่าจะชั่วคราวหรือถาวร^{[ 91 ]}

คุณสมบัติที่พึงประสงค์ของภาษาโปรแกรม ได้แก่ ความอ่านง่าย ความสามารถในการเขียน และความน่าเชื่อถือ^{[ 96 ]}คุณสมบัติเหล่านี้สามารถลดต้นทุนในการฝึกอบรมโปรแกรมเมอร์ในภาษา ลดเวลาที่จำเป็นในการเขียนและบำรุงรักษาโปรแกรมในภาษา ลดต้นทุนในการคอมไพล์โค้ด และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในขณะรันไทม์^{[ 97 ]}

• แม้ว่าภาษาโปรแกรมในยุคแรกๆ มักจะให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพมากกว่าความอ่านง่าย แต่ความอ่านง่ายก็มีความสำคัญมากขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1970 การมีโอเปอเรชันหลายอย่างเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกันอาจเป็นอันตรายต่อความอ่านง่าย เช่นเดียวกับการโอเวอร์โหลดโอเปอเรชัน ซึ่งทำให้โอเปอเรชันเดียวกันสามารถมีความหมายได้หลายอย่าง^{[ 98 ]}คุณลักษณะอีกประการหนึ่งที่สำคัญต่อความอ่านง่ายคือความเป็นตั้งฉากซึ่งจำกัดจำนวนโครงสร้างที่โปรแกรมเมอร์ต้องเรียนรู้^{[ 99 ]}โครงสร้างไวยากรณ์ที่เข้าใจง่ายและคำศัพท์เฉพาะที่ชัดเจนในทันทีก็ช่วยสนับสนุนความอ่านง่ายเช่นกัน^{[ 100 ]}
• ความสามารถในการเขียนโค้ดหมายถึงความง่ายในการเขียนโค้ดเพื่อแก้ปัญหาที่ต้องการ นอกจากคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับการอ่านง่ายแล้ว^{[ 101 ]}การนามธรรม —อินเท อร์เฟซที่ช่วยให้ซ่อนรายละเอียดจากไคลเอนต์—และการแสดงออก —ที่ช่วยให้โปรแกรมกระชับยิ่งขึ้น—ยังช่วยให้โปรแกรมเมอร์เขียนโค้ดได้ ง่ายขึ้น ^{[ 102 ]}ภาษาโปรแกรมในยุคแรกๆ นั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับฮาร์ดแวร์พื้นฐานของคอมพิวเตอร์ แต่เมื่อเวลาผ่านไป การสนับสนุนการนามธรรมก็เพิ่มขึ้น ทำให้โปรแกรมเมอร์สามารถแสดงความคิดที่อยู่ห่างไกลจากการแปลเป็นคำสั่งฮาร์ดแวร์พื้นฐานได้มากขึ้น เนื่องจากโปรแกรมเมอร์ไม่ได้ผูกติดกับความซับซ้อนของคอมพิวเตอร์มากนัก โปรแกรมของพวกเขาจึงสามารถประมวลผลได้มากขึ้นโดยใช้ความพยายามจากโปรแกรมเมอร์น้อยลง^{[ 103 ]}ภาษาโปรแกรมส่วนใหญ่มาพร้อมกับไลบรารีมาตรฐานของฟังก์ชันที่ใช้กันทั่วไป^{[ 104 ]}
• ความน่าเชื่อถือหมายความว่าโปรแกรมทำงานตามที่ระบุไว้ในสถานการณ์ที่หลากหลาย^{[ 105 ]}การตรวจสอบประเภทการจัดการข้อยกเว้นและการจำกัดการใช้ชื่อตัวแปร ( การใช้ชื่อตัวแปรหลายชื่อในการเข้าถึงพื้นที่หน่วยความจำเดียวกัน) ล้วนสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของโปรแกรมได้^{[ 106 ]}

การออกแบบภาษาโปรแกรมมักเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยน^{[ 107 ]}ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติที่ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือมักต้องแลกมาด้วยประสิทธิภาพที่ลดลง^{[ 108 ]}การแสดงออกที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากตัวดำเนินการจำนวนมากทำให้การเขียนโค้ดง่ายขึ้น แต่ก็ต้องแลกมาด้วยความสามารถในการอ่านที่ลดลง^{[ 108 ]}

การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาธรรมชาติได้รับการเสนอให้เป็นวิธีหนึ่งในการกำจัดความจำเป็นในการใช้ภาษาเฉพาะทางสำหรับการเขียนโปรแกรม อย่างไรก็ตาม เป้าหมายนี้ยังคงอยู่ห่างไกลและประโยชน์ของมันยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่Edsger W. Dijkstraมีจุดยืนว่าการใช้ภาษาที่เป็นทางการเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการนำโครงสร้างที่ไม่มีความหมายมาใช้^{[ 109 ]} Alan Perlisก็ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดนี้เช่นกัน^{[ 110 ]}

ข้อกำหนดของภาษาโปรแกรมเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ผู้ใช้ ภาษา และผู้พัฒนาโปรแกรม สามารถใช้เพื่อตกลงกันว่า โค้ดต้นฉบับชิ้นหนึ่งเป็นโปรแกรม ที่ถูกต้อง ในภาษานั้นหรือไม่ และถ้าใช่ พฤติกรรมของมันจะเป็นอย่างไร

ข้อกำหนดของภาษาโปรแกรมสามารถมีได้หลายรูปแบบ รวมถึงรูปแบบต่อไปนี้:

• คำจำกัดความที่ชัดเจนของไวยากรณ์ ความหมายเชิงสถิต และความหมายเชิงการดำเนินการของภาษา ในขณะที่ไวยากรณ์มักจะระบุโดยใช้ไวยากรณ์ที่เป็นทางการ คำจำกัดความเชิงความหมายอาจเขียนด้วยภาษาธรรมชาติ (เช่น ในภาษา C ) หรือความหมายที่เป็นทางการ (เช่น ใน ข้อกำหนด มาตรฐาน ML ^{[ 111 ]}และScheme ^{[ 112 ]} )
• คำอธิบายเกี่ยวกับพฤติกรรมของตัวแปลภาษา (เช่น ข้อกำหนดของ C++และFortran ) ไวยากรณ์และความหมายของภาษาจะต้องอนุมานได้จากคำอธิบายนี้ ซึ่งอาจเขียนด้วยภาษาธรรมชาติหรือภาษาทางการก็ได้
• การใช้งานอ้างอิงหรือแบบจำลองบางครั้งเขียนด้วยภาษาที่ระบุ (เช่นPrologหรือANSI REXX ^{[ 113 ]} ) ไวยากรณ์และความหมายของภาษานั้นชัดเจนในพฤติกรรมของการใช้งานอ้างอิง

การนำภาษาโปรแกรมไปใช้คือการแปลงโปรแกรมเป็นรหัสเครื่องที่สามารถประมวลผลโดยฮาร์ดแวร์ได้ จากนั้นรหัสเครื่องนั้นสามารถประมวลผลได้ด้วยความช่วยเหลือของระบบปฏิบัติการ^{[ 114 ]}รูปแบบการตีความที่พบได้บ่อยที่สุดในโค้ดการผลิตคือการใช้คอมไพเลอร์ซึ่งจะแปลโค้ดต้นฉบับผ่านภาษาระดับกลางเป็นรหัสเครื่องที่เรียกว่าไฟล์ปฏิบัติการเมื่อโปรแกรมถูกคอมไพล์แล้ว โปรแกรมจะทำงานได้เร็วกว่าวิธีการนำไปใช้แบบอื่น^{[ 115 ]}คอมไพเลอร์บางตัวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพ เพิ่มเติม เพื่อลดการใช้หน่วยความจำหรือการคำนวณเมื่อไฟล์ปฏิบัติการทำงาน แต่จะทำให้เวลาในการคอมไพล์เพิ่มขึ้น^{[ 116 ]}

วิธีการดำเนินการอีกวิธีหนึ่งคือการรันโปรแกรมด้วยตัวแปลภาษาซึ่งจะแปลซอฟต์แวร์แต่ละบรรทัดเป็นรหัสเครื่องก่อนที่จะดำเนินการ แม้ว่าจะช่วยให้การดีบักง่ายขึ้น แต่ข้อเสียของการแปลภาษาคือการทำงานช้ากว่าโปรแกรมที่คอมไพล์แล้วถึง 10 ถึง 100 เท่า^{[ 117 ]}วิธีการแปลแบบไฮบริดให้ประโยชน์บางอย่างของการคอมไพล์และประโยชน์บางอย่างของการแปลภาษาผ่านการคอมไพล์บางส่วน รูปแบบหนึ่งคือการคอมไพล์แบบทันเวลาซึ่งซอฟต์แวร์จะถูกคอมไพล์ล่วงหน้าเป็นภาษาตัวกลาง แล้วจึงคอมไพล์เป็นรหัสเครื่องทันทีก่อนการดำเนินการ^{[ 118 ]}

การกำหนดว่าภาษาโปรแกรมใดใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดนั้นเป็นเรื่องยาก เนื่องจากคำจำกัดความของการใช้งานจะแตกต่างกันไปตามบริบท ภาษาหนึ่งอาจใช้เวลาของโปรแกรมเมอร์มากกว่า ภาษาอื่นอาจมีจำนวนบรรทัดโค้ดมากกว่า และภาษาที่สามอาจใช้เวลา CPU มากที่สุด บางภาษาเป็นที่นิยมมากสำหรับแอปพลิเคชันบางประเภท ตัวอย่างเช่นCOBOLยังคงแข็งแกร่งในศูนย์ข้อมูลขององค์กร มักใช้บนเมนเฟรม ขนาดใหญ่ ^{[ 127} ] ^{[ 128 ]} Fortranในแอปพลิเคชันทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมAdaในแอปพลิเคชันด้านอวกาศ การขนส่ง การทหาร เรียลไทม์ และฝังตัว และC ในแอ ^ปพลิเคชันฝังตัวและระบบปฏิบัติการ ภาษาอื่นๆ ถูกใช้เป็นประจำในการเขียนแอปพลิเคชันหลายประเภทที่แตกต่างกัน

มีการเสนอวิธีการวัดความนิยมของภาษาหลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธีก็มีอคติที่แตกต่างกันไปในสิ่งที่วัด:

• นับจำนวนโฆษณาตำแหน่งงานที่กล่าวถึงภาษา^{[ 129 ]}
• จำนวนหนังสือที่ขายซึ่งสอนหรืออธิบายภาษา^{[ 130 ]}
• การประมาณจำนวนบรรทัดโค้ดที่มีอยู่ซึ่งเขียนด้วยภาษาดังกล่าว–ซึ่งอาจประเมินต่ำกว่าความเป็นจริงสำหรับภาษาที่ไม่ค่อยพบในการค้นหาสาธารณะ^{[ 131 ]} 
• จำนวนการอ้างอิงถึงภาษา (เช่น ชื่อของภาษา) ที่พบโดยใช้เครื่องมือค้นหาบนเว็บ

จากการรวบรวมและหาค่าเฉลี่ยข้อมูลจากเว็บไซต์ต่างๆ stackify.com รายงานภาษาโปรแกรมยอดนิยม 10 อันดับแรก (เรียงลำดับจากความนิยมโดยรวมมากที่สุด) ได้แก่^Java , C , C ++ , Python , C# , JavaScript , VB.NET , R , PHPและMATLAB [ ^{132 ]}

ณ เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2567 ภาษาโปรแกรมยอดนิยม 5 อันดับแรกตามการวัดดัชนี TIOBEได้แก่Python , C++ , C , JavaและC# TIOBE จัดทำรายการภาษาโปรแกรมยอดนิยม 100 อันดับแรกตามดัชนี และอัปเดตรายการนี้ทุกเดือน^{[ 133 ]}

ตามที่เจ้าหน้าที่ IEEE Spectrum ระบุ ภาษาโปรแกรมยอดนิยมในปัจจุบันอาจยังคงมีบทบาทสำคัญต่อไปเนื่องจากวิธีการทำงานของ AI ส่งผลให้ภาษาใหม่ๆ จะได้รับความนิยมได้ยากขึ้น เนื่องจากผู้เขียนโปรแกรมจะไม่เขียนโปรแกรมจำนวนมากในภาษาเหล่านั้น^{[ 134 ]}