Programmazione II. Lezione 6. Daniele Sgandurra 5/11/2010.

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1 Programmazione II Lezione 6 Daniele Sgandurra daniele.sgandurra@iit.cnr.it 5/11/2010 1/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

2 Sommario 1 Nomi e Ambiente Ambiente 2 Esercizi 3 Esercitazione: Eclipse Eclipse 4 Java 2/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

3 Nomi e Ambiente Parte I Nomi e Ambiente 3/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

4 Nomi e Ambiente Ambiente Blocco: Annidamento e Sovrapposizione Spesso i blocchi sono annidabili: la definizione di un blocco inclusa in quella di un altro: in C: i blocchi associati a sottoprogrammi non possono essere annidati; in Pascal e Ada è possibile avere blocchi di sottoprogrammi all interno di altri sottoprogrammi. Mai sovrapponibili: l ultimo blocco aperto deve essere il primo a essere chiuso; vale pressoché per tutti i linguaggi che prevedono i blocchi. 4/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

5 Blocchi: Visibilità Nomi e Ambiente Ambiente Una dichiarazione locale a un blocco è visibile in un altro blocco se il binding creato dalla dichiarazione vale anche per l ambiente del secondo blocco. Dichiarazione locale a un blocco visibile nel blocco e in tutti i blocchi annidati tranne ove compaia una nuova dichiarazione per quel nome: in tal caso la nuova dichiarazione oscura la prima (buco di visibilità); osservazione: non c è visibilità dall esterno verso l interno (binding interni non attivi). Due blocchi allo stesso livello hanno visibilità separate. 5/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

6 Tipi d Ambiente Nomi e Ambiente Ambiente Tipi d Ambiente L ambiente associato a un blocco è composto da: ambiente locale: costituito dal binding per nomi locali; per i blocchi di procedure, l ambiente locale contiene anche i binding per i parametri formali (come se fossero variabili dichiarate localmente); ambiente non-locale: costituito dai binding per nomi visibili nel blocco ma non dichiarati localmente; ambiente globale: costituito dai binding creati all inizio dell esecuzione del programma; nomi usabili in tutti i blocchi. 6/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

7 Nomi e Ambiente Tipi d Ambiente: Esempio Ambiente 1 A : { i n t a = 1 ; 2 3 B : { i n t b = 2 ; 4 i n t c = 2 ; 5 6 C : { i n t c = 3 ; 7 i n t d ; 8 d = a+b+c ; 9 write ( d ) ; 10 } D : { i n t e ; 13 e = a+b+c ; 14 write ( e ) ; 15 } 16 } 17 } 7/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

8 Nomi e Ambiente Tipi d Ambiente: Esempio Ambiente A: blocco che introduce l ambiente globale: contiene il binding per a; B: ambiente locale: contiene due variabili locali b e c; eredita il binding per a dall ambiente globale; C: ambiente locale annidato in quello di B: contiene due variabili locali c (che nasconde l altra) e d; eredita il binding per b dall ambiente non-locale e a dall ambiente globale di A. D: ambiente locale annidato in quello di B: contiene la variabile locale e; eredita il binding per b, c dall ambiente non-locale di B e a dall ambiente globale di A. 8/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

9 Nomi e Ambiente Operazioni sull Ambiente Ambiente Entrata in un blocco: create associazioni per i nomi locali; disattivate le associazioni per nomi con binding non locali preesistenti. Uscita da un blocco: distruzione delle associazioni per nomi locali; riattivate le associazioni per nomi oscurati. 9/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

10 Nomi e Ambiente Operazioni su Nomi e Ambiente Ambiente Creazione binding nome-oggetto (naming). Distruzione binding nome-oggetto (unnaming) Riferimento a oggetto mediante il nome (referencing). Disattivazione binding nome-oggetto. Riattivazione binding nome-oggetto 10/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

11 Nomi e Ambiente Ambiente Operazioni su Oggetti Denotabili Creazione: allocazione di memoria necessaria. Accesso: nome binding locazione valore: le regole rendono l associazione univoca. Modifica: nome binding locazione: e modifica del valore nella locazione. Distruzione: deallocazione delle risorse. 11/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

12 Nomi e Ambiente Ambiente Operazioni su Oggetti Denotabili Creazione e binding spesso contemporanee: es.: dichiarazioni di variabili (int x;). Non vale sempre: lifetime(oggetto) <> lifetime(binding): >: variabile passata per riferimento (parametro formale); <: riferimento dangling. 12/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

13 Scope (Visibilità) Nomi e Ambiente Ambiente La visibilità di un associazione è il segmento di istruzioni per il quale essa è visibile. Gli ambienti possono cambiare in base alle operazioni definite sugli ambienti: ambienti non locali più difficili da trattare. 13/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

14 Scope: Esempio Nomi e Ambiente Ambiente Quale valore viene stampato? 1 A : { i n t x = 0 ; 2 3 v o i d foo ( ) 4 { 5 x = 1 ; 6 } 7 8 B : { i n t x ; 9 foo ( ) ; 10 } write ( x ) ; 13 } 14/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

15 Regole di visibilità Nomi e Ambiente Ambiente Determinano la validità dei binding nel passaggio da un ambiente all altro. es.: una dichiarazione locale a un blocco è visibile in esso e in tutti i blocchi annidati. Si possono intendere: staticamente: sorgente; dinamicamente: esecuzione. 15/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

16 Scope Statico Nomi e Ambiente Ambiente Basato sulla struttura sintattica del sorgente: l associazione è stabilita dal compilatore. Regola dello scope statico (dello scope annidato più vicino): 1 le dichiarazioni locali di un blocco definiscono l ambiente locale (escluse quelle in blocchi annidati); 2 l uso di un nome in un blocco comporta l utilizzo del binding dell ambiente locale, se esiste; altrimenti risalire all ambiente dei blocchi contenitori (un livello alla volta) fino a trovare un binding valido (ambito più esterno: parole predefinite del linguaggio); altrimenti, errore; 3 il nome di un blocco fa parte dell ambiente locale del blocco contenitore immediatamente esterno al blocco (es., blocchi associati a procedure). 16/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

17 Nomi e Ambiente Scope Statico: Esempio Ambiente Quale valore viene stampato? 1 { i n t x = 0 ; 2 3 v o i d incr ( i n t n ) 4 { 5 x = n+1; 6 } 7 8 incr ( 3 ) ; 9 write ( x ) ; 10 { i n t x = 0 ; 11 incr ( 3 ) ; 12 write ( x ) ; 13 } 14 write ( x ) ; 15 } 17/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

18 Scope Statico Nomi e Ambiente Ambiente Vantaggi: leggibilità e comprensibilità: basta scorrere le dichiarazioni nel sorgente. ottimizzazione: il compilatore può decidere (quasi) tutto. usata dalla maggior parte dei linguaggi: Algol, Pascal, C, C++, Ada, Java, Scheme,... Svantaggi: relativamente complicata gestione a run-time; gerarchia degli ambienti non locali evolve diversamente dalla gerarchia di attivazione dei blocchi. 18/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

19 Scope Dinamico Nomi e Ambiente Ambiente Basato sulle sequenze di chiamata delle unità di programma e non su come appaiono nel sorgente. Criterio temporale anziché spaziale. Usata in alcuni dialetti di Lisp, APL, Snobol, Perl. 19/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

20 Nomi e Ambiente Scope Dinamico: Esempio Ambiente Quale valore viene stampato? 1 { c o n s t x = 0 ; 2 3 v o i d stampa1 ( ) 4 { 5 write ( x ) ; 6 } 7 8 v o i d stampa2 ( ) 9 { 10 c o n s t x = 1 ; 11 stampa1 ( ) ; 12 } stampa2 ( ) ; 15 } 20/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

21 Nomi e Ambiente Ambiente Scope Dinamico: Regole di Visibilità L associazione per un nome non locale X in un punto P del programma è la più recente tra quelle create per X a essere attiva quando il flusso di controllo raggiunge P: implementata con ricerca nella pila dei blocchi di attivazione dei blocchi/sottoprogrammi che hanno fatto raggiungere P; per l ambiente locale la regola è identica al caso dello scope statico. 21/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

22 Nomi e Ambiente Scope Dinamico: Esempio Ambiente Quale valore viene stampato? 1 { c o n s t x = 0 ; 2 3 v o i d stampa1 ( ) 4 { 5 write ( x ) ; 6 } 7 8 v o i d stampa2 ( ) 9 { 10 c o n s t x = 1 ; 11 { c o n s t x = 2 ; } 12 stampa1 ( ) ; 13 } stampa2 ( ) ; } 22/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

23 Scope Dinamico Nomi e Ambiente Ambiente Vantaggi: Svantaggi: flessibilità: stesso sottoprogramma si comporta diversamente a seconda del momento in cui viene invocato. minor leggibilità e comprensibilità; difficile ricostruire le dichiarazioni dal sorgente. gestione a run-time inefficiente; poco usata nei linguaggi general-purpose. 23/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

24 Problemi di Scope Nomi e Ambiente Ambiente Dove possono essere introdotte le dichiarazioni? Qual è l esatta visibilità delle variabili locali: regole restrittive in Pascal: (i) dichiarazioni a inizio blocco e prima dell uso; (ii) binding valevoli da inizio a fine blocco (possibili buchi ); (iii) dichiarazioni prima dell uso. più rilassate in C e Ada: valevoli dalla dichiarazione a fine blocco; eccezioni (alla iii) per i tipi ricorsivi (es. liste); sottoprogrammi forward Pascal e nomi funzioni C. Java: disciplina mista: dichiarazioni ovunque e valide fino a fine blocco; dichiarazione membro valide per tutta la classe. 24/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

25 Esercizi Parte II Esercizi 25/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

26 Esercizio 1 Esercizi Si calcoli la computazione del comando c: nello stato σ = [(X, 3)]. X := 1; while (X == 1) do X := 2; 26/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

27 Esercizio 2 Esercizi Si consideri il seguente frammento di programma, scritto con un linguaggio a scope statico. Si dica quali valori sono stampati dalla primitiva write(). 1 i n t x = 0, y = 0 ; 2 3 v o i d foo ( ) { 4 x++; 5 } 6 v o i d bar ( ) { 7 foo ( ) ; 8 x=x 2 ; 9 } read ( y ) ; i f ( y > 0) { 14 i n t x = 3 ; 15 bar ( ) ; 16 write ( x ) ; 17 } 18 e l s e bar ( ) ; write ( x ) ; 27/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

28 Esercizio 3 Esercizi Si consideri il seguente frammento di programma, scritto con un linguaggio a scope dinamico. Si dica quali valori sono stampati dalla primitiva write(). 1 i n t x = 2, y = 0 ; 2 3 v o i d foo ( ) { 4 i n t x = 1 ; 5 } 6 v o i d bar ( ) { 7 foo ( ) ; 8 x=x 2 ; 9 } read ( y ) ; i f ( y > 0) { 14 i n t x = 3 ; 15 bar ( ) ; 16 write ( x ) ; 17 } 18 e l s e bar ( ) ; write ( x ) ; 28/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

29 Esercizio 4 Esercizi Si consideri il seguente frammento di programma: inserire del codice al posto di /*...*/, tale che usando un linguaggio a scope statico la variabile x nei due cicli assuma lo stesso valore, mentre usando un linguaggio a scope dinamico la variabile x assuma valori diversi. (Il codice deve compilare sempre.) 1 i n t i ; 2 3 i n t foo ( ) { /... / } 4 5 f o r ( i = 0 ; i <= 1 ; i++){ 6 i n t x ; 7 /... / 8 x = foo ( ) ; 9 } **È possibile usare un solo comando nel ciclo for? 29/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

30 Esercitazione: Eclipse Parte III Esercitazione: Eclipse 30/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

31 Installare Eclipse Esercitazione: Eclipse Eclipse In selezionare Eclipse Classic. 31/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

32 Installare Eclipse Esercitazione: Eclipse Eclipse Scompattare l archivio: $ tar zxvf eclipse-sdk linux-gtk.tar.gz Spostarsi nella directory di installazione: $ cd eclipse/ Eseguire Eclipse: $./eclipse (In alternativa, muovere la directory in una directory di sistema e aggiornare il path per puntare ad essa). 32/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

33 Installare Eclipse Esercitazione: Eclipse Eclipse Scegliere il workspace: 33/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

34 Esercitazione: Eclipse Eclipse Creare un Progetto Java con Eclipse Creare un progetto Java: 34/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

35 Esercitazione: Eclipse Eclipse Creare un Progetto Java con Eclipse 35/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

36 Aggiungere una classe Esercitazione: Eclipse Eclipse Aggiungere una classe: 36/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

37 Aggiungere una classe Esercitazione: Eclipse Eclipse 37/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

38 Aggiungere una classe Esercitazione: Eclipse Eclipse 38/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

39 Scrivere il Programma Esercitazione: Eclipse Eclipse Scrivere il programma: 39/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

40 Esercitazione: Eclipse Eseguire il Programma Eclipse Eseguire il programma (eseguire la build se non è automatica): 40/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

41 Esercitazione: Eclipse Eseguire il Programma Eclipse 41/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

45 Esercitazione: Eclipse Eseguire il Programma Eclipse In alternativa, per compilare ed eseguire il programma da shell: ~$ cd workspace/hello/src/ ~/workspace/hello/src$ javac Hello.java ~/workspace/hello/src$ java Hello Hello World! In alternativa, dopo aver fatto la build da Eclipse, se si è scelto di avere directory separate per gli eseguibili (bin) e sorgenti (src), si può eseguire il programma dalla directory bin: ~$ cd workspace/hello/ ~/workspace/hello$ ls ~/workspace/hello$ bin src ~/workspace/hello$ cd bin/ ~/workspace/hello/bin$ java Hello Hello World! 45/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

46 Java Parte IV Java 46/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

47 Java Java Java è un linguaggio object-oriented, con le seguenti caratteristiche: fortemente tipato (strongly typed): ogni espressione ha un tipo, che il compilatore usa per controllare la correttezza delle operazioni eseguite; tutti gli errori sono rilevati al momento in cui avvengono, non sono possibili errori non catturati (unchecked error): es., non è consentito l accesso diretto alla memoria (puntatori void*); gestione automatica della memoria a heap, con garbage collection: la deallocazione non è gestita dal programmatore: la JVM si occupa di liberare la memoria non più usata. 47/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

48 Sintassi di Base Java La sintassi del frammento imperativo di Java è simile a quella del C/C++: comandi (if, while,...); le dichiarazioni di metodi (analoghi alle funzioni) e variabili; si usano le graffe ({...}) per indicare l apertura e la chiusura dei blocchi; i caratteri di spazio/tabulazione/a capo non sono importanti; come in C, un metodo main è utilizzato come punto di partenza del programma: invocato dalla JVM all inizio dell esecuzione. 48/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

49 Hello World! Java 1 p u b l i c c l a s s Hello { 2 // e n t r y p o i n t d e l programma 3 p u b l i c s t a t i c v o i d main ( String [ ] args ) { 4 System. out. println ( H e l l o World! ) ; 5 } 6 } Dichiarazione della classe Hello: è necessario che il file relativo al codice sorgente abbia lo stesso nome della classe pubblica corrispondente, seguito dall estensione java. Un solo metodo, main: il punto di ingresso nel programma, invocato all inizio dell esecuzione; stampa sulla console la stringa Hello World! 49/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

50 Analisi di Hello World Java Riga 1: dichiarazione della classe Hello; Riga 2: commento, ignorato dal compilatore. Un altra sintassi per i commenti é: / commento / Riga 3: dichiarazione del metodo main: un parametro, args, di tipo String[] (array di stringhe); args contiene gli argomenti (es., passati dalla riga di comando). Riga 4: stampa la stringa Hello World! sulla console: System: classe standard di Java; out: variabile associata alla classe System (contiene un riferimento ad un oggetto che rappresenta lo standard output); println: metodo di out per stampare una stringa (sullo standard output). 50/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

51 Java Dichiarazione di Variabili e Assegnamento Ogni variabile locale utilizzata in un programma deve essere dichiarata prima del suo uso: deve esserne indicato il tipo, cioè l insieme dei valori che potrà memorizzare e le operazioni possibili; <tipo> <ide >; // d i c h i a r a z i o n e <ide> = <espressione >; // assegnamento <tipo> <ide> = <espr >; // d i c h i a r a z i o n e e assegnamento Ad esempio: 1 i n t x ; 2 f l o a t phi = ; 3 String msg = c i a o La dichiarazione crea una associazione nell ambiente locale tra il nome della variabile e il valore: se non è inizializzata, viene associata ad un valore di default. 51/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

52 Tipi di Dato: Esempio Java Esempio: il tipo int: contiene i valori {..., 2, 1, 0, 1, 2, 3,... } fornisce le operazioni: + somma, * moltiplicazione, - sottrazione, / divisione intera, e ognuna di queste operazioni può essere applicata ad una coppia di valori int e ritorna un singolo valore int. 52/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

53 Java Dichiarazione di Variabili e Assegnamento: Esempio 1 i n t x = 1 0 ; 2 i n t y = 2 0 ; 3 x = y ; 4 x = x 3 ; Riga 1: dichiarazione della variable x di tipo int: a cui è assegnato il valore 10. Riga 2: dichiarazione della variable y di tipo int: a cui è assegnato il valore 20. Riga 3: assegnamento alla variabile x del valore associato alla variabile y: x assume il valore 20. Riga 4: assegnamento alla variabile x del valore di x * 3: x assume il valore /54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010

54 Riferimenti Java [1] Linguaggi di programmazione: principi e paradigmi (Cap. 4). Maurizio Gabbrielli, Simone Martini. [2] Core Java 2. Vol. 1: Fondamenti (Cap. 3). Horstmann Cay S., Cornell Gary. 54/54 Programmazione II Lezione 6 5/11/2010