10: I LINGUAGGI di PROGRAMMAZIONE PARTE 1

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1 Data: Pag: 8 10: I LINGUAGGI di PROGRAMMAZIONE PARTE 1 1. Definizioni a) Linguaggi Naturali = i linguaggi degli esseri umani Lessico = le parole che si usano Sintassi = le regole con cui si scrivono e collegano le parole e le frasi Semantica = il significato di parole e frasi b) Linguaggi Formali = i linguaggi Artificiali per comandare delle macchine automatiche Un Linguaggio di Programmazione = è un Linguaggio formale per comandare dei computer. Anche un Linguaggio di Programmazione ( LP ) ha: un lessico, una sintassi, una semantica. Con un Linguaggio di Programmazione si può scrivere e creare del software: sia esso sw di base oppure sw applicativo. dal Video gioco ad un sistema operativo 2. Ambiente di Sviluppo ( IDE ) Per usare un Linguaggio di Programmazione serve un Ambiente di Sviluppo per il linguaggio. Si parla di Ambiente di Sviluppo integrato ed in inglese si abbrevia in : I.D.E. = Integrated Development Environment Un IDE è composto in genere da: -Editor per scrivere il codice sorgente - Compilatore / interprete traduce dal sorgente in linguaggio macchina - Debugger aiuta a trovare gli errori nel sorgente -Librerie forniscono funzioni già pronte -Linker unisce diversi codici oggetti 1

2 Per un singolo linguaggio di programmazione esistono più di un ambiente di sviluppo ( come se fossero dialetti di una lingua). as es. per il linguaggio C posso avere diversi IDE quali: Dev C CodeBlock Visual C Turbo C C++ C# Linguaggi ad ALTO e BASSO LIVELLO Nei Linguaggi di programmazione possiamo distingue tra quelli: a) Linguaggi di programmazione ad Alto Livello ( A.L.) : ovvero più vicini al linguaggio naturale b) Linguaggi di programmazione a Basso Livello ( B.L. ): ovvero più vicini al linguaggio della CPU di un computer o di un macchinario Il linguaggio della CPU è detto: linguaggio macchina ( LM ) o short code ; è il linguaggio a più basso livello. Le sue istruzioni sono una sequenza di bit e quindi sono poco agevoli da usare. Simile al LM è il linguaggio Assembly o Assembler; è un linguaggio simbolico ( usa dei simboli al posto delle sequenze di 01) Riassumendo le caratteristiche: Linguaggi ad Alto Livello : sono più semplici ed intuitivi da usare sono portabili su diverse piattaforme ( CPU / Sistemi Operativi ) (-) sono tradotti in L.M. in modo + complesso (-) Sono meno performanti ( veloci ) in esecuzione Linguaggi a Basso Livello : (-) sono più complicati da usare (-) dipendono dalla piattaforma ( CPU / SO) e non sono portabili sono tradotti in L.M. in modo + semplice Sono più veloci in esecuzione 2

3 4. I Traduttori ( da Alto livello ) Per passare da un programma sorgente scritto in un linguaggio ad alto livello ( o basso livello ) al suo equivalente in Linguaggio Macchina servono dei programmi detti traduttori. I traduttori partono dal testo del programma, detto CODICE SORGENTE, e lo traducono in Linguaggio Macchina ( detto anche Codice o linguaggio Macchina). Linguaggio Sorgente Linguaggio Macchina Per i Linguaggi ad Alto Livello abbiamo 2 tipi di traduttori: a) Compilatori Linguaggio sorgente L.M. Traduco -> (.exe ), ma eseguo quando voglio compilatore traduce tutto il programma sorgente; producendo sia un file oggetto (.o ) che un file eseguibile (.exe) Posso quindi eseguire il programma anche in un secondo momento e anche senza avere caricato sul computer l ambiente di sviluppo ( IDE) ad es. Dev C sorgente pippo.c oggetto pippo.o eseguibile ( LM) pippo.exe b) Interpreti Linguaggio sorgente L.M. traduce ed esegue nello stesso momento interprete traduce le istruzioni del sorgente e le esegue immediatamente. Per eseguire un programma serve avere caricato sul computer ogni volta l ambiente di sviluppo ( IDE) ad es, Scratch sorgente file.sb eseguibile non ho un file parte nota: un programma compilato è più veloce in esecuzione di uno interpretato. c) situazioni miste : es. quelle di linguaggi come JAVA.NET ( si legge "dot net" ) che applicano un approccio ibrido fra le due soluzioni di traduzione 3

4 - prima ho un compilatore per tradurre dal codice sorgente --> ad un codice in un codice intermedio, detto bytecode in Java P-code in.net Linguaggio Sorgente Linguaggio Intermedio ( Bytecode ) - poi ho un interprete per tradurre dal codice intermedio ( es. Bytecode) --> in Linguaggio Macchina, al momento dell'esecuzione del programma. Linguaggio Intermedio ( Bytecode ) ad es. Java sorgente intermedio eseguibile Linguaggio Macchina pippo.java pippo.class non ho un file a parte Il motivo di questo doppio passaggio è di: - avere la portabilità tipica dei linguaggi interpretati; - avere una fase di interpretazione più semplice e quindi più veloce, grazie alla pre-compilazione nel codice intermedio Riassumendo abbiamo Linguaggio Sorgente Alto Livello Alto Livello C Scracth Tipo traduttore Compilatore Interprete Linguaggio macchina Linguaggio macchina file eseguibile separato si no Esecuzione automatica no si Java 1 Traduttore: Compilatore Linguaggio intermedio bytecode 2 traduttore Interprete JVM Linguaggio macchina 4

5 5. Software e Diritto di Autore in generale il Copyright = protegge il diritto di un autore su un prodotto ( per tutta la vita e 70 anni dopo) es. musica, libri,... Per il software abbiamo 2 approcci: -Libero o -Proprietario LIBERO ( GRATIS ) a) Shareware = gratis per un periodo limitato es. 30 giorni, 3 mesi,... Trial Test = stessa cosa b) Freeware = libero nell'utilizzo, ma non posso usare i sorgenti es. Open Office c) Open Source = libero anche con sorgenti aperti e modificabili es. Linux es. Java PROPRIETARIO ( PAGAMENTO ): a) Licenza di utilizzo = - spesso il sw lo si compra solo in licenza di uso ( lo uso ma non ho i sorgenti quindi non lo posso modificare da solo) b) certe volte lo si compra del tutto inclusi i sorgenti, quindi lo posso anche modificare c) Canoni annui: si pagano per avere ogni anno le nuove versioni dei programmi che escono ( aggiornamenti) 5

6 6. Per approfondire: i Traduttori da Basso livello Per quanto riguarda i Linguaggi a Basso livello anche qui abbiamo i traduttori: Linguaggio Sorgente Tipo traduttore Basso Livello Assembly Assembler Linguaggio macchina Nel caso dei Linguaggi a Basso Livello come traduttore abbiamo: - Assembler Linguaggio BL L.M. L assembler traduce il sorgente in linguaggio Assembly in Linguaggio macchina. Tale processo è semplice e veloce in quanto si passa dai codici simbolici ai corrispondenti codici binari ( in LM). Nota 1: Quasi sempre ad 1 istruzione in Assembly corrisponde 1 sola istruzione in LM. Es. Assembly: ADD # 3 Linguaggio macchina: Per approfondire: i LINKER Linker (" collegatore") è un programma che prende uno o più codici oggetto (.o) generati da un compilatore e li assembla in un unico codice eseguibile (.exe). Tipicamente inserisce le librerie di sistema e le librerie utente. Molto utile quando diverse persone lavorano ad uno stesso progetto 6

7 8. Per approfondire: un es. da AL-->BL Ad una istruzione ad alto livello corrispondono molte istruzioni a basso livello / linguaggio macchina, come sotto indicato. Si assume che la variabile N sia contenuta all indirizzo 100 della RAM Si calcola la variabile SOMMA e la si memorizza all indirizzo 101 della RAM Data una riga in linguaggio C: somma = n * (n+1 ) /2 : ecco come potrebbe apparire la sequenza di istruzioni in linguaggio tipo Assembly, corrispondente ACC ind/val op.ne Lod 100 Load carica il valore di N dalla RAM nella CPU, registro ACC Add #1 Add somma 1 al valore di N in ACC Sto 101 Store memorizza il valore N+1 da ACC in RAM all indirizzo 101 Lod 100 Load carica valore di N da RAM nella CPU ( reg. Acc) Mul 101 Multiply esegue la moltiplicazione N*(N+1), in ACC Div #2 Divide divide il risultato per 2, in ACC Sto 101 Store memorizza il valore di somma all indirizzo 101 della RAM Nota : Ogni istruzione macchina può richiedere anche diversi cicli elementari di clock per essere eseguita su una CPU single core. 7

8 9. Per approfondire: JAVA Le seguenti istruzioni di Java compilate outer: for (int i = 2; i < 1000; i++) { for (int j = 2; j < i; j++) { if (i % j == 0) continue outer; } System.out.println (i); } una volta compilate produrrebbero il seguente BYTECODE 0: iconst_2 1: istore_1 2: iload_1 3: sipush : if_icmpge 44 9: iconst_2 10: istore_2 11: iload_2 12: iload_1 13: if_icmpge 31 16: iload_1 17: iload_2 18: irem 19: ifne 25 22: goto 38 25: iinc 2, 1 28: goto 11 31: getstatic #84; // Field java/lang/system.out:ljava/io/printstream; 34: iload_1 35: invokevirtual #85; // Method java/io/printstream.println:(i)v 38: iinc 1, 1 41: goto 2 44: return Il quale viene tradotto dall'interprete Java ( JVM = Java Virtual Machine) presente sulla macchina in Linguaggio Macchina ed eseguito 8