Informatica 3. LEZIONE 0: Panoramica dei linguaggi di programmazione. Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 1

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1 Informatica 3 LEZIONE 0: Panoramica dei linguaggi di Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 1

2 Linguaggi di Un linguaggio di è una notazione formale caratterizzata da due componenti: Sintassi: insieme di regole formali che specificano la composizione di programmi Per determinare se un programma è valido Semantica: insieme di regole che specificano il significato di un programma sintatticamente valido Notazioni formali Semantica operazionale: comportamento di un processore astratto che esegue il programma scritto nel linguaggio di Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 2

3 Sintassi di un linguaggio Sintassi: regole che definiscono le sequenze valide di simboli Frasi come sequenze di parole Parole: definite su un alfabeto Regole lessicali: insieme di caratteri che costituiscono l alfabeto del linguaggio Esempi: Caratteri maiuscoli e minuscoli differiscono in C/C++ ma sono identici in Pascal L operatore diverso è:!= in C/C++ e /= in Ada Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 3

4 EBNF regole sintattiche non terminale terminale EBNF=Extended Backus Naur Form Metalinguaggio con metasimboli ::= < > * + Regole sintattiche: <programma> ::= { <istruzione>* } non terminale definito da regole lessicali <istruzione> ::= <assegnamento> <condizione> <ciclo> <assegnamento> ::= <identificatore> = <espr> ; <condizione> ::= if <espr> { <istruzione> + } if <espr> { <istruzione> + } else { <istruzione> + } <ciclo> ::= while <espr> { <istruzione> + } <espr> ::= <identificatore> <numero> ( <espr> ) <espr> <operatore> <espr> Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 4

5 EBNF regole lessicali Regole lessicali: <operatore> ::= + - * / = /= < > <= >= <identificatore> ::= <lettera> <ld>* <ld> ::= <lettera> <cifra> <numero> ::= <cifra>+ <lettera> ::= a b c... z <cifra> ::= Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 5

6 Diagrammi sintattici programma { } istruzione istruzione assegnamento condizione ciclo assegnamento identificatore = espressione Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 6

7 Diagrammi sintattici condizione if espressione { istruzione } else { istruzione } ciclo while espressione { istruzione } espressione espressione operatore espressione identificatore numero { espressione } Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 7

8 Linguaggi e metodi di progettazione Esempi di metodi di progettazione: top-down: scomposizione del sistema in moduli orientata agli oggetti: scomposizione del sistema in classi di oggetti... Linguaggi diversi supportano metodi di progettazione diversi lo stile di indotto dal linguaggio prende il nome di PARADIGMA DI PROGRAMMAZIONE Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 8

9 Paradigmi dei linguaggi Programmazione procedurale programmi decomposti in passi di computazione unità di modularizzazione: procedure Programmazione funzionale computazione di valori attraverso espressioni e funzioni elementi di base: funzioni Programmazione basata su tipi di dati astratti unità di modularizzazione: tipo di dato astratto (ADT) Programmazione basata su moduli unità di modularizzazione: gruppo di entità (variabili, procedure, funzioni, tipi) Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 9

10 Paradigmi dei linguaggi Programmazione orientata agli oggetti unità di modularizzazione: classi (organizzate in gerarchie) moduli istanziati a tempo di esecuzione Programmazione generica moduli generici che si possono istanziare a tempo di compilazione o esecuzione Programmazione dichiarativa descrizione dichiarativa del problema (specifica) Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 10

11 Linguaggi e architettura del calcolatore Architettura di von Neumann I/O Memoria CPU fetch execute store Linguaggi di von Neumann (o imperativi o basati su stati o basati su istruzioni): astrazione della macchina di von Neumann esecuzione sequenziale delle istruzioni che modifica lo stato della computazione (variabili) Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 11

12 Paradigmi dei linguaggi Linguaggi di Linguaggi di Von Neumann (Procedurali, operazionali,...) Linguaggi non di Von Neumann Linguaggi funzionali (LISP, ML) Linguaggi logici (PROLOG) Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 12

13 Storia dei linguaggi di ca. primo programma di Ada Lovelace (Augusta Ada Byron) 1945 Plankalkül di Konrad Zuse Svizzera (mai utilizzato per programmare) Assembler - rappresentazione simbolica del linguaggio macchina istruzione di salto condizionato Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 13

14 Storia dei linguaggi di Primi linguaggi ad alto livello 1955 FORTRAN - Formula Translation (o Translator) - di John Backus: (applicazioni scientifiche) compilazione separata di sottoprogrammi, formule 1960 ALGOL 60 - ALGOrithmic Language comitato USA- Europa: (applicazioni scientifiche) struttura a blocchi, ricorsione (stack del record di attivazione), strutture dat Usato per la rappresentazione di algorimtmi Dijkstra: primo compilatore per ALGOL COBOL - COmmon Business Oriented Language comitato Codasyl: (applicazioni orientate ai dati) file, I/O Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 14

15 Storia dei linguaggi di Altri linguaggi non convenzionali: non efficienti ma adatti in aree di applicazione particolari 1958 LISP, John McCarthy: (applicazioni IA) un unica struttura dati (lista), operazioni semplici, codice/dati uniformi (liste) 1962 APL: (prototipazione rapida) array, molte operazioni 1962 SNOBOL4: (manipolazione testi) stringhe, pattern matching Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 15

16 Storia dei linguaggi di BASIC (Beginner's All purpose Symbolic Instruction Code): interattività WG-Basic, Visual Basic SIMULA 67: simulazione, esecuzione parallela molto semplice, primo concetto di classe (routine + strutture dati) Smalltalk, C++ ALGOL 68, Adriaan van Wijngaarden: ortogonalità di concetti, specifica formale (applicazioni accademiche grammatica a due livelli) 1968 Forth (Fourth linguaggio di quarta generazione): basato su 2 stack (procedure e dati), interattivo, comando= word senza passaggio esplicito di parametri (stack), modulare 1970 PASCAL, Niklaus Wirth: strutturata, programma con sezioni ben definite, record, puntatori, allocazione dinamica Turbo Pascal, Delphi Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 16

17 Storia dei linguaggi di Linguaggio C, Ritchie linguaggio di medio livello, efficiente C++, Java, C# Sperimentazione con nuovi paradigmi Linguaggi orientati agli oggetti: 1972 Smalltalk - Xerox Parc Linguaggi logici: 1973 PROLOG (PROgramming in LOGic), basato sul calcolo dei predicati (clausole di Horn) Concorrenza e modularità: Mesa, Modula-2 (1980) Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 17

18 Storia dei linguaggi di Linguaggi funzionali: ML (MetaLinguaggio ), Miranda Linguaggi orientati agli oggetti: 1983 Ada 1986 C++, Bjarne Stroustroup Bell Labs, standardizzato nel 1998; generica, template 1986 Eiffel Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 18

19 Storia dei linguaggi di Interfacce visuali: 1991 Visual Basic, Microsoft (orientato agli eventi) VBScript, VB.net Parallelismo: FORTRAN 90 Linguaggi per sistemi esperti: CLIPS, OPS5 Linguaggi di script: Tcl/tk (GUI ), Perl (1987), Python (multi-paradigma ) Programmazione di rete: Java (1995, Sun Microsystems) Politecnico di Milano - Prof. Sara Comai 19