Concetti introduttivi

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1 Concetti introduttivi La programmazione Programma: sequenza di operazioni semplici (istruzioni e decisioni) eseguite in successione. Un programma indica al computer i passaggi da compiere per svolgere un compito preciso. I programmi danno flessibilità di impiego ai computer L attività di progettazione e implementazione dei programmi è detta programmazione. I programmi sono scritti utilizzando linguaggi di programmazione

2 Linguaggi di Programmazione I linguaggi di programmazione sono in genere classificati in Linguaggi macchina Istruzioni macchina codificate mediante numeri Dipendenti dalla macchina Linguaggi assembly Istruzioni macchina codificate con codici mnemonici Dipendenti dalla macchina Linguaggi di alto livello (C, Pascal, Java,ecc.) Istruzioni ad un livello concettuale più elevato Indipendenti dalla macchina LOAD REG, loc_b ADD REG, loc_a MOV loc_b, REG b = a+b; Linguaggi ad alto livello I linguaggi ad alto livello consentono un maggiore livello di astrazione Permettono di descrivere l idea che sta dietro l operazione da compiere Esempio: if x>0 then print( x è positivo ) else print ( x è negativo ) Sono più vicini ai linguaggi naturali Seguono delle convenzioni rigide per facilitarne la traduzione in codice macchina (compilazione)

3 Compilazione Le istruzioni scritte in un linguaggio ad alto livello devono essere tradotte in istruzioni macchina per poter essere comprese dalla CPU Il compilatore è il programma che si occupa di tradurre il codice L insieme di istruzioni macchina (linguaggio macchina) dipende dal tipo di CPU Il compilatore deve essere adatto alla CPU su cui deve girare Linguaggi di alto livello I linguaggi di alto livello possono essere classificati in vari modi. Di interesse per il corso: Linguaggi procedurali o imperativi C, Pascal, Linguaggi orientati agli oggetti C++, Java, Altre classi di linguaggi: Linguaggi funzionali Lisp, SML, Linguaggi logici o dichiarativi Prolog, LDL,

4 Limite dei linguaggi procedurali Costringe a pensare soluzioni che riflettono il modo di operare del computer piuttosto che la struttura stessa del problema. Per problemi non numerici trovare questo mapping spesso è difficile La produzione e la manutenzione del software sono costose Il riutilizzo delle soluzioni è più complicato e improbabile Linguaggi Orientati agli Oggetti I linguaggi ad oggetti permettono al programmatore di rappresentare e manipolare non solo dati numerici o stringhe ma anche dati più complessi e aderenti alla realtà (conti bancari, schede personali, ) Progettazione e sviluppo più semplice e veloce Alta modularità Estensibilità e manutenzione più semplici Tutto questo si traduce in costi più bassi

5 Esistono controindicazioni? Il paradigma di programmazione orientata agli oggetti paga la sua semplicità e versatilità in termini di efficienza Va molto bene per lo sviluppo di applicazioni, ma non è adatto per lo sviluppo di software di base Sistemi operativi Driver Compilatori Introduzione al linguaggio Java

6 Java Sun MicroSystems creava Green per apparecchiature di consumo (accessori per la TV). Scarso successo Browser Hot-Java sfruttava le caratteristiche di Green neutralità rispetto all'architettura esecuzione in tempo reale affidabilità sicurezza applicandole all interazione client/server: il browser Hot-Java poteva scaricare dal Web programmi (applet) scritti in Java ed eseguirli Netscape ed Explorer supportavano Java Java 2 Rilasciato 1998 Lo caratterizzano due qualità: 1. Sicurezza Durante la navigazione su Internet il nostro browser potrebbe scaricare applet in grado di provocare danni, come per esempio, leggere informazioni riservate o danneggiare i nostri dati Java non permette di scrivere applet nocivi 2. Trasferibilità Quando un progettista di pagine web scrive un applet non ha dea del tipo di sistema su cui girerà Gli applet scritti in Java possono operare senza bisogno di modifiche su sistemi diversi quali Unix, Windows, Macintosh,.. Attualmente è uno dei più importanti linguaggi per la programmazione generica e per l'apprendimento dell'informatica

7 JAVA: note Sintassi simile al C++ favorire accettazione da programmatori professionisti JAVA non è comunque la versione per Internet di C++ E un linguaggio fondato sulle necessità e sulle esperienze di veri programmatori JAVA: caratteristiche generali (1) E object-oriented : risponde all esigenza di realizzare sistemi software facili da modificare e mantenere consente alti livelli di riutilizzabilità del codice Ha una ricchissima libreria per lo sviluppo di interfacce utente e di applicazioni Internet impiegabili con relativa facilità E robusto Una delle principali cause di crash dei programmi scritti in C/C++ è l uso scorretto dell aritmetica dei puntatori: non fornisce tipi puntatori, né tanto meno l aritmetica dei puntatori

8 JAVA: caratteristiche generali (2) E efficiente pur essendo un linguaggio interpretato: i programmi Java sono mediamente meno di 10 volte più lenti dei corrispondenti programmi C++ riduzione di efficienza accettabile per tipiche applicazioni Java: programmi interattivi meglio di altri linguaggi interpretati (Basic, PERL, etc.) E sicuro: esecuzione programmi confinata in un firewall da cui non è possibile accedere ad altre parti del computer estremamente utile per l esecuzione di programmi scaricati da internet JAVA: caratteristiche generali (3) E portabile: Programmi scritti in linguaggi convenzionali (es. C/C++) devono essere ricompilati per la nuova piattaforma Programmi scaricabili da internet: bisogna predisporre l eseguibile per ogni tipo di CPU o mettere a disposizione il codice sorgente JAVA: la magia del Bytecode il compilatore genera un codice (Bytecode) eseguibile per una CPU ideale, detta macchina virtuale (JVM) La macchina virtuale viene poi simulata sulla CPU reale

9 Bytecode e JVM Compilatore convenzionale Codice sorgente Compilatore Codice oggetto CPU Compilatore JAVA Codice sorgente Compilatore Bytecode per la macchina virtuale Programa di simulazione della macchina virtuale per il computer A Programa di simulazione della macchina virtuale per il computer B Programa di simulazione della macchina virtuale per il computer C JAVA: caratteristiche generali (4) E semplice: da usare se si conosce programmazione ad oggetti caratteristiche complesse di C++ eliminate o realizzate in maniera più semplice non ci sono caratteristiche insolite o sorprendenti esistono sempre pochi modi ben chiari per eseguire un determinato compito poche caratteristiche di base estendibili (se necessario) con le librerie

10 Prendiamo confidenza 1. Login 2. Compilatore Java linea di comando ambiente integrato JBuilder (*)... (*) consigliato + utilizzato in laboratorio nelle esercitazioni + professionale Il primo programma File Hello.java public class Hello { public static void main(string[] args) { //visualizza sulla finestra di console: Hello, World System.out.println("Hello, World!"); } } NOTA: JAVA distingue tra maiuscolo e minuscolo

11 Prime nozioni di Java Ogni programma Java è costituito da una o più classi public class Hello definisce una classe (blocco costruttivo fondamentale dei programmi Java) Ogni classe contiene la definizione dei metodi Ogni metodo contiene istruzioni e decisioni come le funzioni nella programmazione strutturata public static void main(string[] args) definisce un metodo speciale chiamato main Ogni programma Java contiene un metodo main. Quando viene eseguito un programma, l esecuzione parte dal metodo main Ancora //visualizza sulla finestra di console: Hello, World Commenti di riga cominciano per // Un metodo si invoca specificando un oggetto, il nome del metodo e i suoi parametri System.out.println("Hello, World!") Invoca il metodo println sull oggetto out: definito nella classe System (oggetti e metodi per accedere alle risorse di sistema già implementato) istanza della classe PrintStream (metodi di input/output già implementato) Il parametro passato è la stringa Hello, World!

12 Errori Errore di sintassi violazione delle regole del linguaggio di programmazione rilevati dal compilatore Errore logico il programma esegue un azione che non era nelle intenzioni del programmatore rilevati nella fase di test del programma NOTA: Java distingue tra maiuscole e minuscole Compilazione Scrivere il programma con un editor di testo Salvarlo con un nome, es.: Hello.java Compila digitando javac Hello.java La compilazione crea il bytecode nel file Hello.class che contiene le istruzioni per la macchina virtuale oltre ad altre informazioni Esegui digitando java Hello Un interprete Java carica il bytecode del programma (e delle eventuali librerie necessarie) ed avvia il programma.

13 Compilazione