Programovac í jazyk y

Programovací jazyky

doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D.katedra informatiky FEI VŠB-TUO

A-1007 / 597 324 219http://www.cs.vsb.cz/saloun

[email protected]

ZPP - Programovací jazyky 2

Obsah

Co je to programovací jazyk Překlad a zpracování programu Nástroje pro tvorbu programů Metody popisu programovacích jazyků Typy programovacích jazyků Vývoj programovacích jazyků Studijní program „Informační technologie“

(text převzat od doc. Beneše)


Programovací jazyk

Popis výpočtů, obvykle ve tvaru, jenž umožňuje provedení elektronickým počítačem (program)

Standardizovaný nástroj pro komunikaci s počítačem S jakými daty má počítač pracovat? Jak se tato data budou ukládat a přenášet? Které akce a kdy se mají provést?


Proč používáme programovací jazyky?

Zjednodušují přenos určitého typu informace Noty v hudbě Matematické formule Elektrotechnická schémata

Vyznačují se velkou přesností vyjádření Přirozené jazyky – vynechávání, gramatické chyby,

víceznačnost

Jsou obvykle proveditelné na počítači Značkovací jazyky (HTML) – data, ne program Specifikační jazyky (λ-kalkul) – teoretický výzkum


Překlad a zpracování programu

Zdrojový text programu

Překlad a sestavení

Testování

Chyby při překladu

Neúspěšné testy

Provoz

Chyby za provozu

Ladění


Nástroje pro tvorbu programů

Editor Překladač / interpret x zpětný překladač Spojovací program (linker) Správa verzí – CVS, Subversion, … Ladicí program (debugger) Nástroje pro ladění výkonu (profiler) Testovací nástroje, generátory testů Generátor instalačních balíků Nástroje pro internacionalizaci (i18n)


Integrovaná vývojová prostředí (IDE)

Poskytují více uvedených funkcí současně

Prostředí orientovaná na určitý jazyk Borland Pascal, C++, JBuilder, C#Builder SharpDeveloper, JCreator, NetBeans

Univerzální prostředí Eclipse (Java, C++, C#, …) MS Visual Studio (C++, C#, Jscript, VB, …)


Eclipse


JBuilder


MS Visual Studio


Překladač

Analýza zdrojového textu, vyhledání chyb Základní stavební prvky – identifikátory, čísla,

řetězce, operátory, oddělovače, … Programové konstrukce – deklarace, příkazy,

výrazy Kontextové vazby – definice/užití, datové typy

Syntéza cílového programu / Interpretace Strojový jazyk (nebo JSI) Jazyk virtuálního procesoru (JVM, CLR)


Překlad C++


Překladač

Inkrementální překlad Umožňuje po drobné opravě přeložit jen

změněnou část Možnost provádění drobných změn během ladění

programu Just-in-time překlad

Generování instrukcí virtuálního procesoru (Java VM - .class, .NET CLR – jazyk IL)

Překlad až v okamžiku volání podprogramu Optimalizace podle konkrétního procesoru


Popis programovacího jazyka

Syntaxe - struktura jazykových konstrukcí Textové jazyky (C, Pascal, Java) Grafické jazyky (vývojové diagramy, UML)

a > 10

x := x + 5

if a > 10 then begin x := x + 5;end

ano

ne


Popis programovacího jazyka

Sémantika – význam jazykových konstrukcí Statická sémantika – v době překladu Dynamická sémantika – v době běhu

Příklad: Co znamená X + 1 ? X je celé číslo: Přičti k hodnotě proměnné X jedničku. X je řetězec: Převeď konstantu 1 na řetězec a připoj na

konec řetězce uloženého v proměnné X. X je objekt: Zavolej metodu "operator +“

s parametrem 1. X je reálné číslo: Převeď 1 na reálné číslo 1.0 a přičti k

hodnotě proměnné X.


Syntaktický diagram

Gramatika

příkaz if podmínka then příkaz zbytek

zbytek else příkaz

| ε

Metody popisu syntaxe

if podmínka then příkaz else příkaz


Metody popisu sémantiky

Slovní popis Nepřesný

Formální popis Operační sémantika

Význam konstrukce popíšeme pomocí jednodušších operací

Denotační sémantika Význam konstrukce popíšeme pomocí funkcí


Typy programovacích jazyků

Imperativní jazyky Posloupnost příkazů měnících stav výpočtu Možnost opakovaného přiřazení do proměnné

Deklarativní jazyky Posloupnost podmínek Počítač musí najít postup, jak je dodržet

Funkcionální jazyky – ML, Haskell, LISP Logické jazyky – PROLOG, CLP, Gödel, Mercury Dotazovací jazyky - SQL


Vývoj programovacích jazyků

Strojové jazyky Posloupnost instrukcí v číselném tvaru

Jazyky symbolických instrukcí / adres Pojmenované instrukce Pojmenované adresy – proměnné, návěští skoků Makrodefinice

Autokódy Složitější příkazy Příklad: MAT (Minsk autokód – CTI, PIS, JDI NA, …)

Vyšší programovací jazyky


První programovací jazyky

kolem 1946 Konrad Zuse – Plankalkul použit také pro šachy rukopis publikován až v roce 1972, nebyl nikdy implementován

1949 John Mauchly - Short Code první počítačový jazyk skutečně použitý na elektronickém zařízení určen pro zadávání rovnic "ručně kompilovaný" jazyk

1951 Grace Murray Hopper prosazovala vytvoření vyšších jazyků pracovala na návrhu prvního překladače zavedla pojem "počítačový virus"


FORTRAN (1954-57)

FORmula TRANslator - John Backus, IBM problémově orientovaný, strojově značně nezávislý,

optimalizace (nutná v konkurenci s JSI) realizace překladače si vyžádala 18 člověkoroků -

jeden z největších projektů v té době

V současnosti stále nejpoužívanější jazyk v oblasti vědeckotechnických výpočtů! (ISO: 1997)


FORTRANCC Vypocet funkce faktorialC INTEGER FUNCTION FACT(N) IMPLICIT NONE INTEGER N, I, F F = 1 DO 10 I = 1,N F = F * I10 CONTINUE FACT = F END

PROGRAM P1 IMPLICIT NONE INTEGER N, F, FACT READ(*,*) N F = FACT(N) WRITE(*,*) "Fact = ", F END


LISP (1958-59)

LISt Processing - John McCarthy, M. I. T. první funkcionální jazyk - implementace

lambda-kalkulu možnost imperativního stylu programování

dosud se používá i jako skriptovací jazyk v aplikacích (AutoCAD, emacs, …)


LISP(defun quicksort (vec l r) (let ((i l) (j r) (p (svref vec (round (+ l r) 2)))) (while (<= i j) (while (< (svref vec i) p) (incf i)) (while (> (svref vec j) p) (decf j)) (when (<= i j) (rotatef (svref vec i) (svref vec j)) (incf i) (decf j))) (if (> (- j l) 1) (quicksort vec l j)) (if (> (- r i) 1) (quicksort vec i r))) vec)


Algol 60 (1958-60)

Algorithmic Language - J. Backus, P. Naur bloková struktura, složené příkazy, rekurze syntax poprvé popsána formálně gramatikou

(BNF) koncem 60. let se stal nejpopulárnějším

jazykem v Evropě – např. i ve výuce

základ mnoha dalších programovacích jazyků


ALGOL 60begin integer N; ReadInt(N);

begin real array Data[1:N]; real sum, avg; integer i; sum:=0; for i:=1 step 1 until N do begin real val; ReadReal(val); Data[i]:=if val<0 then -val else val end; for i:=1 step 1 until N do sum:=sum + Data[i]; avg:=sum/N; PrintReal(avg) endend


COBOL (1960)

COmmon Business Oriented Language pro vytváření rozsáhlých programů k vládním a

obchodním účelům formalizovaný anglický text, čitelný pro manažery zavedl propracované záznamové struktury vytvořen konferencí CODASYL (Conference of Data

Systems and Languages)

Dosud se používá zejména ve finančních institucích (ISO:2002, XML 2006)


COBOLIDENTIFICATION DIVISION.PROGRAM-ID. Iter.AUTHOR. Michael Coughlan.

DATA DIVISION.WORKING-STORAGE SECTION. 01 Num1 PIC 9 VALUE ZEROS. 01 Num2 PIC 9 VALUE ZEROS. 01 Result PIC 99 VALUE ZEROS. 01 Operator PIC X VALUE SPACE.

PROCEDURE DIVISION. Calculator. PERFORM 3 TIMES DISPLAY "Enter First Number : " ACCEPT Num1 DISPLAY "Enter Second Number : " ACCEPT Num2 DISPLAY "Enter operator (+ or *) : " ACCEPT Operator IF Operator = "+" THEN ADD Num1, Num2 GIVING Result END-IF IF Operator = "*" THEN MULTIPLY Num1 BY Num2 GIVING Result END-IF DISPLAY "Result is = ", Result END-PERFORM. STOP RUN.


BASIC (1964)

Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code John G. Kemeny, Thomas E. Kurz, Dartmouth

University první implementace je kompilátor (1. 5. 1964 04:00) 1975 Tiny BASIC běží na mikropočítači s 2KB RAM 1977 Bill Gates, Paul Allen – Altair BASIC

1991 - VisualBasic, VBA, VBScript 2003 - VB.NET


Pascal (1968-71)

Niklaus Wirth, ETH Zurich jednoduchý jazyk, určen pro výuku

programování P-kód – instrukce virtuálního procesoru,

specializované procesory pro P-kód

Borland Turbo Pascal (Anders Hejlsberg) Borland Delphi -> Kylix


Další jazyky

1980-83 Ada 1972 C 1972 Smalltalk 1982-85 C++ 1994-95 Java 2000-02 C#


C#using System; using System.Windows.Forms; using System.Drawing;public class Sample : Form { [STAThread] public static int Main(string[] args) { Application.Run(new Sample()); return 0; } public Sample() { Button btn = new Button(); btn.Text = "OK"; Controls.Add(btn); }}


Skriptovací jazyky

Slouží obvykle k rozšíření nějaké aplikace

Operační systém – sh, command.com

WWW server – Perl, PHP

WWW prohlížeč – JavaScript, VBScript


PHP// připojení k serveru a výběr databázemysql_connect("localhost","uzivatel","heslo");mysql_select_db("databaze");

// dotaz$h = mysql_query("SELECT * FROM uzivatele

WHERE jmeno='$jmeno'");

// vytvoření objektu z výsledného řádku$uz = mysql_fetch_object($h);if( !$uz )

die "Uživatel neexistuje";if( $uz->heslo != $heslo )

die "Špatné heslo";


Studijní program „Informační technologie“

Úvod do programování (Java) Programování v C/C++ Programování v C# Programovací techniky Programovací jazyky a překladače Seminář z programování

Funkcionální a logické programování

Documents

Programovac í jazyk y