Języki programowania

2010-05-17

Języki programowania

Język



zbór znaków i symboli oraz reguł
określających sposoby i kolejność ich
użycia



Język algorytmiczny – język, który jest
stosowany do zapisywania algorytmów.



Język programowania – język
algorytmiczny stosowany do celów
programowania.

2010-05-17

Język programowania



zbiór zasad składni oraz instrukcji, dzięki
którym programista tworzy kod źródłowy
programu.



Programista używa języka programowania
zrozumiałego dla człowieka, który jest
tłumaczony do postaci kodu maszynowego.



Procesor wykonuje program zapisany w
kodzie maszynowym.

Przykład programu w języku C

2010-05-17

Kod źródłowy



program komputerowy napisany w języku
programowania.



postać programu, która jest zrozumiała dla
programisty (bez konieczności jego
uruchamiania).



jest przekształcany na kod maszynowy w
procesie translacji (kompilacji lub
interpretacji) programu.

Kod maszynowy



język rozumiany przez procesor.



Program w kodzie maszynowym składa się z
ciągu wartości binarnych, które oznaczają
zarówno instrukcje jak i dane.



Postać kodu maszynowego zależy od
architektury procesora.

2010-05-17

Translacja



Program napisany w języku programowania
musi zostać przetłumaczony na kod
maszynowy, aby mógł być wykonany przez
procesor.



Translacja oznacza tłumaczenie programu
napisanego w języku programowania z
postaci źródłowej do postaci wynikowej
zrozumiałej dla maszyny (procesora).

Translator



Translator to specjalny program (lub
urządzenie) dokonujący translacji.



Translatory dzieli się na:



kompilatory i interpretery tłumaczące
programy zapisane w językach wysokiego
poziomu,



assemblery tłumaczące programy zapisane
w językach symbolicznych.

2010-05-17

Kod wynikowy



Kod maszynowy uzyskany jako rezultat pracy
translatora (kompilatora lub interpretera),
nadający się do bezpośredniego
wykonywania przez procesor albo
wymagający dalszej obróbki (np.
konsolidacji).



Czasami zamiast określenia kod wynikowy
używa się nazwy kod obiektowy.

Translacja

2010-05-17

Kompilator



program służący do automatycznego

tłumaczenia kodu źródłowego w języku
programowania na kod maszynowy.



Niektóre kompilatory tłumaczą najpierw do

języka asemblera, a ten na język maszynowy

jest tłumaczony przez asembler.



Stosowanie kompilatorów ułatwia

programowanie (programista nie musi znać

języka maszynowego) i pozwala na większą

przenośność kodu pomiędzy platformami.

2010-05-17

Interpreter



program, który analizuje kod źródłowy i wykonuje
przeanalizowane fragmenty (instrukcje).



Inaczej niż dla procesu kompilacji, podczas którego
nie wykonuje się instrukcji kodu źródłowego.



Wykonanie  programu  za pomocą  interpretera  jest
wolniejsze,  wymaga więcej zasobów  systemowych
niż wykonanie  kodu skompilowanego.

Etapy translacji

2010-05-17

Preprocesing



wstępne przygotowanie programu do właściwej
kompilacji.



Dołączane są dodatkowe pliki z kodem

źródłowym.



Dodawane są do kodu źródłowego deklaracje

używanych funkcji i/lub informacja o
stosowanych zmiennych.



Tak przetworzony kod źródłowy poddawany jest

analizie składniowej i translacji.



Preprocesor jest najczęściej zintegrowany z
kompilatorem/interpreterem

Translacja



tłumaczenie kodu źródłowego na kod
wynikowy (binarny) zrozumiały dla procesora.

2010-05-17

Konsolidacja



dołączanie bibliotek do tworzonego programu
(kodu wynikowego).



Jeżeli używane są funkcje z biblioteki,

niezbędne jest dołączenie biblioteki do
programu.



Biblioteka jest również „programem”, który nie

może być samodzielnie uruchomiony.

Zawiera funkcje, do których odwołują się inne
programy.



Po konsolidacji program jest gotowy do użycia.

Generacje

języków

programowania



Można wyróżnić pięć wyraźnie różniących się
generacji języków programowania (1GL-5GL).



W miarę rozwoju techniki komputerowej,
wystąpiła konieczność dostarczania narzędzi
programistycznych, które umożliwiłyby
maksymalne wykorzystanie sprzętu.



Nie ma pełnej zbieżności chronologicznej
między poszczególnymi generacjami języków i
sprzętu.

2010-05-17

1GL



Programowanie odbywało się bezpośrednio
w kodzie binarnym (ciągi zer i jedynek).



Każdy typ komputera operuje własnym
kodem maszynowym.



Główna wada: programista każdorazowo
musi dostosowywać się do języka konkretnej
maszyny.

2GL



Ciągom zerojedynkowym przypisano łatwiejsze do
zrozumienia znaki mnemoniczne.



Języki symboliczne, zwane też językami asemblera.



stanowią proste tłumaczenie języka maszynowego na
symbole,



są ściśle związane z danym modelem procesora.



Przykład:

mov dx, offset info
mov ah, 9
int 21h
mov ah, 0
int 16h

2010-05-17

3GL



Języki wysokiego poziomu.



Symbole asemblera reprezentujące konkretne

instrukcje zostały zastąpione kodem

niezwiązanym z maszyną, bardziej zbliżonym

do języka naturalnego lub matematycznego.



Przykład:

for i:=1 to MaxN do
begin

Vx[i]:=Vx[i]+dx[i];

end;

4GL



Języki programowania wraz z zestawem narzędzi,

które umożliwiają budowę prostych aplikacji przez

zestawianie „prefabrykowanych” modułów.



Często stanowią rozszerzenie języków już

istniejących.



W niektórych przypadkach stosuje się nazwę „czwarta

generacja” w odniesieniu do programowania
obiektowego

2010-05-17

Przykłady języków 4GL



Języki zapytań do baz danych



SQL



Generatory raportów / stron



Oracle Reports



Przetwarzanie danych, analiza i raportowanie



GraphTalk



Informix-4GL



Języki strumienia danych



APE



AVS



Iris Explorer



Generatory formularzy



Oracle Forms



Tworzenie GUI



Delphi



Visual Basic (edycja formatek )



Windows Forms (część .NET)

5GL



języki używane do tworzenia programów
wykorzystujących sztuczną inteligencję,



systemy ekspertowe.



Przykład: PROLOG

2010-05-17

Podział języków
programowania



Podział ze względu na generację języka
programowania



Podział ze względu na sposób translacji



Podział ze względu na strukturę



Podział ze względu na zastosowanie

Podział JP



ze względu na rodzaj translacji:



kompilowane,



interpretowane.

2010-05-17

Podział JP



Podział ze względu na strukturę (1):



języki proceduralne (imperatywne)



programista określa JAKIE operacje maja być
wykonane i w JAKIEJ KOLEJNOŚCI.



Przykład: C, Pascal



języki nieproceduralne (deklaratywne)



programista opisuje to, CO chce wykonać. Decyzja

JAK to wykonać należy do translatora.



Przykład: SQL

Podział JP



Podział ze względu na strukturę (2):



języki strukturalne
(Fortran, Pascal, Algol)



języki zorientowane  obiektowo
(C++ , Visual C++, Object Pascal, Smalltalk,
Objective-C, Eiffel , Lisp, Oberon,  Actor , CLOS,
Ada95,  Prolog++, Zink, JAVA, J++, Visual
Objects, Python):

2010-05-17

Podział JP



Podział języków ze względu na zastosowania:



algorytmiczne: do zapisywania algorytmów



algebraiczne (Fortran, Pascal, C) - do zapisu

algorytmów numerycznego przetwarzania
informacji,



ekonomiczne (COBOL, PL/1) -

opis algorytmów

przetwarzania informacji o charakterze
ekonomicznym, bankowym, handlowym.



do symbolicznego przetwarzania informacji (LISP) -

do zapisu algorytmów przetwarzania informacji
numerycznych i na danych symbolicznych.

Podział JP



Podział języków ze względu na
zastosowania, cd:



języki symulacyjne (SIMULA) - ułatwiają
opisywanie algorytmów modelowania i symulacji



bezpośredniego dostępu (BASIC) - pozwalają na

konwersację z maszyną.



problemowe -

ściśle dostosowane do konkretnej

klasy zadań.

2010-05-17

Zintegrowane środowisko
programistyczne (IDE)



Translator



Biblioteki i dodatkowe pliki wsadowe



Edytor kodu



Debugger



Edytor formularzy



Menadżer projektu



Narzędzia dodatkowe



System pomocy

Przykłady środowisk
programistycznych: Delphi

2010-05-17

Przykłady środowisk
programistycznych: SharpDevelop

Biblioteki i dodatkowe pliki
wsadowe



służą do rozszerzania możliwości języka,

szczególnie w zakresie pewnych zastosowań

(np. obliczeń matematycznych, numerycznych,

obróbki grafiki).



Biblioteki podstawowe dostarczane są wraz z

środowiskiem programistycznym, biblioteki

dodatkowe rozprowadzane są w postaci

osobnych pakietów.

2010-05-17

Edytor kodu



służy do pisania tekstu kodu źródłowego.



Poprawia znacznie przejrzystość i wygodę tworzenia
kodu.



Edytory mogą być uniwersalne lub zintegrowane z

konkretną implementacją języka.



Edytory uniwersalne pozwalają na podłączanie

kompilatorów jednego lub wielu języków i są
rozprowadzane jako oddzielne programy.

Edytor kodu



służy do pisania tekstu kodu źródłowego.



Poprawia znacznie przejrzystość i wygodę tworzenia
kodu.



Edytory mogą być uniwersalne lub zintegrowane z

konkretną implementacją języka.



Edytory uniwersalne pozwalają na podłączanie

kompilatorów jednego lub wielu języków i są
rozprowadzane jako oddzielne programy.

2010-05-17

Debugger



służy do analizy poprawności tworzonego kodu

źródłowego



stanowi zazwyczaj integralną część translatora



Podczas analizy kodu źródłowego generowane są

informacje o błędach na bieżąco (analizator

zatrzymuje się w miejscu wykrycia błędu) lub też w

postaci końcowego raportu.



Oprócz informacji o błędach, analizatory podają

również tzw. ostrzeżenia, tzn. informacje o znalezieniu

niejasności w kodzie lub o wykryciu miejsca
potencjalnie niebezpiecznego.

Debugger

2010-05-17

Edytor formularzy



służy do budowy okien widzianych przez

użytkownika po uruchomieniu programu
(formularzy).



Zaletą stosowania tego narzędzia jest łatwość
tworzenia dowolnie skomplikowanych okien i

określania ich właściwości.



Brak edytora formularzy nie przesądza o tym,

że nie można tworzyć standardowych,

„okienkowych” aplikacji – wygląd definiowany

jest wówczas przez programistę w kodzie

źródłowym.

Edytor formularzy

2010-05-17

Menadżer projektu



służy do zarządzania modułami i plikami projektu.



Do kompilacji programu zwykle potrzebnych jest wiele plików,

które zawierają:



poszczególne moduły kodu,



biblioteki,



pliki wsadowe,



grafikę i pliki multimedialne.



Zazwyczaj istnieje główny plik projektu zawierający wszystkie
potrzebne do kompilacji informacje.



Z pomocą menadżera łatwo można modyfikować zawartość i

strukturę projektu.

Narzędzia dodatkowe



służą do tworzenia:



systemu pomocy,



ikon i kursorów,



programów instalacyjnych,



itp.

2010-05-17

Narzędzia dodatkowe

System pomocy



służy do uzyskiwania informacji o:



środowisku programistycznym,



zasadach jego użytkowania,



elementach języka wraz z przykładami,



rodzaju licencji, autorach i kontaktach.



Dobrze zorganizowanie, obszerne systemy pomocy

zawierają często kompendium wiedzy na temat

danego języka programowania.

2010-05-17

Podejście strukturalne



Algorytmy + struktury danych = programy



Podział algorytmu na operacje realizowane
za pomocą odrębnych procedur



Dane i procedury nie są ze sobą ściśle
związane.

Podejście obiektowe



Obiekty -

elementy łączące stan (czyli dane) i

zachowanie (czyli procedury, tu: metody).



Algorytm wyrażony jest jako zbiór obiektów,
komunikujących się pomiędzy sobą w celu
wykonywania zadań.

2010-05-17

Klasa



Klasa to w programowaniu obiektowym



częściowa lub całkowita definicja obiektów
mających wspólną strukturę i zachowanie



może także oznaczać zbiór wszystkich obiektów
tego samego typu

Modelowanie obiektów
rzeczywistych

2010-05-17

Klasa -

przykład

nazwa klasy

pola

metody

Obiekt



Jest egzemplarzem danej klasy



Ma stan pamiętany w polach



Ma określony zbiór operacji (metod)



Jest odróżnialny od innych obiektów

2010-05-17

Klasa i obiekty



Klasa Samochód



Obiekty klasy Samochód

Hermetyzacja (enkapsulacja)



ochrona przed bezpośrednim dostępem do
danych zawartych w obiekcie.



Do danych umieszczonych w obiektach danej
klasy należy się odwołać jedynie za
pośrednictwem metod tej klasy.



Dostęp do składowych klasy można
ograniczać specyfikatorami dostępu: private,
protected, public

2010-05-17

Hermetyzacja (enkapsulacja)

C zęść pryw atna

i chroniona

klasy/obiektu -

dane i m etody

C zęść publiczna

klasy/obiektu - m etody

Dziedziczenie



Utworzenie nowej klasy na podstawie już
istniejącej, poprzez



dodanie nowych pól i metod,



lub zmianę implementacji już istniejących metod.



związek między elementem ogólnym
(zwanym nadklasą lub przodkiem)
a pewnym specyficznym jego rodzajem
(zwanym podklasą lub potomkiem).