Programovac

1
Programovací jazyky

• doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D.katedra informatiky
  FEI VŠB-TUO
• A-1007 / 597 324 219
• http//www.cs.vsb.cz/salounpetr.saloun_at_vsb.cz

2
Obsah

• Co je to programovací jazyk
• Preklad a zpracování programu
• Nástroje pro tvorbu programu
• Metody popisu programovacích jazyku
• Typy programovacích jazyku
• Vývoj programovacích jazyku
• Studijní program Informacní technologie
• (text prevzat od doc. Beneše)

3
Programovací jazyk

• Popis výpoctu, obvykle ve tvaru, jenž umožnuje
  provedení elektronickým pocítacem (program)
• Standardizovaný nástroj pro komunikaci s
  pocítacem
• S jakými daty má pocítac pracovat?
• Jak se tato data budou ukládat a prenášet?
• Které akce a kdy se mají provést?

4
Proc používáme programovací jazyky?

• Zjednodušují prenos urcitého typu informace
• Noty v hudbe
• Matematické formule
• Elektrotechnická schémata
• Vyznacují se velkou presností vyjádrení
• Prirozené jazyky vynechávání, gramatické chyby,
  víceznacnost
• Jsou obvykle proveditelné na pocítaci
• Znackovací jazyky (HTML) data, ne program
• Specifikacní jazyky (?-kalkul) teoretický výzkum

5
Preklad a zpracování programu
Ladení
Neúspešné testy
Zdrojový text programu
Preklad a sestavení
Testování
Provoz
Chyby pri prekladu
Chyby za provozu
6
Nástroje pro tvorbu programu

• Editor
• Prekladac / interpret x zpetný prekladac
• Spojovací program (linker)
• Správa verzí CVS, Subversion,
• Ladicí program (debugger)
• Nástroje pro ladení výkonu (profiler)
• Testovací nástroje, generátory testu
• Generátor instalacních balíku
• Nástroje pro internacionalizaci (i18n)

7
Integrovaná vývojová prostredí (IDE)

• Poskytují více uvedených funkcí soucasne
• Prostredí orientovaná na urcitý jazyk
• Borland Pascal, C, JBuilder, CBuilder
• SharpDeveloper, JCreator, NetBeans
• Univerzální prostredí
• Eclipse (Java, C, C, )
• MS Visual Studio (C, C, Jscript, VB, )

8
Eclipse
9
JBuilder
10
MS Visual Studio
11
Prekladac

• Analýza zdrojového textu, vyhledání chyb
• Základní stavební prvky identifikátory, císla,
  retezce, operátory, oddelovace,
• Programové konstrukce deklarace, príkazy,
  výrazy
• Kontextové vazby definice/užití, datové typy
• Syntéza cílového programu / Interpretace
• Strojový jazyk (nebo JSI)
• Jazyk virtuálního procesoru (JVM, CLR)

12
Preklad C
13
Prekladac

• Inkrementální preklad
• Umožnuje po drobné oprave preložit jen zmenenou
  cást
• Možnost provádení drobných zmen behem ladení
  programu
• Just-in-time preklad
• Generování instrukcí virtuálního procesoru (Java
  VM - .class, .NET CLR jazyk IL)
• Preklad až v okamžiku volání podprogramu
• Optimalizace podle konkrétního procesoru

14
Popis programovacího jazyka

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

a gt 10
ne
if a gt 10 then begin x x 5 end
ano
x x 5
15
Popis programovacího jazyka

• Sémantika význam jazykových konstrukcí
• Statická sémantika v dobe prekladu
• Dynamická sémantika v dobe behu
• Príklad Co znamená X 1 ?
• X je celé císlo Pricti k hodnote promenné X
  jednicku.
• X je retezec Preved konstantu 1 na retezec a
  pripoj na konec retezce uloženého v promenné X.
• X je objekt Zavolej metodu "operator s
  parametrem 1.
• X je reálné císlo Preved 1 na reálné císlo 1.0 a
  pricti k hodnote promenné X.

16
Metody popisu syntaxe

• Syntaktický diagram
• Gramatika
• príkaz ? if podmínka then príkaz zbytek
• zbytek ? else príkaz
• e

if
podmínka
then
príkaz
else
príkaz
17
Metody popisu sémantiky

• Slovní popis
• Nepresný
• Formální popis
• Operacní sémantika
• Význam konstrukce popíšeme pomocí jednodušších
  operací
• Denotacní sémantika
• Význam konstrukce popíšeme pomocí funkcí

18
Typy programovacích jazyku

• Imperativní jazyky
• Posloupnost príkazu menících stav výpoctu
• Možnost opakovaného prirazení do promenné
• Deklarativní jazyky
• Posloupnost podmínek
• Pocítac musí najít postup, jak je dodržet
• Funkcionální jazyky ML, Haskell, LISP
• Logické jazyky PROLOG, CLP, Gödel, Mercury
• Dotazovací jazyky - SQL

19
Vývoj programovacích jazyku

• Strojové jazyky
• Posloupnost instrukcí v císelném tvaru
• Jazyky symbolických instrukcí / adres
• Pojmenované instrukce
• Pojmenované adresy promenné, náveští skoku
• Makrodefinice
• Autokódy
• Složitejší príkazy
• Príklad MAT (Minsk autokód CTI, PIS, JDI NA,
  )
• Vyšší programovací jazyky

20
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 pocítacový jazyk skutecne použitý na
  elektronickém zarízení
• urcen pro zadávání rovnic
• "rucne kompilovaný" jazyk
• 1951 Grace Murray Hopper
• prosazovala vytvorení vyšších jazyku
• pracovala na návrhu prvního prekladace
• zavedla pojem "pocítacový virus"

21
FORTRAN (1954-57)

• FORmula TRANslator - John Backus, IBM
• problémove orientovaný, strojove znacne
  nezávislý, optimalizace (nutná v konkurenci s
  JSI)
• realizace prekladace si vyžádala 18 clovekoroku -
  jeden z nejvetších projektu v té dobe
• V soucasnosti stále nejpoužívanejší jazyk v
  oblasti vedeckotechnických výpoctu! (ISO 1997)

22
FORTRAN

• C
• C Vypocet funkce faktorial
• C
• INTEGER FUNCTION FACT(N)
• IMPLICIT NONE
• INTEGER N, I, F
• F 1
• DO 10 I 1,N
• F F I
• 10 CONTINUE
• FACT F
• END
• PROGRAM P1
• IMPLICIT NONE
• INTEGER N, F, FACT
• READ(,) N
• F FACT(N)
• WRITE(,) "Fact ", F

23
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, )

24
LISP

• (defun quicksort (vec l r)
• (let ((i l)
• (j r)
• (p (svref vec (round ( l r) 2))))
• (while (lt i j)
• (while (lt (svref vec i) p) (incf i))
• (while (gt (svref vec j) p) (decf j))
• (when (lt i j)
• (rotatef (svref vec i) (svref vec j))
• (incf i)
• (decf j)))
• (if (gt (- j l) 1) (quicksort vec l j))
• (if (gt (- r i) 1) (quicksort vec i r)))
• vec)

25
Algol 60 (1958-60)

• Algorithmic Language - J. Backus, P. Naur
• bloková struktura, složené príkazy, rekurze
• syntax poprvé popsána formálne gramatikou (BNF)
• koncem 60. let se stal nejpopulárnejším jazykem v
  Evrope napr. i ve výuce
• základ mnoha dalších programovacích jazyku

26
ALGOL 60

• begin
• integer N
• ReadInt(N)
• begin
• real array Data1N
• real sum, avg
• integer i
• sum0
• for i1 step 1 until N do
• begin real val
• ReadReal(val)
• Dataiif vallt0 then -val else val
• end
• for i1 step 1 until N do
• sumsum Datai
• avgsum/N
• PrintReal(avg)
• end

27
COBOL (1960)

• COmmon Business Oriented Language
• pro vytvárení rozsáhlých programu k vládním a
  obchodním úcelum
• formalizovaný anglický text, citelný pro manažery
• zavedl propracované záznamové struktury
• vytvoren konferencí CODASYL (Conference of Data
  Systems and Languages)
• Dosud se používá zejména ve financních
  institucích (ISO2002, XML 2006)

28
COBOL

• IDENTIFICATION 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

29
BASIC (1964)

• Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code
• John G. Kemeny, Thomas E. Kurz, Dartmouth
  University
• první implementace je kompilátor (1. 5. 1964
  0400)
• 1975 Tiny BASIC beží na mikropocítaci s 2KB RAM
• 1977 Bill Gates, Paul Allen Altair BASIC
• 1991 - VisualBasic, VBA, VBScript
• 2003 - VB.NET

30
Pascal (1968-71)

• Niklaus Wirth, ETH Zurich
• jednoduchý jazyk, urcen pro výuku programování
• P-kód instrukce virtuálního procesoru,
  specializované procesory pro P-kód
• Borland Turbo Pascal (Anders Hejlsberg)
• Borland Delphi -gt Kylix

31
Další jazyky

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

32
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)

33
Skriptovací jazyky

• Slouží obvykle k rozšírení nejaké aplikace
• Operacní systém sh, command.com
• WWW server Perl, PHP
• WWW prohlížec JavaScript, VBScript

34
PHP

• // pripojení k serveru a výber databáze
• mysql_connect("localhost","uzivatel","heslo")
• mysql_select_db("databaze")
• // dotaz
• h mysql_query("SELECT FROM uzivatele
  WHERE jmeno'jmeno'")
• // vytvorení objektu z výsledného rádku
• uz mysql_fetch_object(h)
• if( !uz ) die "Uživatel neexistuje"
• if( uz-gtheslo ! heslo ) die "Špatné heslo"

35
Studijní program Informacní technologie

• Úvod do programování (Java)
• Programování v C/C
• Programování v C
• Programovací techniky
• Programovací jazyky a prekladace
• Seminár z programování
• Funkcionální a logické programování