Transcript Los lenguajes de programación

UNIVERSIDAD LATINA
II.-Los lenguajes de programación
Definición
Un lenguaje de programación es un conjunto de
símbolos y palabras (instrucciones y sentencias)
que el usuario tiene a su disposición para
elaborar un programa.
Hay distintos
Tipos
y distintas Historias y Evoluciones
Tipos de Lenguaje
• Lenguaje máquina
• Lenguajes de bajo nivel
• Lenguajes de alto nivel
Definición
Lenguaje Máquina
Es el programa de programación que entiende
directamente la computadora. Este lenguaje utiliza
el alfabeto binario, es decir, el 0 y el 1, formando
cadenas binarias con las que se elaboran las
instrucciones que la CPU del ordenador procesa.
Este lenguaje dejó de utilizarse por la complejidad y
facilidad para cometer errores al usarlo.
Tipos
Lenguajes de bajo nivel
Son mucho mas fáciles de usar. Las instrucciones
son conocidas nemoécticos.
También tiene inconvenientes como por ejemplo
que se necesitan muchas instrucciones para realizar
tareas simples y exige grandes conocimientos de los
hardware.
Tipos
Lenguajes de alto nivel
Estos lenguajes están diseñados para que los
programadores escriban y entiendan instrucciones
lo más parecidas al lenguaje humano, lo k hace
que haya que hace que se requiera menos tiempo
para aprender a programar. Son los más utilizados.
Este lenguaje es pasado a código binario mediante
un intérprete.
Tipos
Evolución
•
•
•
•
•
Lenguajes de primera generación o 1GL
Lenguajes de segunda generación o 2GL
Lenguajes de tercera generación o 3GL
Lenguajes de cuarta generación o 4GL
Lenguajes de quinta generación
Definición
Lenguajes de primera generación
Se caracteriza por el uso de lenguaje máquina.
Puesto que el hardware se desarrollaba antes que
el software, estos lenguajes estaban adaptados a
una máquina específica.
Historia y Evolución
Lenguajes de segunda generación
Es el paso de lenguaje máquina al lenguaje
ensamblador o de bajo nivel.
Esta etapa duró desde 1950 hasta 1955
Historia y Evolución
Lenguajes de tercera generación
Los intérpretes admiten instrucciones más
completas y se crean lenguajes con sus
correspondientes frases y palabras que expresaban
de manera comprensible las acciones que se quería
realizar sobre el ordenador.
El primero lenguaje de programación de alto nivel
es FORTARAN
Historia y Evolución
Lenguajes de cuarta generación
Son los derivados de los anteriores e incluyen
herramientas de mas alto nivel. También están
orientados hacia propósitos muy específicos y
dependen de cada campo de aplicación.
También aparecen los lenguajes de programación
orientada a objetos
Historia y Evolución
Lenguajes de quinta generación
Son un problema de debate en la comunidad de la
programación porque algunos programadores no
pueden estar de acuerdo que existan.
Estos lenguajes de alto nivel usarían inteligencia
artificial para crear software, haciéndolos
sumamente difíciles de desarrollar.
Historia y Evolución
Historia de los lenguajes de programación
Los primeros lenguajes de alto nivel aparecieron en loas 50´s, y desde entonces han
evolucionado de manera continua. En los años 60´s se estaban usando más de 500
lenguajes en proyectos de la defensa de USA.
- 1955- 1960. Lenguajes basados en el cálculo numérico.
- Principios de los 50´s. Empezaron a aparecer notaciones simbólicas.
- Lenguajes proyectados para compilar expresiones aritméticas sencillas en un lenguaje
de máquina ejecutable.
- Grace Hopper encabezó un grupo en UNIVAC para desarrollar el lenguaje A-0.
- John Backus desarrolló Speedcoding para la IBM 701.
- Aparece IPL (Information Processing Language) lenguaje de procesamiento de
información, como el primer lenguaje de inteligencia artificial. IPL-V se conoció en
forma amplia, pero su uso estaba limitado por su diseño de bajo nivel.
- Lenguaje para sistemas es el Ensamblador que ha estuvo mucho tiempo como
estándar en esta rama. También se desarrollaron CPL y BCPL.
Historia de los lenguajes de programación
1955-1957.
- Backus encabezó un equipo para desarrollar FORTRAN, o FORmula TRANslator
(traductor de formulas), enfocado a cálculos numéricos, pero la meta era un lenguaje
de programación en toda forma que incluyera estructuras de control, condicionales y
enunciados de entrada y salida. Su meta fue la eficiencia de la IBM 704. FORTRAN fue
un éxito ya que cambio para siempre la programación.
- John McCarthy, del MIT diseño LISP(List Processing) procesamiento de listas para la
IBM 704.
- Grace Hooper encabezo un grupo en UNIVAC para desarrollar FLOWMATIC con la
finalidad de desarrollar aplicaciones de negocios usando una forma de texto parecido
al inglés.
- Yngve del MIT desarrollo el COMIT y ATT desarrollo SNOBOL, lenguajes donde se
podían sustituir cadenas de símbolos por otras cadenas.
- Aparece PROLOG como un lenguaje para usos especiales cuya estructura básica de
control y su estrategia de implementación se basaban en conceptos de lógica
matemática.
Historia de los lenguajes de programación
1958.
-Debido al éxito de FORTRAN, existió el temor de que IBM dominará la industria, por lo
que La Sociedad Alemana de Matemáticas Aplicadas y la Asociación de Maquinarias de
Cómputo de USA, unieron esfuerzos y liderado por Naur desarrollaron el lenguaje
ALGOL 58. Se revisó en 1960 y dio lugar a ALGOL 60.
-Uso la notación sintáctica comparable con el concepto de lenguaje libre de contexto
desarrollado por Chomsky. Esto constituyo la introducción de la teoría formal de la
gramática al mundo de los lenguajes de programación.
- Burrougs, vendedor de computadoras que más tarde se fusiono con Sperrry Univac
para formar Unisys incluye la técnica del polaco Lukasewics de evaluación de
expresiones matemáticas sin paréntesis con un proceso eficiente de evaluación con
base a pilas. Esta técnica tuvo un importante efecto sobre la teoría de compiladores. A
través del uso de la técnica de Lukasewics, Borrougs desarrollo el hardware de
computadora B5500 con base en una arquitectura de pilas y pronto tuvo un
compilador de ALGOL, mucho más rápido que cualquier compilador de FORTRAN.
Historia de los lenguajes de programación
1959.
- El departamento de defensa de USA patrocino una reunión para desarrollar el Common Business Languaje
(CBL: lenguaje común para negocios), el cual habría de ser un lenguaje orientado a negocios que usara el
inglés tanto como fuera posible para su notación.
1960´s.
- Aparecen las especificaciones de COBOL (Common Business Oriented Languaje), se reviso en 1961 y 1962,
se estandarizó en 1968, y revisado nuevamente en 1974 y 78.
Aparecen los tipos definidos por el usuario. Aparece SIMULA-67, desarrollado por Nygaard y Dahl de
Noruega introdujo el concepto de clases en ALGOL. Stroustrup lo implementa en sus clases de C++ como
una extensión de C n los 80’s..
Whirth desarrollo ALGOL-W como una extensión de ALGOL (con mediano éxito).
Whirth desarrolla PASCAL el cual se convirtió en el lenguaje de la ciencia de la computación en los 70.
Aparece ALGOL 68.
1970’s.
-IBM desarrolla NPL (new programming lenguaje). Después cambia el nombre a MPPL (multi purpose
programming lenguaje) para finalmente quedar en PL/1. Fusiona los atributos numéricos de FORTRAN con
las características de programación para negocios de COBOL . Aparece el lenguaje C, con el desarrollo de un
entorno competitivo en UNIX escrito principalmente en C, se ha demostrado la eficacia de lenguajes de alto
nivel en el entorno de los lenguajes para sistemas .
- actualidad: lenguajes orientados a objetos (C sharp, Java) y lenguajes de 4GL (oracle, ABAP, Progress)
sintaxis de los lenguajes de programación.
La sintaxis de un lenguaje de programación proporciona las reglas de cómo se escriben los enunciados,
declaraciones y otras construcciones del lenguaje.
La semántica de un lenguaje de programación es el significado que se da a las diversas construcciones
sintácticas. Por ejemplo, en C un vector, se especificaría como: Int V[10];
La definición de sintaxis es “la disposición de palabras como elementos en una oración para mostrar su
relación”, describe la serie de símbolos que constituyen programas validos.
La sintaxis suministra información significativa que se necesita para entender un programa y proporciona
información imprescindible para la traducción del programa fuente a un programa objeto.
El propósito primordial de la sintaxis es proveer una notación para la comunicación entre el programador y
el procesador de lenguajes de programación.
Elementos sintácticos del lenguaje
•Conjunto de caracteres. Es lo primero que se define al proyectar la sintaxis de un lenguaje.
•Identificadores. Conjuntos de caracteres pertenecientes al lenguaje, que por lo regular inician con una letra
y están compuestos por letras y dígitos.
•símbolos de operadores. +,-, *, /, etc.
•Palabras clave y palabras reservadas. Es un identificador que se usa como una parte fijas de la sintaxis de un
enunciado, ejemplo READ, IF, etc.
•Palabras pregonadas. Palabras opcionales que se insertan en los enunciados para mejorar la legibilidad.
•Comentarios. Importantes para su documentación.
•Espacios en blanco.
•Delimitadores y corchetes.
•Formatos de campo (libres y fijos).
•Expresiones.
•Enunciados.
Etapas de traducción
•Análisis del programa fuente:
i. Análisis Léxico.- Agrupar la serie de caracteres del programa objeto en sus constituyentes elementales:
identificadores, delimitadores, símbolos de operadores, números, palabras clave, palabras pregonadas,
espacios en blanco, comentarios, etc. Las unidades básicas de programa que resultan del análisis léxico se
llaman elementos o componentes léxicos. Además identifica el tipo de cada elemento.
ii. Análisis Sintáctico (parsing).- Se identifican las estructuras de programa más grandes (enunciados,
declaraciones, expresiones, etc.) usando los elementos léxicos producidos por el analizador léxico. Primero
identifica una serie de elementos léxicos que forman una unidad sintáctica como una expresión, enunciado,
llamada de subprograma o declaración.
iii. Análisis Semántico.- Fase modular de la traducción. Aquí se procesan las estructuras sintácticas
reconocidas por el analizador sintáctico y la estructura del código objeto ejecutable comienza a tomar
forma. El análisis semántico es, por tanto, el puente entre las partes de análisis y de síntesis de traducción.
Aquí también ocurre el mantenimiento de tablas de símbolos, la mayor parte de la detección de errores, la
expansión de macros y la ejecución de enunciados de tiempo de compilación.
Las partes del analizador semántico son:
a. Mantenimiento de tablas de símbolos.
b. Inserción de información implícita.
c. Detección de errores.
d. Procesamiento de macros y operaciones en tiempo de compilación.
Etapas de traducción
Síntesis del programa objeto:
i. Optimización.- El analizador semántico genera la forma del programa interno de manera irregular,
conforme se analiza cada segmento del programa de entrada. El optimizador lo que hace es que reemplaza
las secuencias que son irregulares por otras mejoras que evitan insuficiencias obvias.
ii. Generación de código.- Después de que se ha optimizado el programa traducido en la representación
interna, se debe transformar en los enunciados en lenguaje ensamblador, código de máquina u otra forma
de programa objeto que va a constituir la salida de la traducción. Este proceso implica dar el formato
apropiado a la salida con base en la información que contiene la representación interna del programa. El
código de salida puede ser directamente ejecutable o puede haber otros pasos de traducción por seguir, por
ejemplo, ensamblado o vinculación y carga.
iii. Vinculación y carga.- Los fragmentos de código que son resultado de las traducciones individuales de
los subprogramas se funden en el programa final ejecutable. La salida de las fases de traducción
precedentes consisten en programas ejecutables en una forma casi final, excepto cuando los programas
hacen referencia a datos externos u otros subprogramas. Estas ubicaciones incompletas en el código se
especifican en las tablas de cargador anexas que produce el traductor. El cargador vinculador (o editor de
vínculos) carga los diversos de código traducido en la memoria y luego usa las tablas del cargador anexas
para vincularlos correctamente entre sí introduciendo datos y direcciones de subprograma el código según
se requiere. El resultado es un programa ejecutable listo para usarse
Modelos formales de traducción
Las partes del reconocimiento sintáctico de la teoría de compiladores son bastante normales y se basan en
general en la teoría de lenguajes independientes de contexto planteadas por Chomsky.
se conocen con el nombre de gramáticas de contexto libre son un método recursivo sencillo de
especificación de reglas gramaticales con las que se pueden generar cadenas de un lenguaje.
La definición formal de la sintaxis de un lenguaje de programación se conoce ordinariamente como
gramática, en analogía con la terminología común para los lenguajes naturales.
Una gramática se compone de un conjunto de reglas llamadas producciones que especifican las series de
caracteres (o elementos léxicos) que forman programas permisibles en el lenguaje que se está definiendo.
Una gramática formal es simplemente una gramática que se especifica usando una notación definida de
manera estricta. Las dos clases de gramática útiles en tecnología de compiladores incluyen la gramática
BNF (o gramática libre del contexto) y la gramática normal.
Introducción al lenguaje Dr. Racket
Racket o Dr. Racket (formalmente llamado PLT Scheme) es un lenguaje de programación de software libre,
multiparadigma de la familia Lisp/Scheme. Proviene de la familia del lenguaje LISP utilizado en inteligencia
artificial, matemáticas y estructuras de datos.
Uno de los objetivos de este lenguaje (Racket) es ser una plataforma de diseño e implementación de
programas. El lenguaje es funcional (su programación es a través de funciones) y es usado dentro de
diferentes contextos como es la programación de propósito general, las ciencias de la computación la
educación y la investigación científica.
véase: http://racket-lang.org/
Tipos de datos
Un tipo de datos es una clase de objetos de datos ligados a un conjunto de operaciones para crearlos y
manipularlos.
Los elementos básicos de una especificación de un tipo de datos son:
• Los atributos que distinguen objetos de datos de ese tipo,
• Los valores que los objetos de datos de ese tipo pueden tener y
• Las operaciones que definen las posibles manipulaciones de objetos de datos de ese tipo.
Los elementos básicos de la implementación de un tipo de datos son:
•La representación de almacenamiento que se usa para representar los objetos de datos del tipo de datos
en el almacenamiento de la computadora durante la ejecución del programa.
•La manera en que las operaciones definidas para el tipo de datos se representan en términos de
algoritmos o procedimientos particulares que manipulan la representación del almacenamiento elegida
para los objetos de datos.
Tipos de datos abstractos
Un tipo de datos abstracto se define como:
•
Un conjunto de objetos de datos ordinariamente usando una o más definiciones de tipo.
•
Un conjunto de operaciones abstractas sobre estos objetos de datos.
•
El encapsulamiento de todo en forma tal que el usuario del nuevo tipo no pueda manipular
objetos de datos del tipo excepto a través del uso de operaciones definidas.
En la construcción de programas grandes el programador se ocupa casi inevitablemente del diseño y de la
implementación de tipos de datos nuevos, aunque el término rara vez se usa en forma explícita.
Un tipo de datos abstracto es un tipo de datos que crea un programador en base a las necesidades y
requerimientos que tiene que cubrir su programa.
Gestión de almacenamiento
Es cuando el programador ocupa a fondo la gestión de almacenamiento de los datos y debe proyectar
programas que usen el almacenamiento de manera eficiente. Sin embargo tiene poco control directo
sobre él. Un programa afecta el almacenamiento, solo de manera indirecta a través del uso de ciertas
características del lenguaje, esto es porque se trata como un tema dependiente de la máquina.
Los elementos de programas y datos que requieren almacenamiento durante la ejecución del programa:
•Segmentos de código para programas de usuario traducidos. Los llamados programas objeto y programas
interpretados.
•Programas de sistema en tiempo de ejecución.- Programas del sistema operativo que usan los programas
que hacemos, ejemplos: bibliotecas de funciones, intérpretes, traductores y las rutinas que controlan la
gestión de almacenamiento en tiempo de ejecución.
•Estructuras de datos constantes definidas por el usuario.
•Puntos de retorno en subprogramas.
•Entornos de referencia.
•Temporales en evaluación de expresiones.
•Temporales en transmisión de parámetros .
•Buffers de entrada y salida.
•Datos diversos del sistema.
•Operaciones de llamada y retorno de subprogramas.
•Operaciones de creación y destrucción de estructuras de datos.
•Operaciones de inserción y eliminación de componentes.
Gestión de almacenamiento
Fases de la gestión de almacenamiento:
• Asignación inicial.- Al inicio de la ejecución cada segmento de almacenamiento puede estar ya sea
asignado o libre. Si esta libre inicialmente, estará disponible para asignarse de manera dinámica conforme
avanza la ejecución.
• Recuperación.- El almacenamiento que ha sido asignado y usado, y que posteriormente queda
disponible, debe ser recuperado por el gestor de almacenamiento para volver a usarlo. La recuperación
puede ser muy simple, como en la reubicación de un apuntador de pila, o muy compleja, como en la
recolección de basura.
• Compactación y nuevo uso.- El almacenamiento recuperado puede estar listo de inmediato para volver a
usarse, o puede requerirse una compactación para construir bloques grandes de almacenamiento libre a
partir de fragmentos pequeños.
Control de secuencia
En un lenguaje de programación, las estructuras de control proporcionan el marco básico dentro del cual
las operaciones y datos se combinan en programas y conjuntos de programas.
El control de secuencia es el control del orden de ejecución de las operaciones, tanto primitivas como
definidas por el usuario.
Las estructuras de control de secuencia se pueden clasificar convenientemente en tres grupos:
• Estructuras que se usan en expresiones (y por tanto dentro de enunciados, puesto que las expresiones
constituyen los bloques de construcción básicos para enunciados), como regla de precedencia y paréntesis.
•Estructuras que se usan entre enunciados o grupos de enunciados, como enunciados condicionales e
iterativos.
•Estructuras que se usan entre subprogramas, como llamadas de subprograma y corrutinas.
Las estructuras de control de secuencias también pueden ser implícitas o explicitas. Las implícitas (o por
omisión) son las que el lenguaje define que están en operación, a menos que el programador las modifique
a través de alguna estructura explicita. Por ejemplo casi todos los lenguajes definen que el orden físico de los
enunciados de un programa controla el orden en el cual los enunciados se ejecutan, a menos que sea
modificado por enunciado de control de secuencia explicito. Dentro de las expresiones también hay
comúnmente una jerarquía de operaciones definida por el lenguaje y que controla el orden de ejecución de
las operaciones de la expresión cuando no hay paréntesis.