Concetti Fondamentali sulla Programmazione

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Concetti Fondamentali sulla Programmazione

• Cosa Significa Programmare
• Linguaggi di Programmazione
• Lo sviluppo dei programmi tecniche di
  programmazione
• Lesecuzione dei programmi
• Linterpretazione
• La compilazione
• Le Librerie
• Le Fasi di Compilazione e Link
• Esempio in C

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La Programmazione

• Dato un problema INFORMATICO, programmare
  significa
• Definire lalgoritmo risolutivo, che deve essere
  finito e realizzabile con le risorse disponibili
• Tradurre lalgoritmo nel linguaggio di
  programmazione scelto, attraverso la particolare
  tecnica di programmazione scelta, rispettando le
  regole sintattiche del linguaggio

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Linguaggi di programmazione Linguaggio Macchina

• I primi linguaggi di programmazione coincidevano
  con l'insieme delle istruzioni eseguibili
  dall'hardware.
• Le istruzioni hardware sono codificate in codice
  binario ogni informazione è rappresentata,
  all'interno della macchina, come una sequenza di
  bit.
• LOAD 8 potrà essere rappresentata in una macchina
  reale come 00110010, dove 0011 è la
  rappresentazione interna del codice operativo
  LOAD
• Enorme sforzo richiesto per codificare algoritmi
  semplici.

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Linguaggi di programmazione Assembly

• Dalla nascita dei primi calcolatori, si è cercato
  di diminuire lo sforzo e aumentare la
  produttività dell'utente, anche a costo di
  caricare la macchina di maggiori compiti.
• E meglio risparmiare il tempo dell'uomo anche a
  costo di sprecare tempo-macchina (traduzione di
  programmi e scarsa efficienza del programma).
• La prima evoluzione dei linguaggi di
  programmazione ha portato ad una codifica di tipo
  simbolico, anziché binaria, dei programmi.
• Tali versioni simboliche dei linguaggi hardware
  sono note come linguaggi assembly

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Linguaggi di programmazione Evoluzione

• Il passo successivo nellevoluzione dei linguaggi
  di programmazione tese a rendere la codifica
  degli algoritmi il più possibile vicina al
  problema da risolvere anziché all'architettura
  della macchina destinata all'esecuzione del
  programma.
• Non a caso i primi due linguaggi di alto livello,
  FORTRAN e COBOL, hanno costrutti fortemente
  ispirati alla notazione usata per descrivere i
  problemi di maggior rilievo per il calcolo
  automatico degli anni '50, cioè l'elaborazione
  numerica e quella gestionale.

Alto Livello
Assembly
Macchina/binario
MicroProgrammi
Hardware
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Linguaggi di programmazione Evoluzione

• Gli anni '70 vedono il fiorire dei linguaggi
  Strutturati
• il SIMULA 67, lALGOL 68, ma soprattutto il
  PASCAL e il C
• Negli anni '80 si ha l'affermarsi dei linguaggi
  Object-Oriented (OO)
• C, Visual BASIC, Java, C

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La Tecnica di Programmazione

• Non è legata ad un linguaggio, anche se alcuni
  linguaggi sono ideali per essere abbinati ad una
  specifica tecnica di programmazione
• Esistono tre tecniche
• Programmazione NON Strutturata, che produce lo
  Spaghetti Code
• Programmazione Strutturata Sequenza, Selezione,
  Ripetizione
• Programmazione ad Oggetti Classe, Oggetto, Metodo

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LEsecuzione dei Programmi

• Il programma scritto in un qualunque linguaggio
  deve essere tradotto in linguaggio binario
• Esistono due soluzioni
• Interpretazione
• Compilazione

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LInterpretazione

• Funzionamento di un interprete
• Preleva unistruzione I del programma P scritto
  nel linguaggio L
• Decodifica I
• Traduce I in una serie di istruzioni in
  linguaggio macchina M1, M2, , Mn
• Esegue M1, M2, , Mn
• Passa allistruzione successiva di P fino a
  quando non si sia raggiunta una istruzione di
  terminazione

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Lo sviluppo dei programmi basato sulla
Compilazione
Compilazione
Compilazione
Compilazione
Compilazione
File oggetto
File oggetto
File oggetto
Link
Libreria/e
File eseguibile

• I codici sorgente ed oggetto possono essere
  suddivisi in più file, il codice eseguibile di un
  programma risiede in un unico file

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Le Funzioni di Libreria

• In molti linguaggi (quali il C), molte operazioni
  vengono delegate a delle librerie
• Le funzioni sono divise in gruppi, quali I/O,
  gestione della memoria, operazioni matematiche e
  manipolazione di stringhe
• Per ogni gruppo di funzioni esiste un file
  sorgente, chiamato file header, contenente le
  informazioni necessarie per utilizzare le
  funzioni (Dichiarazione costanti, funzioni,
  parametri delle funzioni, etc.)
• I nomi dei file header terminano, per
  convenzione, con lestensione .h (ad es.,
  stdio.h è il file header dello standard I/O nel
  linguaggio C)

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La compilazione dei file sorgente

• Un file sorgente contiene un main e un insieme di
  routine, chiamate funzioni, ognuna delle quali
  risolve una piccola parte del problema di
  programmazione
• Un file sorgente può contenere chiamate a
  funzioni di libreria e chiamate a funzioni
  contenute in altri file sorgenti
• Il compilatore è esso stesso un programma (o un
  gruppo di programmi) che deve essere eseguito
• Durante la compilazione avviene
• Controllo del codice sorgente da parte di un
  preprocessore interpretare speciali direttive di
  precompilazione,
• Controllo di eventuali errori sintattici (NON
  LOGICI),
• Produzione di un file in codice Assembly,
• Trasformazione del file in codice Assembly in un
  altro file in codice OGGETTO (Macchina)
  estensione .obj

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Il link

• Il linker è generalmente un programma distinto
  dal compilatore in alcuni ambienti il programma
  di link deve essere lanciato separatamente
• Il Linker fa in modo che
• i riferimenti tra diversi file oggetto e con le
  librerie vengano risolti
• i file oggetto creati dal compilatore vengano
  trasformati in un unico file eseguibile, al quale
  vengano associate le librerie necessarie
  allesecuzione
• Il risultato prodotto dal Linker è un programma
  eseguibile, che può essere caricato in memoria

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La Fase di Caricamento

• Il Caricamento di un programma in memoria,
  avviene nel momento in cui lutente richiede la
  sua esecuzione
• Durante la fase di caricamento (o loading ), il
  programma eseguibile viene caricato nella memoria
  del calcolatore
• Le Fasi di Compilazione, Linker e Loading sono
  separate (anche temporalmente)
• Attenzione luso dei compilatori crea false
  impressioni !

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Esempio Linguaggio C

• Molte idee basilari del C derivano dal linguaggio
  BCDL e linguaggio B
• Nel 1978 Kernighan e Ritchie pubblicano The C
  Programming Language
• Nel 1983 lAmerican National Standards Institute
  (ANSI) ha iniziato i lavori per la definizione
  dellANSI C
• Nel 1988 nasce lANSI C

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Esempio Linguaggio C

• Per includere un file header in un programma in
  linguaggio C, occorre inserire nel codice
  sorgente
• ?include ltnomefile.hgt
• La direttiva ?include è rivolta al preprocessore
• Si chiama Direttiva di Precompilazione
• Esempio Per utilizzare printf(), che permette di
  visualizzare dati su terminale, è necessario
  inserire nel sorgente la direttiva di
  precompilazione
• ?include ltstdio.hgt

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Esempio Linguaggio C
Include la libreria standard di I/O
?includeltstdio.hgt main() printf(Salve,
mondo\n)
Definisce una funzione main che non riceve alcun
valore come argomento
main richiama la funzione di libreria printf per
stampare la sequenza di caratteri specificata \n
indica il new line