Linguagem da programação
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Linguagem da programação Linguagem da programação Presentation Transcript

  • História das Linguagens de Programação
  • O que é linguagem de programação
    Uma linguagem de programação é um método padronizado para expressar instruções para um computador. É um conjunto de regras sintáticas e semânticas usadas para definir um programa de computador. Uma linguagem permite que um programador especifique precisamente sobre quais dados um computador vai atuar, como estes dados serão armazenados ou transmitidos e quais ações devem ser tomadas sob várias circunstâncias.
  • O conjunto de palavras (tokens), compostos de acordo com essas regras, constituem o código fonte de um software. Esse código fonte é depois traduzido para código de máquina, que é executado pelo processador
  • Uma das principais metas das linguagens de programação é permitir que programadores tenham uma maior produtividade, permitindo expressar suas intenções mais facilmente do que quando comparado com a linguagem que um computador entende nativamente (código de máquina). Assim, linguagens de programação são projetadas para adotar uma sintaxe de nível mais alto, que pode ser mais facilmente entendida por programadores humanos. Linguagens de programação são ferramentas importantes para que programadores e engenheiro de software possam escrever programas mais organizados e com maior rapidez
  • O primeiro trabalho de linguagem de programação foi criado para um computador que existia, criado pelo Ada Lovelace, esposa de William King-Noel. O projeto do primeiro computador foi idealizado por Charles Babbage que, após gastar fortunas e um longo tempo, não conseguiu concretizar o projeto. A linguagem de programação ADA foi batizada em homenagem a esta primeira programadora.
  • Uma das primeiras linguagens de programação para computadores foi provavelmente Plankalkül, criada por Konrad Zuse na Alemanha Nazista, mas que teve pouco ou nenhum impacto no futuro das linguagens de programação.
    A primeira linguagem de programação de alto nível amplamente usada foi Fortran, criada em 1954
  • Em 1957 foi criada B-O, que daria origem a Flow-Matic (1958), antecessor imediato de Cobol, de 1959. LIsp e Algol foram criadas em 1958.
  • Diferença entre linguagem interpretada,compilada e scripts
  • Linguagem interpretada
    É uma linguagem de programação, onde o código fontr nessa linguagem é executado por um programa de computador chamado interpretador, que em seguida é executado pelo sistema operacional ou processador. Mesmo que um código em uma linguagem passe pelo processo de compilação, a linguagem pode ser considerada interpretada, se o programa resultante não for executado diretamente pelo sistema operacional ou processador. Um exemplo disso é o Bytecode, que é um tipo de linguagem interpretada, que passa pelo processo de compilação e, em seguida, é executado por uma máquina virtual, cuja sintaxe é similar a código de máquina e cada comando ocupa 1 byte. Existem também, as linguagens de script, que são linguagens interpretadas, executadas do interior de programas e/ou de outras linguagens de programação.
  • Linguagem compilada
    Éuma linguagem de programação, onde o código fonte nessa linguagem é executado diretamente pelo sistema operacional ou pelo processador, após ser traduzido, através de um processo chamado compilação, usando um programa de computador chamado compilador, para uma linguagem de baixo nível, como linguagem de montagem ou código de máquina.
  • Linguagem de script
    Também conhecido como linguagem de scripting, ou linguagem de extensão, são linguagens de programação executadas do interior de programas e/ou de outras linguagens de programação, não se restringindo a esses ambientes. As linguagens de script servem para estender a funcionalidade de um programa e/ou controlá-lo, acessando sua API e, são freqüentemente usadas como ferramentas de configuração e instalação em sistemas operacionais(Shell script), como por exemplo, em alguns sistemas operacionais da família Linux, que usam a linguagem bash. São também frequentemente usadas em jogos, como por exemplo, o jogo Impossible Creatures, que usa a linguagem Lua para controlar as ações dos personagens e o ambiente de batalha.
  • O que é um paradigma de programação?
    Modelo, padrão ou estilo de programação suportado por linguagens que agrupam certas características comuns
    A classificação de linguagens em paradigmas é uma conseqüência de decisões de projeto que impactam radicalmente a forma na qual uma aplicação real é modelada do ponto de vista computacional
  • O Paradigma Imperativo
    Programas centrados no conceito de um estado (modelado por variáveis) e ações (comandos) que manipulam o estado
    Paradigma também denominado de procedural, por incluir sub-rotinas ou procedimentos como mecanismo de estruturação
    Primeiro paradigma a surgir e ainda é o dominante
  • Modelo Computacional do Paradigma Imperativo
    Entrada
    Saída
    Programa
    Estado
  • Vantagens do modelo imperativo
    Eficiência (embute modelo de Von Neumann)
    Modelagem “natural” de aplicações do mundo real
    Paradigma dominante e bem estabelecido
  • Desvantagens do paradigma imperativo
    Relacionamento indireto entre E/S resulta em:
    difícil legibilidade
    erros introduzidos durante manutenção
    descrições demasiadamente operacionais focalizam o como e não o que
  • O Paradigma Orientado a Objetos
    Não é um paradigma no sentido estrito: é uma subclassificação do imperativo
    A diferença é mais de metodologia quanto à concepção e modelagem do sistema
    A grosso modo, uma aplicação é estruturada em módulos (classes) que agrupam um estado (atributos) e operações (métodos) sobre este
    Classes podem ser estendidas e/ou usadas como tipos (cujos elementos são objetos)
  • Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Objetos
    Entrada
    Saída
    Programa
    Entrada
    Saída
    Programa
    Estado
    Estado
    Entrada
    Saída
    Programa
    Entrada
    Saída
    Entrada
    Saída
    Programa
    Programa
    Estado
    Estado
    Estado
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  • Vantagens do Paradigma Orientado a objetos
    Todas as do estilo imperativo
    Classes estimulam projeto centrado em dados: modularidade, reusabilidade e extensibilidade
    Aceitação comercial crescente
  • Problemas do Paradigma OO
    Semelhantes aos do paradigma imperativo, mas amenizadas pelas facilidades de estruturação
  • O Paradigma Orientado a Aspectos
    Não é um paradigma no sentido estrito
    A diferença é mais de metodologia quanto à concepção e modelagem do sistema
    É uma nova forma de modularização:
    Para “requisitos” que afetam várias partes de uma aplicação
  • O Paradigma Orientado a Aspectos
    A grosso modo, uma aplicação é estruturada em módulos (aspectos) que agrupam pontos de interceptação de código (pointcuts) que afetam outros módulos (classes) ou outros aspectos, definindo novo comportamento (advice)
    Aspectos podem ser estendidos e/ou usados como tipos
  • Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Aspectos
    Entrada
    Saída
    Programa
    Entrada
    Saída
    Programa
    Estado
    Estado
    Entrada
    Saída
    Programa
    Entrada
    Saída
    Entrada
    Saída
    Programa
    Programa
    Estado
    Estado
    Estado
    Aspecto
    Aspecto
    ...
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  • Vantagens do Paradigma Orientado a Aspectos
    Todas as do paradigma OO
    Útil para modularizar conceitos que a Orientação a Objetos não consegue (crosscutting concerns)
    Em especial, aqueles ligados a requisitos não funcionais
    Aumenta a extensibilidade e o reuso
  • Problemas do Paradigma Orientado a Aspectos
    Semelhantes aos do OO
    Ainda é preciso diminuir a relação entre classes e aspectos
    Problemas de conflito entre aspectos que afetam a mesma classe
  • O Paradigma Funcional
    Programas são funções que descrevem uma relação explícita e precisa entre E/S
    Estilo declarativo: não há o conceito de estado nem comandos como atribuição
    Conceitos sofisticados como polimorfismo, funções de alta ordem e avaliação sob demanda
    Aplicação: prototipação em geral, IA, concorrência, ...
  • Modelo Computacional do Paradigma Funcional
    Entrada
    Saída
    Programa
  • Visão Crítica do Paradigma Funcional
    Vantagens
    • Manipulação de programas mais simples:
    • - Prova de propriedades
    • - Transformação (exemplo: otimização)
    • - Concorrência explorada de forma natural
    Problemas
    • “O mundo não é funcional!”
    • Implementações ineficientes
    • Mecanismos primitivos de E/S e formatação
  • O Paradigma Lógico
    Programas são relações entre E/S
    Estilo declarativo, como no paradigma funcional
    Na prática, inclui características imperativas, por questão de eficiência
    Aplicações: prototipação em geral, sistemas especialistas, banco de dados, ...
  • Modelo Computacional do Paradigma Lógico
    Entrada
    Saída
    Programa
  • Visão Crítica do Paradigma Lógico
    Vantagens
    • Em princípio, todas do paradigma funcional
    • Permite concepção da aplicação em um alto nível de abstração (através de associações entre E/S)
    Problemas
    • Em princípio, todos do paradigma funcional
    • Linguagens usualmente não possuem tipos, nem são de alta ordem
  • Gerações de Linguagem de Programação.
    Primeira Geração: Linguagem de maquina (Binária)
    • Usa apenas 0 (zero) e 1 (um) para programarsoftwares.
    Originalmente nenhum tradutor foi usado para montaras linguagens de primeira geração. As instruções de programação eram submetidas através dos interruptoreslocalizados no painel frontal de sistemas de computadores. O principal benefício na primeira geração é que o código escrito pelo usuário é muito rápido e eficiente, desde que este código seja diretamente executado pela CPU.
  • Gerações de Linguagem de Programação.
    Segunda Geração: Linguagem de montagem (Assembly)
    • É uma notação legível por humanos para o código de máquina que uma arquitetura de computador específica usa. A linguagem de máquina, que é um mero padrão de bit, torna-se legível pela substituição dos valores em bruto por símbolos chamados mnemônicos, ou seja, enquanto um computador sabe o que a instrução-máquina IA-21 (10110000 01100001) faz, para os programadores é mais fácil recordar a representação equivalente em instruções mnemônicas
  • Gerações de Linguagem de Programação.
    Terceira Geração:Linguagem de alto nível (Fortran, C, ALGOL , COBOL...)
    • projetada para ser facilmente entendida pelo ser humano, incluindo coisas como variáveis com nomes. Um exemplo disso seria:
    COMPUTE COMISSAO = VENDA * 0,5
  • Gerações de Linguagem de Programação.
    Quarta Geração: Linguagem de alto nível (FOCUS, NATURAL, SQL...)
    • São linguagens capazes de gerar código por si só. São linguagens orientadas a objetos, tornando possível a reutilização de partes do código para outros programas.
    • Diferença entre a 3GL e 4GL, é que as primeiras descrevem como fazer algo, enquanto a segunda descreve o que você quer que seja feito.
  • Gerações de Linguagem de Programação.
    Quinta Geração:Linguagens naturais (LISP)
    • São linguagens de programação usadas para criar programas para inteligência artificial e sistemas especialistas que permitem aos programadores se comunicarem com o computador usando sentenças normais.
    • Em 1982 o governo japonês lançou o projeto FGCS , que visava construir uma maquina paralela incluindo programação lógica e técnicas de inteligência artificial que teve fim dez anos depois,por não despertar muito interesse na indústria.
  • Tipos de Linguagem de programação
    Fracamente tipada, como PHP e Smalltalk, onde o tipo da variável muda dinamicamente conforme a situação.
    Fortemente tipada, como Java e Ruby, onde o tipo da variável, uma vez atribuído, se mantém o mesmo até ser descartada da memória.
    Dinamicamente tipada, como Perl, Python e Ruby, onde o tipo da variável é definido em tempo de execução.
    Estaticamente tipada, como Java e C, onde o tipo da variável é definido em tempo de compilação.
  • Evolução centrada em níveis crescentes de abstração
    Linguagens de máquina
    Endereços físicos e operation code
    Linguagens Assembly
    Mnemônicos e labels simbólicos
    Linguagens de “alto nível”
    Variáveis e atribuição (versus acesso direto à memória)
    Estruturas de dados (versus estruturas de armazenamento)
  • Evolução centrada em níveis crescentes de abstração
    Estruturas de controle (versus jumps e gotos)
    Estrutura de blocos como forma de encapsulamento
    Generalização e parametrização (abstração de tipos de valores)
  • Quanto ao grau de abstração
    Linguagem de programação de baixo nível, cujos simbolos são uma representação direta do código de máquina que será gerado, onde cada comando da linguagem equivale a um "opcode" do processador, como Assembly
    Linguagem de programação de médio nível, que possui símbolos que podem ser convertidos diretamente para código de máquina (goto, expressões matemáticas, atribuição de variáveis), mas também símbolos complexos que são convertidos por um compilador. Exemplo: C, C++
    Linguagem de programação de alto nível, composta de símbolos mais complexos, inteligível pelo ser humano e não-executável diretamente pela máquina, no nível da especificação de algoritmos, como Pascal, Fortran, ALGOL e SQL
  • Exemplos
    Assembly
    Criada na década de 50, o Assembly foi das primeiras linguagens de programação a aparecer. Ela usa uma sintaxe complicada e "exageradamente" difícil, isto porque, antes da década de 50 os programadores de máquinas tinham que escrever instruções em código binário, qualquer coisa como: 0110010110011011010110011010111010110101 ... Para escrever uma instrução. Na verdade, o Assembly foi criado para facilitar o uso dessa tarefa, mas é considerado uma linguagem de baixo nível, pois tudo o que o processador interpreta tem que ser descrito pelo programador. Assim o código acima seria "add EAX" em Assembly. Bastava apenas, depois de estar concluída a escrita do código, rodar o compilador e tínhamos o programa.
  • Exemplos
    Fortran
    Esta linguagem Fortran (Formula Translator) é uma linguagem de Alto nível, que foi criada partindo do problema e da dificuldade apresentadas pelo Assembly. Apareceu também na década de 50 e foi considerada uma das melhores linguagens da época. Aqui temos várias funções e instruções pré-definidas que nos permite poupar tempo na datilografia de instruções base do processador, ao contrário da linguagem Assembly.
  • Exemplos
    Pascal
    Outra linguagem de Alto nível dos anos 60, bem estruturada, mas com regras rígidas, o que a torna difícil de modelar, para se criar novas idéias. É a típica linguagem usada para iniciar os cursos de Programação. Habitualmente ambientes de desenvolvimento (IDE) como o FreePascal, o Kylix e o Delphi são ótimas opções para se programar em Pascal.