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  • 1. Linguagens de Script Caso de estudo: Lua Prof: Sérgio Souza Costa
  • 2. Sobre mim Sérgio Souza Costa Professor - UFMA Doutor em Computação Aplicada (INPE) prof.sergio.costa@gmail.com https://sites.google.com/site/profsergiocosta/home http://www.slideshare.net/skosta/presentations?order=popular https://twitter.com/profsergiocosta http://gplus.to/sergiosouzacosta
  • 3. Introdução ● Pragmática ● Conceitos chaves ● Caso de estudo: Lua
  • 4. Pragmática Script é um paradigma caracterizado por: ● ● ● ● integração com outros sistemas desenvolvimento rápido eficiência modesta funções de alto nível e para aplicações específicas
  • 5. Integração com outros sistemas Grandes sistemas, são compostos por diversos subsistemas Linguagens de script, podem ser usadas para integrar estes subsistemas. Também, para aumentar as possibilidades de customização de grandes sistemas.
  • 6. Exemplos?
  • 7. Exemplos ● Lua ○ Jogos, multimedia, Integrado com engines ● JavaScript ○ Web, cliente, Integrado ao browser ● PHP, JSP, ASP ○ Web, servidor, Integrado com servidor de paginas ● VbScript ○ Office, Integrado aos aplicatiovos ● Shell Script ○ operações de sistemas operacionais
  • 8. Desenvolvimento rápido Scripts são caracterizados por um rapido processo de desenvolvimento. Alguns scripts são escritos e usados apenas uma vez, tais como sequencias de comandos, ex. shell script. Outros usados mais frequentes, mas sempre com modificações
  • 9. Desenvolvimento rápido Scripts são caracterizados por um rapido processo de desenvolvimento. Alguns scripts são escritos e usados apenas Citem duas uma vez, tais como sequencias de comandos, caracteristicas que torna ex. shell script. o processo de desenvolvimento rápido nesta linguagem. Outros usados mais frequentes, mas sempre com modificações
  • 10. Desenvolvimento rápido Edite-rode, diferentemente de edite-compilelink-rode, das linguagens compiladas.
  • 11. Desenvolvimento rápido Edite-rode, diferentemente de edite-compilelink-rode, das linguagens compiladas. Usualmente são dinamicamente tipadas, facilitando o reuso de código e redigibilidade, códigos menores
  • 12. Eficiência modesta ● Eficiência não é um requisito essencial em linguagens de script. ● Contudo, o script será apenas parte de um grande sistema, ● Dificilmente, um sistema será todo desenvolvido em uma linguagem de script ● Veja o comparativo das linguagens quanto a velocidade, observem a colocação das linguagens de script. ○ http://shootout.alioth.debian.org/u32/which-programming-languages-are-fastest.php
  • 13. Eficiência modesta ● Eficiência não é um requisito essencial em Por que estas linguagens de script. linguagens não são ● Contudo, o script será apenas parte de um tão eficientes ? grande sistema, ● Dificilmente, um sistema será todo desenvolvido em uma linguagem de script ● Veja o comparativo das linguagens quanto a velocidade, observem a colocação das linguagens de script. ○ http://shootout.alioth.debian.org/u32/which-programming-languages-are-fastest.php
  • 14. Funções de alto nível ● Como, são de uso específicos, elas teram funções de alto nível que tem como objetivo facilitar o seu uso.
  • 15. Conceitos chaves Linguagens de script são similares a linguagens imperativas:
  • 16. Conceitos chaves Linguagens de script são similares a linguagens imperativas: ● Variaveis, que mudam de valor ● Comandos, ● Procedimentos, com efeitos colaterais
  • 17. Conceitos chaves Podemos destacar algumas caracteristicas específicas: ● processamento de strings em alto nivel ● suport a interface gráfica em alto nível ● dinamicamente tipadas
  • 18. Caso de estudo: Lua GUIA ESSENCIAL: Principais Conceitos
  • 19. Lua ● Desenvolvida na PUC-Rio desde 1993 ● Início modesto, para uso interno expansão lenta e gradual ● "Comitê" de três pessoas: Roberto Ierusalimschy, Luiz H. de Figueiredo, Waldemar Celes ● Lua, é usado em jogos, tv interativa (nclLua), modelos dinamicos (terrame-inpe) ...
  • 20. Uma das linguagens mais usadas Neste mês teve uma queda. No mês anterior ela estava a frente de Ruby, JavaScript, Delphi http://www.tiobe.com/index. php/content/paperinfo/tpci/index.html
  • 21. Mais eficiente que suas "concorrentes" http://shootout.alioth.debian.org/u32/which-programming-languages-are-fastest.php
  • 22. Lua ● Linguagem de script ○ similariedade com Perl, Python, Tcl ● Uma linguagem de extensão ○ ênfase em comunicação inter-linguagens ○ enfatiza desenvolvimento em múltiplas linguagens ● Uma linguagem de descrição de dados ○ anterior a XML
  • 23. XML - Lua - Json <note> <to>Tove</to> <from>Jani</fr> <heading>Reminder</heading> <body>Don't forget me this weekend!</body> </note> XML
  • 24. XML - Lua - Json <note> <to>Tove</to> <from>Jani</fr> <heading>Reminder</heading> <body>Don't forget me this weekend!</body> </note> XML note{ to = "Tove", from= "Jani", heading ="Reminder", body="Don't forget me this weekend!" } Lua
  • 25. XML - Lua - Json <note> <to>Tove</to> <from>Jani</fr> <heading>Reminder</heading> <body>Don't forget me this weekend!</body> </note> XML note{ to = "Tove", from= "Jani", heading ="Reminder", body="Don't forget me this weekend!" Lua to : "Tove", from : "Jani", heading :"Reminder", body:"Don't forget me this weekend!" JSON } note{ }
  • 26. Lua em Jogos "It is easy to see why Lua is rapidly becoming the de facto standard for game scripting." Artificial Intelligence for Games, Morgan Kaufmann, 2006. "It's quite possible that game developers will look back at the 2000s as the decade of Lua"., Game Programming Gems 5, Charles River Media, 2005.
  • 27. Lua:Aplicações ● Ginga ○ middleware padrão brasileiro para TV digital ● Wireshark ○ analisador de protocolos ● Snort ○ intrusion detection and prevention system
  • 28. Lua: Aplicações ● TerraME ○ Ambiente de modelagem dinâmica (INPE), ● nmap ○ rastreador de redes para segurança ● Eyeon's Digital Fusion ○ pós-produção de filmes ● E muitas outras...
  • 29. Lua: vantagens ● Portabilidade ○ No contexto que foi proposto, não havia outra linguagem que rodasse no unix, windows, linux ... ● Simplicidade ○ sintaxe simples ● Pequeno tamanho ○ Ainda é muito pequenas, bibliotecas e includes não ultrapassa 700 kb.
  • 30. Lua: vantagens ● Acoplabilidade ○ Facil integração com C, deste modo com diversas linguagens. ○ C, é o ingles das linguagens de programação .. ● "Eficiência", ○ ainda é uma das mais eficientes linguagens dinamicas e de scripts
  • 31. Lua: Sintaxe ● Sintaxe com inspiração no Pascal ● O uso de ; é opcional function fact (n) local f = 1 for i =1, n do f=f*i end return f end
  • 32. Lua: Comentários ● Comentarios em linha -- este é um comentario ● Comentario em bloco --[[ este é um comentario --]]
  • 33. Lua: usando ● Linguagem interpretada ● Não existe o conceito de função principal ● Meu primeiro programa print ( "hello world" ) Ou function ola () print ( "hello world" ) end ola() -- chamando a função
  • 34. Lua: usando ● Linguagem interpretada ● Não existe o conceito de função principal ● Meu primeiro programa print ( "hello world" ) Ou Salve estes programas em um arquivo primeiro. lua e execute-o: function ola () > lua primeiro.lua print ( "hello world" ) end ola() -- chamando a função
  • 35. Lua: Usando Usando no modo iterativo: sh> lua > print ( "ola mundo !!" ) > print (10+9)
  • 36. Lua: Atribuições Em Lua, podemos fazer atribuições multiplas: a = 10 b = 20 a, b = b, a
  • 37. Lua: Sistema de tipos ● Linguagem dinamicamente tipada ● Escopo e amarração de variáveis ○ Tudo é global, até que se prove o contrário ● Tipos de dados ○ nil, boolean, number, string, table, function, userdata ● Funções como valores de primeira ordem ○ Parametros e retorno de funções, tem a mesmos previlegios dos outros tipos
  • 38. Lua: Sistema de tipos Como os tipos variam durante a execução, lua fornece uma função que retorna o tipo de uma variavel: print (type (a)) a = 1234 print (type (a)) a = "ola" print (type (a)) Quais serão as saídas ?
  • 39. Lua: tipos de dados ● ● ● ● ● ● nil number string function userdata table
  • 40. Tipo nil ● Representa o valor indefinido ou inexistente. ● Tipo do valor default das variáveis ● Também significa o falso booleano ○ Qualquer valor de outro tipo significa verdadeiro ■ Com exceção de false
  • 41. Tipo boolean ● Valor booleano ○ Falso (false) ou verdadeiro (true) if (choveu == true) then .... ● Operadores relacionais booleanos ==, ~=, <, >, <=, >=
  • 42. Tipo number Único tipo nativo para valores numéricos double (por default) a=3 b = 3.5 c = 4.5e-8
  • 43. Tipo string ● Valores imutáveis ○ Não é um vetor de caracteres, não tem como modificar uma dada posição ● Sem limite de tamanho ○ É comum ler arquivo completo em uma string ○ Similar ao Haskell ● Strings não usam 0 para terminação ● Podem armazenar dados binários quaisquer ● Pattern-matching poderoso ○ Implementado via biblioteca padrão
  • 44. Tipo String Exemplo: a = "ola" b = "mundo" c = a.." "..b -- o .. é usado para concatenar print (c)
  • 45. Tipo function Duas notações: function inc (x) return x+1 end inc = function (x) return x+1 end
  • 46. Tipo function Valores de primeira classe function twice (f, a) return f (f (a)) end function dobra (a) return 2* a end print (twice (dobra, 4)) w={ redraw = function () ... end, pick = function (x,y) ... end, }
  • 47. Tipo function Retorno multiplos function f (a,b) return 2*a, 2*b end print ( f(4,5))
  • 48. Tipo function Passando multiplos parametros: function f(...) for i=1, #arg do print(arg[i]) end end f (5,7,8)
  • 49. Tipo function Funções anônimas, suporte a notação lambda a = twice (2, function (x) return 2*x end) print (a)
  • 50. Amarração ● Tudo é global até que prove o contrário ● Importante, sempre declare como local suas variaveis dentro das funções function f1 () local a = 1; end f1() print (a)
  • 51. Amarração ● Tudo é global até que prove o contrário ● Importante, sempre declare como local suas variaveis dentro das funções function f1 () local a = 1; end f1() print (a) Rode este código com e sem a palavra reservada "local"
  • 52. Amarração ● Acesso a variáveis em escopos externos ○ Closures ● Expressão cujo valor é calculado quando a função que a contém é criada ○ Quando o fecho é feito function add (x) return function (y) return y+x end end add1 = add(1) print(add1(10)) --> 11
  • 53. Tipo userdata ● Armazena um ponteiro void* de C ● Tipo opaco para a linguagem ○ Somente atribuição e teste de igualdade ● Linguagem extensível em C ○ Esqueleto para construção de linguagens de domínio específico
  • 54. Tipo table ● ● ● ● Resultado da expressão {} Arrays associativos Qualquer valor com chave Único mecanismo de estruturação de dados ○ É para Lua o que lista é para Lisp
  • 55. Tipo table The only structured data type is table. I implements associative arrays, that is, arrays that can be indexed not only with integers, but with string, double, table, or function values. For table indexing, both table.name and table[''name''] are acceptable. Tables can be used to implement records, arrays, and recursive data types.
  • 56. Tipo table Como vetores, o primeiro indice é 1 v = {2,3,5,6} print (v[1], v[2]) Matrizes, tabela de tabela m = { {1,2,3},{4,5,6}} print (m[2][2])
  • 57. Tipo table ● Pode ser indexada por diferentes tipos, não somente inteiros ● Estrutura de dados registros ou tipos cartesianos ● Acessando dado, notação "sugar" t.x para t["x"]:
  • 58. Tipo table pessoa = { Nome = Joao , Idade = 20, Telefone = 66666666 } print (pessoa.Nome) print (pessoa[Nome])
  • 59. Tipo table Descrição de dados + semântica imperativa article{ author="F.P.Brooks", title="The Mythical Man-Month", year=1975 } temp = {} temp["author"] = "F.P.Brooks" temp["title"] = "The Mythical Man-Month" temp["year"] = 1975 article(temp) Unico construtor
  • 60. Tipo table ● Duas maneiras de percorrer tabelas ○ table.foreach será removida de versões futuras. t = {4,5,6,7,8} for i,v in pairs (t) do print (i,v) end table.foreach (t, function (i,v) print (i,v) end)
  • 61. Tipo table Atribuição de tabela é sempre referencia, similar a Java ,JavaScript ... : a = {"joão"} b=a print (a[1], b[1]) b[1] = "Maria" print (a[1], b[1])
  • 62. Tipo table ● Funções 1a classe + tabelas = quase OO ○ Tabelas podem ter funções como campos p = {x = 10, y = 20} -- dados -- cria uma função na tabela "p" function p.getX (self) print (self.x) end -- chama a função da tabela "p" p.getX(p)
  • 63. Tipo table ● Funções 1a classe + tabelas = quase OO ○ Tabelas podem ter funções como campos ● "Sugar notation" p = {x = 10, y = 20} function p:getX () // nao precisa passar explicito self print (self.x) end // nao precisa passar "p" p:getX()
  • 64. Tipo table Existem diversas funções úteis (olhar manual): t = {2,3,4,5} table.getn (t) -- retorna o tamanho da tabela #t -- ao inves de getn, podemos usar o operador "#" table.insert (t, 10) table.remove (t) -- equivalente ao pop, remove o ultimo ...
  • 65. Construtores Simulando POO person = {}; person.name = "Nicholas"; person.age = 29; person.job = "Software Engineer"; function person:sayName () print(self.name); end person:sayName()
  • 66. Construtores Simulando POO person = {}; person.name = "Nicholas"; person.age = 29; person.job = "Software Engineer"; function person:sayName () print(self.name); end person:sayName() Sempre que criar um novo "person", terei que escrever a função sayName?
  • 67. Construtores Simulando POO person = {}; person.name = "Nicholas"; person.age = 29; person.job = "Software Engineer"; function person:sayName () print(self.name); end person:sayName() Sempre que criar um novo "person", terei que escrever a função sayName? Qual a solução ?
  • 68. Construtores function Person(name, age, job) local self = {} self.name = name; self.age = age; self.job = job; self.sayName = function() print(self.name); end return self end person1 = Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); person2 = Person("Greg", 27, "Doctor"); person1:sayName () person2:sayName ()
  • 69. Construtores function Person(name, age, job) local self = {} self.name = name; self.age = age; self.job = job; self.sayName = function() print(self.name); end return self end Qual o problema desta solução ? person1 = Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); person2 = Person("Greg", 27, "Doctor"); person1:sayName () person2:sayName ()
  • 70. Construtores function Person(name, age, job) local self = {} self.name = name; self.age = age; self.job = job; self.sayName = function() print(self.name); end return self end Qual o problema desta solução ? Como resolver ? person1 = Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); person2 = Person("Greg", 27, "Doctor"); person1:sayName () person2:sayName ()
  • 71. Construtores ● Solução: metatabelas, conceito "prototype", presente em diversas outras linguagens ● Conceito chave: separar os metodos em uma tabela distinta, de modo a ter replicas destes metodos na memoria.
  • 72. Construtores: Metatabela Separando metodos dos dados: person_methods = { sayName = function (self) print (self.name) end } function Person(name, age, job) local self = {} self.name = name; self.age = age; self.job = job; setmetatable(self, {__index = person_methods} ) return self end person2 = Person("Greg", 27, "Doctor"); person2:sayName () Estou dizendo para a linguagem procurar nos indices (__index) de outra tabela,:
  • 73. Sobrecarga de operadores local Point_metatable = { __add = function (p1,p2) return Point(p1.x+p2.x,p1.y+p2.y) end } -- Construtor function Point (p1,p2) local self = {} self.x = tonumber(p1) or 0.0 self.y = tonumber(p2) or 0.0 setmetatable(self,Point_metatable) return self end local r = Point (3,4) + Point (5,2) print (r.x, r.y) Estou dizendo como ele faz a soma, _add
  • 74. Controle de fluxo if (10 > 5) then print ("10>5") else print ("algo de muito errado") end for i = 0, 10 do print ("i",i) end i=0 while (i < 10) do print ("i", i) i=i+1 end
  • 75. Programação modular Que estrutura é usada para modularizar ?
  • 76. Programação modular Que estrutura é usada para modularizar ? TABELAS, logicamente, :)
  • 77. Programação modular ● Lua utiliza a combinação de tabelas com funções de primeira classe para construção de módulos. ○ As bibliotecas padrão de Lua são implementadas como módulos via tabelas. ● Exemplo mod1.lua mod1 = {} function mod1.ola() print ("Ola, modulo") end main.lua require "mod1" mod1.ola()
  • 78. Usando a API C ● Para usar a API C do Lua, basta baixar a versão de biblioteca referente ao seu sistema (Linux, Windows, 32bit, 64bits ....) ● http://sourceforge. net/projects/luabinaries/files/5.1.4/
  • 79. Entendendo a API ● Não tenho como objetivo ensinar esta API, apenas mostrar o mecanismo de integração de uma linguagem de script. ● ● O mecanismo irá variar de linguagem para linguagem. Esta API é relativamente simples,
  • 80. Conceitos chave ● ● ● Carregue o arquivo Lua na memoria. Consulte valores da memoria, e coloque os na pilha. Retire os valores da pilha e traga-os para variaveis do C.
  • 81. Considere o seguinte arquivo config.lua width = 200 height = 300
  • 82. Função para ler o arquivo void load (char *filename, int *width, int *height) { lua_State *L = luaL_newstate (); luaL_openlibs(L); /* opens Lua */ // carrega o arquivo if (luaL_loadfile(L, filename) || lua_pcall(L, 0, 0, 0)) error(L, "cannot run configuration file: %s”, lua_tostring(L, -1)); // consulta valores, e coloca na pilha lua_getglobal(L, "width"); lua_getglobal(L, "height"); // verifica, e pega o valores da pilha if (!lua_isnumber(L, -2)) error(L, "`width' should be a numbern"); if (!lua_isnumber(L, -1)) error(L, "`height' should be a numbern"); *width = (int)lua_tonumber(L, -2); *height = (int)lua_tonumber(L, -1); lua_close(L); }
  • 83. A função principal ... int main () { int w, h; load("./config.lua", &w, &h); printf ("%d - %d n", w,h); } Função definida anteriormente Nome do Arquivo
  • 84. A função principal ... Função definida anteriormente int main () { int w, h; load("./config.lua", &w, &h); printf ("%d - %d n", w,h); Nome do Lembrem-se que } Arquivo em Lua o arquivo de configuração não precisa ser tão simples
  • 85. Chamando funções Considerem o seguinte arquivo config.lua function soma (a, b) return a+b end
  • 86. Chamando funções Dado um estado do arquivo lua, poderiamos carrega-la: int soma (lua_State *L, int a, int b) { int res; lua_getglobal(L, "soma"); lua_pushinteger (L, a); lua_pushinteger (L, b); if (lua_pcall (L, 2, 1, 0) != 0 ) printf ("erron"); res = lua_tointeger (L,-1); return res; }
  • 87. Chamando funções A função main, ficaria: int main () { int r; lua_State *L = luaL_newstate (); luaL_openlibs(L); /* opens Lua */ if (luaL_loadfile(L, "./config.lua") || lua_pcall(L, 0, 0, 0)) error(L, "cannot run configuration file: %s",lua_tostring(L, -1)); r = soma(L, 10, 20); printf ("%dn", r); lua_close(L); }
  • 88. Chamando funções A função main, ficaria: int main () { int r; lua_State *L = luaL_newstate (); luaL_openlibs(L); /* opens Lua */ Saber mais sobre a API, acesse: if (luaL_loadfile(L, "./config.lua") || lua_pcall(L, 0, 0, 0)) error(L, "cannot run configuration file: %s",lua_tostring(L, -1)); Conceitos Básicos e API C r = soma(L, 10, 20); printf ("%dn", r); lua_close(L); }
  • 89. Saber Mais .... lua.org

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