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1. INTRODUCCIÓN

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Evolución de Conceptos

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Evolución de conceptos

ABSTRACCIÓN DE DATOS

Tipos de datos

• Elementales (HW)

• Estructurados (LP)

• Abstractos (U)

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Tipos de datos: Elementales

• Nivel de máquina

• Primitivos

• Proporcionados por el Hw

• Enteros• Reales• Booleanos• Caracteres

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• Nivel de lenguaje de programación (LP)

• Con base en tipos elementales

• Se utilizan constructores de tipo que ∈ al LP

• Arreglos• Estructuras (registros)

Tipos de datos: Estructurados

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• Nivel de usuario

• Con base en tipos elementales y estructurados

• Permiten extender un LP

• Stacks• Colas• Heaps, etc.

Tipos de datos: Abstractos

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Evolución de conceptos

ABSTRACCIÓN DE CONTROL

Lógica del código

• Sentencias

• Unidades de Programas

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Sentencias

• Asignación

• Decisión

• Iteración

Constructores de código que facilitan la programación estructurada

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Unidades de programas

• Permiten programación modular

• Generalizan la noción de operador

• Permiten encapsular parte de un algoritmo

• Tienen una única definición

• Tienen múltiples activaciones

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Clasificación de los Lenguajes

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Lenguajes

Naturales De Programación

De Máquina Simbólicos

Bajo nivel Alto Nivel• Imperativos• Funcionales• Lógicos• OO

Clasificación

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Niveles de abstracción

L ENS

LM

LAN ForTran

COBO

L

Pascal C

C++ Delphi

Mayor grado de abstracción

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Lenguajes Imperativos

Los primeros LP fueron creados en los 50's: Fortran, COBOL, Pascal, C, Ada

Se denominan también, procedurales Tienen como característica cambiar el estado de

las variables por asignación

Están influenciados por la máquina en la que deben "correr": Máquina de Von Neuman

CPU RAM

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Lenguajes Funcionales

Los primeros aparecieron en los 60's: Lisp, Apl, Forth

Aplican funciones, ya sea, recursivamente o por composición

Se caracterizan por una programación basada en expresiones (sin asignaciones)

Los usuarios NO deben preocuparse de manejar el almacenamiento de datos

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Lenguajes Funcionales

Ejemplo en Scheme:

Función f(x) = (x + 1)2 + (2x)2

(define cuad x) (* x x))

(define (sum x) (+ x x))

(define (mult x y) (* x y))

(define (f x) (sum (cuad (sum (x 1)) (cuad (mult (2 x))))

(f 2)

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Aparecieron en los 70's : PROLOG Fueron pensados principalmente para aplicaciones

de inteligencia artificial (IA) Revisan la presencia de cierta condición, la cual,

si es verdadera se ejecuta una acción Establecen relaciones de inferencia entre clases

de objetos

Lenguajes Lógicos

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Ejemplo en Prolog:

El cero es un número naturalSi X es un número natural, entonces s(X) (sucesor de X) también es un número natural

natural(0).

natural(s(X)) :- natural(X).

0 + X = X Si X + Y = Z entonces s(X) + Y = s(Z)

suma(0, X, X).

suma(s(X), Y, s(Z)) :- suma(X, Y, Z).

Lenguajes Lógicos

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Algunos de ellos son Smalltalk, Eiffel, C++, Java

Representan un modelo de interacción entre objetos, cada uno de los cuales actúa en función un estado y un comportamiento

Se construyen objetos complejos a partir de objetos simples, bajo el principio de la reutilización de código

Lenguajes OO

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Sintaxis

20

Sintaxis

Conjunto de reglas que determinan si las sentencias de un programa están bien formadas o no

Su objetivo es proveer una notación que permita la comunicación entre el programador y el procesador del lenguaje

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Criterios Sintácticos

Legibilidad:COBOL: Write sueldo after advancing 2 lines

Facilidad de escritura:APL: A←A*-1 Invierte una matriz

Facilidad de traducción:El compilador debiera generar poco código

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Criterios Sintácticos

Ausencia de ambigüedad:

Evitar que una estructura tenga más de un significado

Por ejemplo, en Fortran M(i) puede significar:

un elemento del arreglo M, óuna llamada a la función M con parámetro i

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Elementos Sintácticos

Set de Caracteres Identificadores Símbolos para operadores Palabras claves y reservadas Comentarios Abreviaciones Espacios

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Elementos Sintácticos

Delimitadores Formatos Fijo y Libre Expresiones Sentencias Estructura de Unidades de programa

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Gramáticas

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Representa la definición formal de la sintaxis de un lenguaje

Consta de un conjunto de reglas que especifican las NORMAS de escritura para formar estructuras en un lenguaje

Gramática

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Gramática formal destinada a la descripción de un lenguaje

Existen tres metalenguajes de uso común

• BNF (Backus-Naur-Form)

• Diagramas sintácticos

• CBL (COBOL-Like)

Metalenguaje

donde BNF es el referente base

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Notación desarrollada por los especialistas Backus y Naur para definir lenguaje Algol 60

Metasímbolos:

• < >: indica símbolo NO-TERMINAL o meta variable

• ::= : "Se define como"

• |: "o"

• { }n: Repetición. Mínimo n veces

• identificador: Palabra reservada, constante o símbolo TERMINAL

BNF

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Número real

<real> ::= <secuencia> . <secuencia>

<secuencia> ::= <dígito> {<dígito>}0

<dígito> ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Identificador

<id> ::= <letra>{<letra> |<dígito>}0

<letra> ::= A | B | C | … | Z | a | b | c | … | z

BNF

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Sentencia if

<s-if> ::= if ( <expresión booleana> ) <sentencia> |

if ( <expresión booleana> ) <sentencia> else <sentencia>

Sentencia while

<s-while> ::= while ( <expresión booleana> ) <sentencia>

Sentencia do-while

<s-do-while> ::= do ( <> ) <sentencia>

BNF

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Número entero

<entero> ::= <dígito> | <dígito> <entero>

<dígito> ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Número real

<real> ::= <secuencia> . <secuencia>

<secuencia> ::= <dígito> | <dígito> <secuencia>

<dígito> ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

BNF Recursiva

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Sentencia

<sentencia> ::= <simple> | <compuesta>

<simple> ::= <asignación> | <invocación> | <selección> | <repetición>

<compuesta> ::= {<sentencias>}

<sentencias> ::= <simple>; | <simple>; <sentencias>

BNF Recursiva

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Expresión

Término Expresión +

(a +b) *c

Factor

Identificador

a

*

Factor

Identificador

c

Término

Factor Término

(Expresión)

Término

Factor

Identificador

b

BNF Recursiva

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Constituyen un método de descripción de lenguajes, equivalente a la BNF, originalmente propuesto por N. Wirth. para definir sintáxis de Pascal

Equivalencias entre BNF y Diagramas sintácticos:

Diagramas Sintácticos

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<S> ::= <v1> | <v2> ··· | <vn> Cada ocurrencia de un símbolo terminal corresponde al diagrama

Vn

V1

V2

•••

α

Cada ocurrencia de un símbolo no terminal corresponde al diagrama

X


38

Una producción de la forma: <S> ::= {<x>}0

corresponde al siguiente diagrama

X

(mientras)

Una producción de la forma:

<S> ::= <x>{<x>}0

corresponde al siguiente diagrama

X

(repetir)


39

Identificador Letra

A

B

z

• •

Dígito 0

1

9

• •

_

Letra

Dígito

Letra


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Número entero

Dígito

Número real

DígitoDígito •


41

Constituye una extensión de la BNF destinada a la descripción sintáctica del lenguaje Cobol.

CBL (COBOL – Like)

• Elementos opcionales se denotan entre paréntesis cuadrados [ x ]

• Elementos alternativos se listan verticalmente entre paréntesis llave { x }

• Elementos alternativos opcionales se listan verticalmente entre paréntesis cuadrados [ ]

• La repetición de los elementos se indica mediante tres puntos a continuación de una ocurrencia del elemento [ x ]…

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<identificador> ::= <letra> ...<digito><letra> -

<condición>::=<identificador> IS NOTNUMERICALPHABETIC

<entero> ::= [ + ] <digito> ...

CBL (COBOL – Like)

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Semántica

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Sintaxis ⇒ ¡Cómo se expresa un concepto!

Semántica ⇒ ¡Qué significa ese concepto!

Se define como un conjunto de reglas que describen el comportamiento de un lenguaje en tiempo de ejecución

¿Qué ocurre con la ejecución de un programa ?

¿Qué sentencias se ejecutarán?

¿Qué valores se asignan a determinadas variables?

¿Qué salidas se obtienen?

Semántica

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Una expresión sintáctica, mediante BNF, como

puede tener dos interpretaciones semánticas

Por ejemplo, 09/04/2002 se entiende como

• 9 de Abril de 2002 en Chile

• 4 de Septiembre de 2002 en EEUU

Semántica

<fecha> ::= <d><d>/<d><d>/<d><d><d><d>

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La especificación de la semántica de una sentencia se hará mediante la notación usada por los diccionarios enciclopédicos

Métodos formales de especificación semántica:

Operacional : Máquina teórica

Axiomático : Cálculo del predicados (PROLOG)

Denotacional : Teoría de las funciones (Lisp)

Semántica

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Procesadores de Lenguajes

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DEFINICIÓN

Un procesador es una máquina capaz de ejecutar acciones expresadas en algún lenguaje concreto

Actualmente, el único lenguaje concreto que existe es el lenguaje de máquina

Procesador

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Es un decodificador que acepta programas escritos en algún lenguaje fuente y genera programas, funcionalmente equivalentes, en algún lenguaje objeto

Programa en Lenguaje Fuente

Traductor Programa en Lenguaje Objeto

PreprocesadorCompilador

EnsambladorLigador

Cargador

Traductor

50

Programa en extensión de LAN

Preprocesador Programa en LAN estándar

Pre-procesador Compilador Ensamblador Cargador

C++ CLeng.Ensam.

CódigoReubicable

CódigoEjecutable

Pre-procesador

Es un traductor cuyo lenguaje fuente es una extensión de un lenguaje de alto nivel lenguaje objeto es el estándar del lenguaje de alto nivel

Por ejemplo, C y C++

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Es un traductor cuyo lenguaje fuente es un lenguaje de alto nivel lenguaje objeto es un lenguaje intermedio orientado a la

máquina

Programa en Lenguaje de Alto

Nivel

Compilador Programa en L orientado a la

Máquina

código objeto

Compilador

Análisis lexicográfico

Análisis sintáctico

Generación de código

Optimización de código

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Análisis lexicográficoReconocimiento y clasificación de tokens básicos:

Constantes Identificadores Palabras reservadas, etc

Construcción de la tabla de símbolosLista de todos los símbolos y sus atributos usados en un programa (variables, etiquetas, rutinas, etc)

Compilador

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Análisis sintácticoGeneración de un árbol de reconocimiento usando una representación interna de la gramática del lenguaje

Expresión

Término Expresión +

Factor

Identificador

a

*

Identificador

b

Factor

Identificador

c

Término

Factor Término

a + b*c

Compilador

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Generación de códigoEnlace entre la sintaxis y la semántica de un lenguaje

Convierte el árbol de reconocimiento en una lista equivalente de instrucciones en lenguaje de máquina

Compilador

55

Optimización de códigoRefinamiento del código generado para mejorar el rendimiento en tiempo de ejecución

Ubicación de

• Construcciones semánticas redundantes

• Uso ineficiente de registros

• Etc.

Compilador

56

Es un traductor cuyo Lenguaje fuente es un lenguaje ensamblador (representación

simbólica del lenguaje de máquina) Lenguaje objeto es el lenguaje de máquina del computador

Programa en Leng. Ensam.

Ensamblador Programa en LM

Ensamblador

57

Es un traductor cuyo Lenguaje fuente es el lenguaje de máquina

Programa en lenguaje de

máquina

Linker Programa en leng. de máquinacódigo reubicable

Lenguaje objeto es el lenguaje máquina, pero en la versión denominada código reubicable

Integra, en un único módulo de carga, el código compilado de la aplicación con el código compilado preexistente correspondiente a las librerías utilizadas

Ligador

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Programa como código reubicable

Loader Programa como código real

Lenguaje objeto es el código real (lenguaje de máquina con direcciones absolutas)

Carga el programa en la RAM, actualizando las tablas de datos, es decir, transformado direcciones relativa en absolutas

Programa Ejecutable

Cargador

Es un traductor cuyo Lenguaje fuente es el código reubicable (lenguaje de máquina

con direcciones relativas)

59

Es un procesador cuyo lenguaje concreto es un lenguaje de alto nivel

Hoy, ningún computador es capaz de ejecutar código distinto al de máquina

Se debe simular mediante software la existencia de un computador cuyo lenguaje de máquina es un lenguaje de alto nivel (máquina virtual)

Intérprete

60

Compilador Sólo traduce

Traduce sólo una vez cada sentencia

Acepta las instrucciones de acuerdo a su secuencialidad física

Diferencias

Compilador-Intérprete

Intérprete Decodifica y ejecuta

Puede procesar varias veces algunas e ignorar completamente otras instrucciones

Acepta las instrucciones según su secuencialidad lógica

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