Magas szintű programozási nyelvek 1. Előadás. Bevezetés. Espák Miklós. Juhász István jegyzete alapján

Magas szintű programozási nyelvek 1 Előadás

Bevezetés Espák Miklós [email protected] Juhász István jegyzete alapján

Modellezés ●

Valós világ leírása –

–

–

Egyedek ●

Tulajdonságok

●

Kapcsolatok

●

Viselkedés

Egyedek osztályozhatók: ●

Közös tulajdonságok

●

Hasonló viselkedés

Absztrakció: ●

Modellalkotás alapja

●

Közös, lényeges tulajdonságok kiemelése

Modellezés ●

Milyen modellek vannak? –

Kotta (egy zeneszám modellje)

–

Műszaki rajz (épületé, alkatrészé stb.)

–

Piktogram (pl. fagylalt áthúzva)

–

Blokkdiagram használati utasításon

–

UML diagram

–

stb.

Modellezés ●

●

Absztrakció: –

Modellalkotás alapja

–

Közös, lényeges tulajdonságok kiemelése

–

Lényegtelen tulajdonságok elhagyása

Osztály –

Az absztrakció segítségével a modellben egyedek osztályát írhatjuk le!

–

(Nem független egyedekkel kell foglalkozunk.)

Modellezés ●

●

Mikor modellezünk? –

Megoldandó problémán gondolkodunk

–

Tervezünk valamit, rajzolunk

–

Tanulunk (a magolás nem tartozik ide)

Mitől modell a modell? –

Leképezés: léteznie kell az eredeti egyednek

–

Leszűkítés: az egyednek csak bizonyos tulajdonságai jellenek meg (nem mind)

–

Alkalmazhatóság: a modellben levont következtetés igaz az eredeti egyedre

Modellezés ●

Leképezés –

●

Leszűkítés –

●

Az eredeti egyed lehet képzelt vagy tervezett vagy akár feltételezett is. Pl. egy legyártandó gép. A modell szegényebb, de kezelhetőbb mint az eredeti egyed

Alkalmazhatóság –

A modell létcélja. A vizsgálatok a modellben egyszerűbbek. (Esetleg csak abban lehetséges.)

Modellezés ●

●

Számítógépes modellezés –

Adat: egyedek tulajdonságai

–

Kód (program): egyedek viselkedése

Adatok modellezése (adatabsztrakció útján): –

●

Viselkedés modellezése (procedurális absztrakció útján: –

●

Adatmodell

funkcionális modell (eljárásmodell)

A két modell együttesen írja le a világot!

Alapfogalmak : Nyelvek osztályozása ●

Programnyelvek osztályozása gépközeliség szerint: –

Gépi kódú nyelvek: ●

●

–

–

Adott processzor utasításkészletére írt bináris programok nyelve Közvetlenül végrehajtható

Assembly nyelvek: ●

Alacsony szintű, közvetlen hardver elérés

●

Szöveges (nem bináris)

Magas szintű nyelvek ●

Nem CPU-függők, emberközelibb szemlélet

Magas szintű programozási nyelvek ●

Magas szintű programozási nyelvek –

Forrásprogram: az elkészített (megírt) program

–

Szintaktikai szabályok: ●

–

Szemantikai szabályok: ●

–

a nyelv felépítése, nyelvtana A nyelvi elemek jelentése, tartalma. Pl. utasítások végrehajtásának menete, adatok letárolásának módja stb.

Nyelv = szintaktikai + szemantikai szabályok

Magas szintű programozási nyelvek ●

Gépi kódú program előállítása: –

Fordítóprogram (compiler) ●

Forrásprogramból tárgyprogramot készít

●

Lépések: –

Lexikális elemzés

–

Szintaktikai elemzés

–

Szemantikai elemzés

–

Kódgenerálás (tárgykód előállítása) ●

–

A tárgykód lehet ún. bájtkód (virtuális gép)

Értelmező program (interpreter) ●

Nem készít tárgyprogramot (csak az első 3 lépés van)

●

Utasításonként értelmez és végrehajt

Magas szintű programozási nyelvek ●

Gépi kódú program előállítása: –

Vegyes technikák: ●

A kettő kombinációja: –

pl. Java HotSpot VM

Magas szintű programozási nyelvek ●

Gépi kódú program előállítása: –

Lexikális elemző (lexer): ●

–

lexikális elemekre bontás

Szintaktikai elemzés (parser): ●

A nyelvtani szabályok szerinti ellenőrzés –

●

–

pl.: C-ben x <> 7 fordítási hiba

A program struktúrájának felépítése (AST)

Szemantikai elemzés: ●

Szemantikai összefüggések teljesülésének ellenőrzése –

pl. C-ben i = 4.5 fordítási hiba, ha i int típusú

Magas szintű programozási nyelvek ●

Gépi kódú program előállítása: –

Szerkesztő, kapcsolatszerkesztő (linker): ●

–

Betöltő (loader): ●

–

Tárgykódokból futtatható kódot készít Elhelyezi a programot a tárban, és ráadja a vezérlést

Futtató rendszer (runtime environment): ●

A program futását vezérli

●

Interpreteres nyelvnél ez az értelmezőprogram

●

Bájtkódra fordító nyelvnél a virtuális gép

●

Gépi kódra fordító nyelvnél a processzor

Magas szintű programozási nyelvek ●

Fordítás menete, 0. lépés: –

Előfordító (precompiler) ●

A forrásprogramban lehetnek nyelven kívüli elemek

●

Ezeket eltávolítja, illetve feloldja

●

Érvényes forrásprogramot állít elő

Programnyelvek osztályozása ●

Imperatív nyelvek –

Algoritmikusak

–

A program utasítások sorozata

–

Alapvető eszköz a változó: ●

●

– ●

A tárban lévő értékek közvetlenül módosíthatók Az algoritmus lényege a változók értékének sorozatos módosítása

Szorosan kötődnek a Neumann-architektúrához

Alcsoportjai: –

Eljárásorientált nyelvek, objektumorient. nyelvek

Programnyelvek osztályozása ●

Deklaratív nyelvek –

Nem algoritmikusak

–

A programozó csak a problémát adja meg

–

A megoldáskeresés módja be van építve

–

Memória közvetlen elérése nem lehetséges, vagy korlátozott ●

– ●

Pl. Prolog: a változók csak egyszer kaphatnak értéket

Nem kötődnek szorosan a Neumann-archit.-hoz

Alcsoportjai: –

Funkcionális, ill. logikai nyelvek

Programnyelvek osztályozása ●

Egyéb: –

Egyik csoportba sem sorolhatók, vagy éppen a kettő ötvözései (multiparadigmás nyelvek)

Nyílt forrás, zárt forrás ●

●

A programot forráskód formájában készítik el Futtatáshoz a tárgykódra van szükség –

Nem módosítható (vissza kellene fejteni)

●

Kié a program?

●

Melyik a program? –

A forráskód?

–

A tárgykód?

–

Mindkettő?

Zárt forrás (closed source) ●

●

●

A forráskód a gyártóé. Más számára nem elérhető. A felhasználó csak a tárgykódot érheti el: csak futtathatja a kódot, nem vizsgálhatja, nem alakíthatja át. Problémák: –

a felhasználó kiszolgáltatott, a gyártó kezében van (pl. speciális hardverek)

–

Gyakran pénzbe kerül („fizetős”)

Nyílt forrás (OSS, open source sw.) ●

●

●

A forráskód nyilvános. Ettől még a gyártóé/fejlesztőé, mivel rendszerint licenc védi. A felhasználó vizsgálhatja a kódot, de nem feltétlenül módosíthatja: ez már licenctől függ. A nyílt forrás csak a forráskód nyilvánosságát jelenti, ettől még nem feltétlen szabad szoftver, és nem is feltétlen ingyenes!

Szabad szoftver (FS, free software) ●

●

Richard M. Stallman (RMS): –

„Free as in freedom, not as in free beer”

–

Free software ≠ freeware

–

Egyetlen etikus terjesztési mód

–

GNU projekt: „szabad” operációs rendszer létrehozása (GNU: GNU is Not Unix)

–

Saját kernelük nincs: GNU/Linux

–

GPL: GNU Public Licence

–

http://gnu.org

FOSS: Free and Open Source Software

RMS

Szabad szoftver ●

●

●

Szabadon lehet: –

Terjeszteni

–

Vizsgálni

–

Módosítani

Azért „szabad”, mert a felhasználó szabadságát adja. A szabad szoftver ipari tendencia lett