El documento presenta una introducción a la evolución de los conceptos de abstracción de datos y control en los lenguajes de programación, desde los lenguajes de bajo nivel hasta los de alto nivel orientados a objetos. Describe los principales tipos de lenguajes como imperativos, funcionales, lógicos y orientados a objetos, así como los diferentes niveles de abstracción que han ido incorporando los lenguajes a lo largo del tiempo.

1. 1. INTRODUCCIÓN Pascal C++ Java C Fortran SmallTalk Cobol

2. Evolución de Conceptos

3. Evolución de conceptos ABSTRACCIÓN DE DATOS Tipos de datos Elementales (HW) Estructurados (LP) Abstractos (U)

4. Tipos de datos: Elementales Nivel de máquina Primitivos Proporcionados por el Hw Enteros Reales Booleanos Caracteres

5. 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

6. Tipos de datos: Abstractos Nivel de usuario Con base en tipos elementales y estructurados Permiten extender un LP Stacks Colas Heaps, etc.

7. Evolución de conceptos ABSTRACCIÓN DE CONTROL Lógica del código Sentencias Unidades de Programas

8. Sentencias Asignación Decisión Iteración Constructores de código que facilitan la programación estructurada

9. Unidades de programas Permiten programación modular Generalizan la noción de operador Permiten encapsular parte de un algoritmo Tienen una única definición Tienen múltiples activaciones

10. Clasificación de los Lenguajes

11. Lenguajes Naturales De Programación De Máquina Simbólicos Bajo nivel Alto Nivel Imperativos Funcionales Lógicos OO Clasificación

12. Niveles de abstracción L ENS LM LAN ForTran COBOL Pascal C C++ Delphi Mayor grado de abstracción

13. Lenguajes Imperativos Los primeros LP fueron creados en los 50's : Fortran, COBOL, Pascal, C, Ada Se denominan también, procedurales T i enen 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

14. 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

15. 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) 25

16. 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

17. Ejemplo en Prolog: El cero es un número natural Si 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

18. 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

19. Sintaxis

20. Sintaxis C onjunto de reglas que determinan si las sentencias de un programa están bien formadas o no Su objetivo es p roveer una notación que permita la comunicación entre el programador y el procesador del lenguaje

21. 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

22. 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 , ó una llamada a la función M con parámetro i

23. Elementos Sintácticos Set de Caracteres Identificadores Símbolos para operadores Palabras claves y reservadas Comentarios Abreviaciones Espacios

24. Elementos Sintácticos Delimitadores Formatos Fijo y Libre Expresiones Sentencias Estructura de Unidades de programa

25. Gramáticas

26. R epresenta la definición formal de la sintaxis de un lenguaje Consta de un conjunto de reglas que especifican las NORMAS de escritura para forma r estructuras en un lenguaje Gramática

27. G ramática 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

28. Notación desarrollada por los especialistas Backus y Naur para definir lenguaje Algol 60 Metasímbolos: < > : indica símbolo NO-TERMINAL o meta variable ::= : &quot;Se define como&quot; | : &quot;o&quot; { } n : R epetición. M ínimo n veces identificador : Palabra reservada, constante o símbolo TERMINAL BNF

29. Número real <real> ::= <se cuencia > . <se cuencia > <se cuencia > ::= <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

30. 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

31. Número entero <entero> ::= <dígito> | <dígito> <entero> <dígito> ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 Número real <real> ::= <se cuencia > . <se cuencia > <secuencia> ::= <dígito> | <dígito> <secuencia> <dígito> ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 BNF Recursiva

32. <identificador> ::= <letra> | <letra> <secuencia> <secuencia> ::= <carácter> | <carácter> <secuencia> <carácter> ::= <letra> | <dígito> Multilista: (1 2 (3 4 (5) 6) 7 8) <mlista> ::= () | (<lista>) <lista> ::= <elemento> | <elemento> <lista> <elemento> ::= <átomo> | <mlista> BNF Recursiva

33. Sentencia <sentencia> ::= <simple> | <compuesta> <simple> ::= <asignación> | <invocación> | <selección> | <repetición> <compuesta> ::= {<sentencias>} <sentencias> ::= <simple>; | <simple>; <sentencias> BNF Recursiva

34. Expresión aritmética BNF Recursiva <ea> ::= <término> | <st> <término> | <ea> <st> <término> <término> ::= <factor> | <factor> <sf> <término> <factor> ::= <id> | <constante> | (<ea>) <st> ::= + |  <sf> ::= * | / x término término término a*b  c/d a * b factor factor

35. Expresión Término Expresión + (a +b) *c Factor Identificador a * Factor Identificador c Término Factor Término ( Expresión ) Término Factor Identificador b BNF Recursiva

36. 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

37. <S> ::= <v 1 > | <v 2 > ··· | <v n > Cada ocurrencia de un símbolo terminal corresponde al diagrama Cada ocurrencia de un símbolo no terminal corresponde al diagrama Diagramas Sintácticos V n V 1 V 2     X

38. Una producción de la forma : <S> ::= {<x>} 0 corresponde al siguiente diagrama (mientras) Una producción de la forma : <S> ::= <x> {<x>} 0 corresponde al siguiente diagrama ( repetir ) Diagramas Sintácticos X X

39. Identificador Letra Dígito Diagramas Sintácticos A B z 0 1 9 _ Letra Dígito Letra

40. Número entero Número real Diagramas Sintácticos Dígito Dígito Dígito

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  …

42. <identificador> ::= <letra> ... <digito> <letra> - <condición>::= <entero> ::= [ + ] <digito> ... CBL (COBOL – Like) <identificador> IS NOT NUMERIC ALPHABETIC

43. Semántica

44. 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

45. Una expresión sintáctica, mediante BNF, como puede tener dos interpretaciones semánticas Por ejemplo, 09 /0 4 /200 2 se entiende como 9 de A bril de 200 2 en Chile 4 de Septiembre de 200 2 en EEUU Semántica <fecha> ::= <d><d> / <d><d> / <d><d><d><d>

46. 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

47. Procesadores de Lenguajes

48. 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

49. Es un decodificador que acepta programas escritos en algún lenguaje fuente y genera programas, funcionalmente equivalentes, en algún lenguaje objeto Preprocesador Compilador Ensamblador Ligador Cargador Traductor Programa en Lenguaje Fuente Traductor Programa en Lenguaje Objeto

50. 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++ Pre-procesador Programa en extensión de LAN Preprocesador Programa en LAN estándar Pre-procesador Compilador Ensamblador Cargador C++ C Leng. Ensam. Código Reubicable Código Ejecutable

51. Es un traductor cuyo lenguaje fuente es un lenguaje de alto nivel lenguaje objeto es un lenguaje intermedio orientado a la máquina código objeto Compilador Análisis lexicográfico Análisis sintáctico Generación de código Optimización de código Programa en L enguaje de A lto N ivel Compilador Programa en L orientado a la M áquina

52. Análisis lexicográfico Reconocimiento y clasificación de tokens básicos: Constantes Identificadores Palabras reservadas, etc Construcción de la tabla de símbolos Lista de todos los símbolos y sus atributos usados en un programa (variables, etiquetas, rutinas, etc) Compilador

53. Análisis sintáctico Generación de un árbol de reconocimiento usando una representación interna de la gramática del lenguaje a + b*c Compilador Expresión Término Expresión + Factor Identificador a * Identificador b Factor Identificador c Término Factor Término

54. Generación de código Enlace 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 código Refinamiento 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 L enguaje fuente es un lenguaje ensamblador (representación simbólica del lenguaje de máquina) L enguaje objeto es el lenguaje de máquina del computador Ensamblador Programa en Leng. Ensam. Ensamblador Programa en LM

57. Es un traductor cuyo L enguaje fuente es el lenguaje de máquina L enguaje 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 Programa en lenguaje de máquina Linker Programa en leng. de máquina código reubicable

58. L enguaje 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 L enguaje fuente es el código reubicable (lenguaje de máquina con direcciones relativas) Programa como código reubicable Loader Programa como código real

59. Es un procesador cuyo lenguaje concreto es un lenguaje de alto nivel Hoy, n ingún computador es capaz de ejecutar código distinto al de máquina S e 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