Programovací jazyky

Editovat
Note

Datové a řídicí struktury programovacích jazyků, datové typy. Kompilace, interpretace.

IB111, PB071, PB161/PB162

Programovací jazyk je prostředek zápisu algoritmů — posloupností příkazů, jenž lze provést na počítači.

Typy programovacích jazyků

Netypovaný

Nemá typy. Např.: bash, kde je všechno řetězec.

Slabě typované

Překladač / runtime přiděluje proměnné typ až při použití. Proměnná navíc mnohdy smí měnit typ. Např.: Python, JavaScript.

Silně typované

Striktní pravidla pro deklaraci proměnných včetně typů. Obsahují malé množství implicitních konverzí mezi typy. Např.: C, C#, Haskell.

Imperativní

Kladou důraz na přesné instrukce a jejich pořadí.

Z imperativního programovacího paradigmatu vychází objektově orientované programování.

Deklarativní

Kladou důraz na popis požadovaného výsledku spíše než na přesný způsob, jak se k němu dobrat.

Deklarativní programovací paradigma se dále dělí na funkcionální (např. Haskell) a logické (např. Prolog).

,,Vyšší''

Mají větší míru abstrakce procesoru, paměti, atd. Mají tendenci být agnostické vůči architektuře procesoru. Např.: Python, Java, C#.

,,Nižší''

Více se podobají Assembleru. Mají tendenci vyžadovat kompilaci pro specifickou architekturu procesoru. Vývoj bývá náročnější, ale programy efektivnější. Obvykle pracují s pamětí explicitně.

Řídicí struktury

Řídící struktury ovlivňují pořadí vykonávání příkazů. V jazyce C jde o syntaktické kostrukce:

if a else-if

Podmíněný skok.

for

Omezený cyklus.

while

Potenciálně nekonečný cyklus.

do-while

Potenciálně nekonečný cyklus, který se provede alespoň jednou.

switch

Syntaktický cukr pro vícero `if-else`ů použitelný v situacích, kdy proměnná nabývá některé z předem určených hodnot.

goto

Skok na pojmenované návěští.

Datové typy

Datový typ určuje, jakých hodnot smí proměnná nabývat, jakým způsobem se má nahlížet na její paměť a jaké operace na ní lze provádět.

Numerické

Integer o různých délkách, Float (IEEE-754) o různých délkách, Boolean. Jsou buď se znaménkem (signed) nebo bez znaménka (unsigned).

Znakové

Char, Wide char

Ukazatele

Obvykle s pojí s datovým typem hodnoty, na kterou ukazují — např.: char* nebo struct time_t*. Obecný ukazatel do paměti se v C značí void*.

Definované uživatelem

Struktury (struct), uniony, výčtové typy (enum), funkční ukazatele, …​

Datové struktury

Reprezentují různé způsoby uložení primitivních datových typů v paměti. Liší se svou velikostí, režií i složitostí.

  • Pole

  • Spojovaný seznam

  • n-tice

  • Slovník

  • Množina

  • Halda

  • Fronta

  • Prioritní fronta

  • Zásobník

  • Binární vyhledávací strom

  • Červeno-černý strom

  • B-strom

  • …​

Překlad

Proces převodu programu z programovacího jazyka na strojový kód.

Kompilace

Technicky vzato je to synonymum pro "Překlad", ale v zde je míněna pouze ahead-of-time kompilace.

Kompilátor (překladač) je program, který vezme jako vstup kód v daném programovacím jazyce a vyplyvne binární, platformově závislý, spustitelný soubor.

Kompilátor mívá řadu podčástí:

  • Lexikální analyzátor (lexer)

  • Syntaktický analyzátor (parser)

  • Sémantický analyzátor

  • Překladač do mezikódu

  • Optimalizér

  • Generátor kódu

Typická pipeline (gcc)

  1. Preprocessing: rozvinutí maker

  2. Kompilace: překlad každého vstupního souboru do assembleru

  3. Sestavení: překlad z assembleru do strojového kódu

  4. Linkování: nahrazení relativních adres absolutními, ,,pospojování'' mezivýsledků jednotlivých vstupních souborů

Příklady

C, C++, Haskell (skrze ghc), Go

Interpretace

Interpret nepřekládá kód v daném programovacím jazyce předem, nýbrž až za běhu a pouze, pokud je to nutné. Díky tomu však může kód být nezávislý na konkrétní procesorové architektuře nebo i operačním systému.

Příklady

Python, Haskell (skrze ghci), PHP, Ruby, JavaScript