3.2.- Lenguajes De Programación
Un lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para expresar procesos que pueden ser llevados a cabo por máquinas como los ordenadores.
Está formado por un conjunto de
símbolos y reglas sintácticas y semánticas que definen su
estructura y el significado de sus elementos y expresiones. Al
proceso por el cual se escribe, se prueba, se depura, se compila
(de ser necesario) y se mantiene el código fuente de un programa
informático se le llama programación.
Por algoritmo se entiende el "conjunto de operaciones y
procedimientos que deben seguirse para resolver un problema en un
número finito de pasos". La palabra "algoritmo" deriva del nombre
del matemático árabe Mohamed Ibn Moussa Al Kow Rizmi, quien
escribió entre los años 800 y 825 su obra Quitab Al Jabr Al
Mugabala, donde se recogía el sistema de numeración hindú y el
concepto del cero. Fue Fibonacci, el que tradujo su obra al latín y
la inició con las palabras, Algoritmi dicit. El siguiente
esquema indica el algoritmo para indicar que un número es mayor que
otro.
La diferencia entre el lenguaje algorítmico y el informático, es que el algorítmico es aquel por medio del cual se realiza un análisis previo del problema a resolver y encontrar un método que permita resolverlo. El conjunto de todas las operaciones a realizar, y el orden en el que deben efectuarse, se denomina algoritmo. El lenguaje informático es aquel por medio del cual dicho algoritmo se codifica a un sistema comprensible por el ordenador.
Una clasificación habitual de los
lenguajes es considerar dos grupos según la forma de
ejecución en un ordenador, intérpretes y compiladores,
según se describe seguidamente.
Un lenguaje se dice que es interpretado, por
ejemplo el BASIC original, cuando para ejecutar un programa el
lenguaje ha de leer y traducir al lenguaje nativo de la máquina las
instrucciones una por una. Como es lógico el proceso se ralentiza,
por ejemplo si una operación está dentro de la estructura conocida
como ciclo y este se repite 100 veces, el lenguaje tiene que
traducir el programa fuente 100 veces al código de la máquina. No
todo son desventajas, pues la parte buena de este tipo de lenguajes
es que los errores se pueden corregir al momento y seguir
fácilmente la ejecución del programa, por lo cual son idóneos,
aunque el BASIC no es recomendable, para aprender a programar,
proceso en el que da lo mismo la lentitud. Otro ejemplo habitual de
lenguaje interpretado es el código HTML con el que se escriben la
mayoría de las páginas web, que no es propiamente un lenguaje de
programación, sino un conjunto de instrucciones que permiten
diseñar el contenido de los documentos). El siguiente esquema
muestra como funciona un intérprete:
Ventajas de los intérpretes
- En algunos lenguajes (Smalltalk, Prolog, LISP) está permitido y es frecuente añadir código según se ejecuta otro código, y esta característica solamente es posible implementarla en un intérprete.
- Puede ser interrumpido con facilidad.
- Puede ser rápidamente modificado y ejecutado nuevamente.
- Un Intérprete necesita menos memoria que un compilador.
- Facilita la búsqueda de errores.
- En algunos lenguajes está permitido añadir código según se ejecuta otro código.
- Menor consumo de memoria.
-Durante la ejecución, el intérprete debe residir en memoria ya que no genera código objeto.
-Tamaño del programa objeto, que exige añadir el intérprete al programa propiamente dicho.
Tipos de compiladores:
- Pasadas múltiples: requieren pasos intermedios para producir un código en otro lenguaje, y una pasada final para producir y optimizar el código producido durante los pasos anteriores.
- Optimación: lee un código fuente, lo analiza y descubre errores potenciales sin ejecutar el programa.
- Compiladores incrementales: generan un código objeto instrucción por instrucción (en vez de hacerlo para todo el programa) cuando el usuario teclea cada orden individual. El otro tipo de compiladores requiere que todos los enunciados o instrucciones se compilen conjuntamente.
- Ensamblador: el lenguaje fuente es lenguaje ensamblador y posee una estructura sencilla.
- Compilador cruzado: se genera código en lenguaje objeto para una máquina diferente de la que se está utilizando para compilar. Es perfectamente normal construir un compilador de Pascal que genere código para MS-DOS y que el compilador funcione en Linux y se haya escrito en C++.
- Compilador con montador: compilador que compila distintos módulos de forma independiente y después es capaz de enlazarlos.
- Metacompilador: es sinónimo de compilador de compiladores y se refiere a un programa que recibe como entrada las especificaciones del lenguaje para el que se desea obtener un compilador y genera como salida el compilador para ese lenguaje. El desarrollo de los metacompiladores se encuentra con la dificultad de unir la generación de código con la parte de análisis.
- Descompilador: es un programa que acepta como entrada código máquina y lo traduce a un lenguaje de alto nivel, realizando el proceso inverso a la compilación.
Dentro de los de estos grupos está el lenguaje máquina, que es programar en el ámbito de la CPU, por lo tanto usando ceros y unos, lenguaje muy difícil y propenso a errores. El otro más conocido dentro de esta categoría es el Ensamblador, que utiliza nemónicos, por ejemplo ADD (sumar), SUB (restar), MUL (multiplicar), CALL (ejecutar subrutina), a escala sencilla, y por lo tanto evita las secuencias de ceros y unos. Aún así es bastante complicado y no es recomendable para usuarios sin amplios conocimientos.
Seguidamente se muestra un programa en lenguaje ensamblador para CPU Intel, que muestra en pantalla el texto "Universidad de Murcia",
.code org 100h
start: mov ah,9 mov dx,offset message int 21h
ret end start
begin writeln('Universidad de Murcia'); end.
En conclusión, un lenguaje de bajo nivel está orientado hacia una
determinada máquina o clases de ordenadores, es decir es específico
de un tipo de CPU concreta. Mientras que un lenguaje de alto nivel
es independiente del microprocesador del ordenador que lo soporta,
así por ejemplo un programa escrito en lenguaje C, se puede
compilar sin modificar para cualquier máquina, y en principio
funcionará sin ningún problema.
Esto implica dos ventajas principales, una es que la persona que
desarrolla los programas no ha de saber nada acerca del ordenador
en que se ejecutará el programa, la otra es que los programas son
portables, es decir el mismo programa (en teoría) ha de funcionar
sobre distintos tipos de ordenadores.
El desarrollo de los lenguajes de alto nivel comenzó a mediados de
los años cincuenta del siglo pasado, en esta época se crearon los
lenguajes COBOL, Fortran y ALGOL60. Posteriormente han ido
originándose otros muchos, aunque sobreviven muy pocos.
Seguidamente se citan algunos lenguajes de alto nivel:
JAVA, BASIC, FORTRAN, MODULA 2, Pascal, ADA, C, C ++, LOGO, LISP,
PROLOG, Ruby, Dart.
Una tercera forma de clasificar los lenguajes de programación es
según el paradigma de programación, declarativo,
imperativo, orientado a objetos y funcional. Los imperativos
establecen cómo debe ejecutarse una tarea fraccionándola en
procedimientos que especifican cada una de las tareas, por ejemplo
C, Fortran y Pascal. Por el contrario los declarativos establecen
estructuras de datos y las relaciones entre ellos que son
significativas para ejecutar una tarea determinada, al tiempo que
indican cual es el objetivo de dicha tarea. Un lenguaje típico de
este grupo es el Prolog. El orientado a objetos usa objetos y sus
interacciones para diseñar aplicaciones y programas de ordenador;
está basado en varias técnicas, incluyendo herencia, modularidad,
polimorfismo y encapsulamiento, Smalltalk es el lenguaje más
representativo de este tipo. Funcional es un paradigma de
programación declarativo basado en la utilización de funciones
matemáticas, el lenguaje más representativo es LISP (procesado de
listas). Aunque puede seleccionarse la forma pura de estos
paradigmas a la hora de programar, en la práctica es habitual que
se mezclen, dando lugar a la programación multiparadigma.