Paradigmas de Linguagens de programacao - Aula #2

Paradigmas de Linguagens de Programação Paradigma Imperativo Aula #2 (CopyLeft)2009 - Ismar Frango ismar@mackenzie.br

Paradigma Imperativo for(i=0;;i++) conquistar(país[i]);

O Que é o paradigma imperativo? O fundamento para a programação imperativa é o conceito da Máquina de Turing, que nada mais é que uma abstração matemática que corresponde ao conjunto de funções computáveis. A máquina de Turing foi aproximada por John von Neumann a uma arquitetura de computadores que fundamenta os computadores construídos até hoje. Isso explica, em parte, o sucesso das linguagens que seguem esse paradigma em relação às demais.

Como funciona a programação imperativa? A essência da programaçlão imperativa (e também da máquina de Turing) se resume a três conceitos: A descrição de estados de uma máquina abstrata por valores de um conjunto de variáveis Reconhecedores desses estados – expressões compostas por relações entre esses valores ou os resultados de operações utilizando valores. Comandos de atribuição e controle.

Programação imperativa em BASIC... 10 REM RESOLVE EQUACAO DO SEGUNDO GRAU 20 READ A,B,C 25 IF A=0 THEN GOTO 410 30 LET D=B*B-4*A*C 40 IF D<0 THEN GOTO 430 50 PRINT "SOLUCAO" 60 IF D=0 THEN GOTO 100 70 PRINT "PRIMEIRA SOLUCAO",(-B+SQR(D))/(2*A) 80 PRINT "SEGUNDA SOLUCAO",(-B-SQR(D))/(2*A) 90 GOTO 20 100 PRINT "SOLUCAO UNICA",(-B)/(2*A) 200 GOTO 20 410 PRINT "A DEVE SER DIFERENTE DE ZERO" 420 GOTO 20 430 PRINT "NAO HA SOLUCOES REAIS" 440 GOTO 20 490 DATA 10,20,1241,123,22,-1 500 END

Assim falou Dijkstra... "It is practically impossible to teach good programming to students that have had a prior exposure to BASIC; as potential programmers they are mentally mutilated beyond hope of regeneration." (Dijkstra) How do we tell truths that might hurt? Edsger W. Dijkstra, 18/6/1975 http://www.cs.virginia.edu/~evans/cs655/readings/ewd498.html

Qual foi a primeira Linguagem de Programação Imperativa? Fortran COBOL BASIC C Pascal Ada ALGOL Modula Charles Babbage

Origens Sem dúvida, as primeiras linguagens imperativas foram os códigos de máquina, com instruções simples, mas de construção complexa. FORTRAN (FORmula TRANslator – John Backus, IBM, 1954)  variáveis com nome, subprogramas, expressões complexas ALGOL (1958, 1960,...)  maior facilidade de expressar algoritmos matemáticos COBOL (1960), BASIC (1964)  sintaxe mais próxima do inglês Pascal (Niklaus Wirth) e C (Dennis Ritchie) Ada (1974-1983 – DoD) ...

Konrad Zuse 1945 – Z4 – Plankalkül Z1 - 1936 Z2 - 1940 Z3 - 1941 Hinterstein

Plankalkül Tipos: int, float (com complemento de 2), arrays e records (com recursão!) Sem goto, com for e if (mas sem else) Assertions! Idéia de 1945, só publicada em 1972 | A + 1 => A V | 4 5 S | 1.n 1.n A[5] = A[4]+1 em Plankalkül

Elementos da Programação imperativa Definições de tipos de dados Expressões e atribuições Estruturas de controle de fluxo (daí o termo “programação estruturada”) Definição de sub-rotinas (daí a “programação procedimental”) !

Declarações de Variáveis Declarações de variáveis tipadas restringem: O espaço de memória a ser gasto Os valores que a variável pode assumir As operações possíveis de se exceutar sobre a variável Elementos default de inicialização (às vezes...) Questão de espaço... Ex.: C em uma máquina de 32-bits: sizeof(char) = 1 byte sizeof(short) = 2 bytes sizeof(int) = 4 bytes sizeof(char*) = 4 bytes (por quê?) E esse TAD? «Once a programmer has understood the use of variables, he has understood the essence of programming» (Edsger Dijkstra) Próximos slides traduzidos a partir dos originais de Vitaly Shmatikov , da U. Texas ( http://www.cs.utexas.edu/~shmat/courses/cs345_spring08/05imperative.ppt )

Variáveis: Localização e valores Quando uma variável é declarada, ela é associada a uma localização de memória, e seu nome se torna seu identificador. A localização pode ser: global, heap ou stack l-value: localização de memória (address) r-value: valor armazenado na localização identificada pelo l-value Atribuição: A (target) = B (expression) Destructive update : sobrescreve a localização identificada por A com o valor da expressão B

Variáveis e atribuição No RHS de uma atribuição, usa-se o r-value; no LHS, usa-se o l-value Exemplo: x = x+1 Significado: “pegue o r-value de x, adicione 1, armazene o resultado no l-value de x” Se uma expressão não tem l-value, ela não pode aparecer no LHS de uma atribuição Mas que expressões não teriam l-values? Exemplo: 1=x+1 , ++x++ (por quê?) E a[1] = x+1 , onde a é um array? (por quê?) E a=b , onde a e b são arrays? (por quê?) E se a e b forem structs? (por quê?)

l-Values, r-Values (1) Toda expressão/atribuição no paradigma imperativo pode ser visto em termos dos l-values e r-values das variáveis envolvidas Constantes e nomes de arrays em C Têm r-values, mas não l-values (na especificação C-89, são ditos terem “l-values imutáveis”) Variáveis Têm r-values e l-values Exemplo: x=x*y significa “compute rval(x)*rval(y) e armazene em lval(x)”

l-Values, r-Values (2) Pointeiros Seus r-values são l-values de outras variáveis Em C: &x retorna l-value de x *p retorna r-value de x (se p é um ponteiro, seu r-value é o l-value de outra variável)

l-Values,r-Values (3) Sub-rotinas (funções, procedimentos) Têm l-values, mas seus r-values são blocos de código

#include <string> using namespace std; int& f(); void func() { int n; char buf[3]; n = 5; // n is an lvalue; 5 is an rvalue buf[0] = 'a'; //buf[0] is an lvalue, 'a' is an rvalue string s1 = "a", s2 = "b", s3 = "c"; // "a", "b", "c" are rvalues s1 = // lvalue s2 +s3; //s2 and s3 are lvalues that are implicitly converted to rvalues s1 = string("z"); // temporaries are rvalues int * p = new int; // p is an lvalue; 'new int' is an rvalue f() = 0; // a function call that returns a reference is an lvalue s1.size(); // otherwise, a function call is an rvalue expression } Exemplo...

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