031.1 Lezione 1

La varietà di modi in cui il codice sorgente può essere scritto può essere impressionante. Pertanto, molti sviluppatori approfittano di strumenti che aiutano a scrivere e testare il programma.

Il file del codice sorgente è solo un semplice file di testo. Come tale, può essere modificato da qualsiasi editor di testo, non importa quanto semplice. Per rendere più facile distinguere tra codice sorgente e testo semplice, ogni linguaggio adotta un’estensione autoesplicativa del nome del file: .c per il linguaggio C, .py per Python, .js per JavaScript, e così via. Gli editor generici spesso comprendono il codice sorgente dei linguaggi popolari abbastanza bene da aggiungere corsivi, colori e rientri per rendere il codice comprensibile.

Non tutti gli sviluppatori scelgono di modificare il codice sorgente in un editor generico. Un ambiente di sviluppo integrato (IDE) fornisce un editor di testo insieme a strumenti per aiutare il programmatore a evitare errori sintattici e incoerenze evidenti. Questi editor risultano particolarmente raccomandati ai programmatori meno esperti, ma anche quelli con più esperienza li usano volentieri.

Gli IDE popolari come Visual Studio, Eclipse e Xcode gestiscono in modo intelligente ciò che il programmatore digita, suggerendo spesso le parole da usare (completamento automatico) e verificando il codice in tempo reale. Gli IDE possono anche offrire debugging e test automatici per identificare i problemi ogni volta che il codice sorgente cambia.

Alcuni programmatori più esperti optano per editor meno intuitivi come Vim, che offrono maggiore flessibilità e non richiedono l’installazione di pacchetti aggiuntivi. Questi programmatori usano strumenti esterni, standalone, per aggiungere le caratteristiche che sono integrate quando si usa un IDE.

Sia in un IDE sia usando strumenti standalone, è importante impiegare un qualche tipo di version control system (VCS). Il codice sorgente è in costante evoluzione perché i difetti imprevisti devono essere corretti e i miglioramenti devono essere incorporati. Una conseguenza inevitabile di questa evoluzione è che le correzioni e i miglioramenti possono interferire con altre parti di applicazioni in una base di codice ampia. Gli strumenti di controllo di versione come Git, Subversion e Mercurial registrano tutti i cambiamenti fatti al codice e chi ha fatto il cambiamento, permettendo di rintracciare ed eventualmente recuperare da una modifica non riuscita.

Inoltre, gli strumenti di controllo di versione permettono a ogni sviluppatore del team di lavorare su una copia dei file di codice sorgente senza interferire con il lavoro degli altri programmatori. Una volta che le nuove versioni del codice sorgente sono pronte e testate, le correzioni o i miglioramenti fatti a una copia possono essere incorporati dagli altri membri del team.

Git, il sistema di controllo di versione più popolare, permette a molte copie indipendenti di un repository di essere mantenute da persone diverse, che condividono le loro modifiche come desiderano. Tuttavia, che si usi un sistema di controllo di versione decentralizzato o che sia centralizzato, la maggior parte dei team mantiene un repository di fiducia sul cui codice sorgente e risorse si può fare affidamento. Diversi servizi online offrono la memorizzazione di repository di codice sorgente. I più popolari di questi servizi sono GitHub e GitLab, ma vale la pena menzionare anche Savannah del progetto GNU.

I paradigmi definiscono le premesse su cui si basa un linguaggio di programmazione, soprattutto per quanto riguarda il modo in cui il codice sorgente dovrebbe essere strutturato.

Lo sviluppatore parte dal paradigma del linguaggio per formulare i compiti che la macchina deve eseguire. Questi compiti, a loro volta, sono espressi simbolicamente con le parole e le costruzioni sintattiche offerte dal linguaggio.

Il linguaggio di programmazione è procedurale quando le istruzioni presentate nel codice sorgente sono eseguite in ordine sequenziale, come la sceneggiatura di un film. Se il codice sorgente è segmentato in funzioni o subroutine, una routine principale si occupa di chiamare le funzioni in sequenza.

Il codice seguente è un esempio di linguaggio procedurale. Scritto in C, definisce variabili per rappresentare il lato, l’area e il volume di forme geografiche. Il valore della variabile side viene assegnato in main(), che è la funzione invocata quando il programma viene eseguito. Le variabili area e volume sono calcolate nelle subroutine square() e cube() che precedono la funzione principale:

L’ordine delle azioni definite in main() determina la sequenza degli stati del programma, caratterizzati dal valore delle variabili side, area e volume. L’esempio termina dopo aver visualizzato il valore di volume con l’istruzione printf.

D’altra parte, il paradigma della programmazione orientata agli oggetti (OOP) ha come caratteristica principale la separazione dello stato del programma in sotto-stati indipendenti. Questi sotto-stati e le operazioni associate sono gli oggetti, così chiamati perché hanno un’esistenza più o meno indipendente all’interno del programma e perché hanno scopi specifici.

I diversi paradigmi non limitano necessariamente il tipo di compito che può essere eseguito da un programma. Il codice dell’esempio precedente può essere riscritto secondo il paradigma OOP usando il linguaggio C++:

La funzione main() è ancora presente. Ma ora c’è una nuova parola, class, che introduce la definizione di un oggetto. La classe definita, chiamata Cube, contiene le proprie variabili e subroutine. In OOP, una variabile è anche chiamata attributo e una subroutine è chiamata metodo.

Va oltre lo scopo di questo capitolo spiegare tutto il codice C++ dell’esempio. Ciò che è importante per noi qui è che Cube contiene l’attributo side e due metodi. Il metodo volume() calcola il volume del cubo.

È possibile creare diversi oggetti indipendenti dalla stessa classe, e le classi possono essere composte da altre classi.

Tenete a mente che queste stesse caratteristiche possono essere scritte in modo diverso e che gli esempi in questo capitolo sono eccessivamente semplificati. C e C++ hanno caratteristiche molto più sofisticate che permettono costruzioni molto più complesse e pratiche.

La maggior parte dei linguaggi di programmazione non impone rigorosamente un paradigma, ma permette ai programmatori di scegliere vari aspetti di un paradigma o di un altro. JavaScript, per esempio, incorpora aspetti di diversi paradigmi. Il programmatore può scomporre l’intero programma in funzioni che non condividono uno stato comune tra loro:

Anche se questo esempio è simile alla programmazione procedurale, si noti che la funzione riceve una copia di tutte le informazioni necessarie per la sua esecuzione e produce sempre lo stesso risultato per lo stesso parametro, indipendentemente dai cambiamenti che avvengono al di fuori dello scopo della funzione. Questo paradigma, chiamato funzionale, è fortemente influenzato dal formalismo matematico, dove ogni operazione è autosufficiente.

Un altro paradigma riguarda i linguaggi dichiarativi, che descrivono gli stati in cui si vuole che il sistema sia. Un linguaggio dichiarativo può capire come raggiungere gli stati specificati. SQL, il linguaggio universale per interrogare i database, è talvolta chiamato un linguaggio dichiarativo, anche se in realtà occupa una nicchia a se stante nel pantheon della programmazione.

Non esiste un paradigma universale che possa essere adottato in qualsiasi contesto. La scelta del linguaggio può anche essere limitata da quali linguaggi sono supportati sulla piattaforma o dall’ambiente di esecuzione in cui il programma sarà eseguito.

Un’applicazione web che sarà usata dal browser, per esempio, dovrà essere scritta in JavaScript, che è un linguaggio universalmente supportato dai browser. (Alcuni altri linguaggi possono essere usati perché forniscono convertitori per creare JavaScript). Quindi per il browser web - a volte chiamato client side o front end dell’applicazione web - lo sviluppatore dovrà usare i paradigmi consentiti in JavaScript. Il lato server o back end dell’applicazione, che gestisce le richieste dal browser, è normalmente programmato in un linguaggio diverso; PHP è il più popolare per questo scopo.

Indipendentemente dal paradigma, ogni linguaggio ha librerie precostituite di funzioni che possono essere incorporate nel codice. Le funzioni matematiche - come quelle illustrate nel codice di esempio - non hanno bisogno di essere implementate da zero, poiché il linguaggio ha già la funzione pronta all’uso. JavaScript, per esempio, fornisce l’oggetto Math con le operazioni matematiche più comuni.

Anche funzioni più specializzate sono di solito disponibili dal fornitore del linguaggio o da sviluppatori di terze parti. Queste librerie di risorse extra possono essere in forma di codice sorgente; cioè, in file extra che sono incorporati nel file in cui saranno usati. In JavaScript, l’incorporazione è fatta con import from:

Questo tipo di importazione, in cui la risorsa incorporata è anche un file di codice sorgente, è usato più spesso nei cosiddetti linguaggi interpretati. I linguaggi compilati permettono, tra le altre cose, l’incorporazione di caratteristiche precompilate nel linguaggio macchina, cioè le librerie compilate. La prossima sezione spiega le differenze tra questi tipi di linguaggi.

Come già sappiamo, il codice sorgente è una rappresentazione simbolica di un programma che deve essere tradotto in linguaggio macchina per essere eseguito.

Grosso modo, ci sono due modi possibili di fare la traduzione: convertire il codice sorgente in anticipo per l’esecuzione futura, o convertire il codice al momento della sua esecuzione. I linguaggi della prima modalità sono chiamati linguaggi compilati e i linguaggi della seconda modalità sono chiamati linguaggi interpretati. Alcuni linguaggi interpretati prevedono la compilazione come opzione, in modo che il programma possa eseguirsi più velocemente.

Nei linguaggi compilati, c’è una chiara distinzione tra il codice sorgente del programma e il programma stesso, che sarà eseguito dal computer. Una volta compilato, il programma di solito funziona solo sul sistema operativo e sulla piattaforma per cui è stato compilato.

In un linguaggio interpretato, il codice sorgente stesso è trattato come il programma, e il processo di conversione in linguaggio macchina è trasparente al programmatore. Per un linguaggio interpretato è comune chiamare il codice sorgente uno script. L’interprete traduce lo script nel linguaggio macchina per il sistema su cui viene eseguito.