Fundamentos da Programação
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IV. L INGUAGEM DE P ROGRAMAÇ ÃO
Uma linguagem de programação é uma lingua artificial utilizada para expressar instruções para uma
máquina em geral, ou um computador em particular. A linguagem é composta de um vocabulário e de
um conjunto de regras gramaticais que permitem que o programador especifique de maneira precisa
como o computador organiza e manipula a informação colocada a seu dispor, isto é, quais ações são
esperadas, como os dados são armazenados e transmitidos. As palavras definidas no vocabulário são
denominadas palavras reservadas ou keywords.
Um conjunto de palavras composto de acordo com as regras da linguagem constitue um programa
fonte ou código fonte. Esse código fonte é traduzido para um programa executável ou código de
máquina, que pode ser executado pelo processador.
Um dos principais objetivos do uso de linguagens de programação é aumentar a produtividade ao
permitir que programadores possam expressar as suas intenções de uma maneira mais próxima àquela
encontrada no dia-a-dia, entre humanos. Além disso, linguagens de programação devem permitir que
as idéias sejam colocadas de modo claro, organizado e estruturado, facilitando a leitura e manutenção.
Linguagens de programação com alto nı́vel de abstração, isto é, que mais se aproximam de linguagens
humanas são chamadas linguagens de alto nı́vel. Por outro lado, linguagens de baixo nı́vel são aquelas
mais próximas ao código de máquina. Em geral linguagens de alto nı́vel são independentes dos
ambientes computacionais onde são executadas (propriedade denominada portabilidade).
Existem milhares de linguagens de programação definidas e novas são criadas todos os anos.
A. Interpretação e Compilação
Uma linguagem de programação pode ser convertida (traduzida) em código de máquina por compilação
ou interpretação.
Se o método utilizado traduz todo o texto do código fonte para somente depois executar, então diz-se
que o programa foi compilado e a ferramente utilizada para isso é um compilador. A versão traduzida
(compilada) do programa é tipicamente armazenada e pode ser executada um número indefinido
de vezes sem que nova compilação seja necessária. Desse modo, mesmo que a compilação seja um
processo demorado, a sua utilização pode ser eficiente porque ela é realizada poucas vezes. Linguagens
como Fortran, Pascal e C são linguagens compiladas.
Se o texto do programa é traduzido à medida em que ele é executado, num processo de tradução de
trechos seguidos de sua execução, então diz-se que o programa é interpretado e a ferramenta utilizada
para isso é um interpretador. Programas interpretados são geralmente mais lentos do que programas
compilados. Linguagens como Javascript, Python e Perl são linguagens interpretadas.
Existem também linguagens que são compiladas para um código de máquina de uma máquina virtual.
Uma máquina virtual não existe fisicamente, mas tem o seu comportamento e especificação detalhados
de maneira que qualquer máquina fı́sica com os recursos necessários pode comportar-se como uma
máquina virtual. Java e o Parrot são linguagens desse tipo.
A tradução consiste de várias fases: análise léxica, análise sintática ou parsing, geração de código e
otimização.
B. Linguagem de Baixo Nı́vel
Linguagem de programação de baixo nı́vel significa aquela que assemelha-se mais ao código de
máquina, isto é, está mais próxima da linguagem entendida pela CPU. Linguagens de baixo nı́vel
ofecerem pouca ou nenhuma abstração do hardware. Isso significa que o conhecimento de detalhes do
funcionamento e da arquitetura do hardware são em geral fundamentais para a utilização com sucesso
desse tipo de linguagem. Além disso, alterações no hardware podem significar que um determinado
programa deixe de executar corretamente. Por exemplo, uma linguagem de programação de baixo
nı́vel conhecida como Assembly oferece apenas uma representação simbólica dos números utilizados
no código de máquina e trabalha diretamente com os registradores da CPU.
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Figura 1.
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Etapas para gerar o executável.
C. Linguagem de Alto Nı́vel
Linguagem de programação de alto nı́vel oferece um alto nı́vel de abstração do hardware do computador, isto é, conhecimento dos detalhes da máquina fı́sica onde o programa irá executar não são
fundamentais para uma programação correta. Além disso, alterações no hardware têm um impacto
limitado na funcionalidade do programa. Ou seja, linguagens de alto nı́vel oferecem uma maior
portabilidade. Em outras palavras, linguagens de alto nı́vel estão mais próximas da linguagem natural
humana e mais distantes da linguagem de máquina.
Os termos “alto nı́vel” e “baixo nı́vel” são relativos. No passado, a linguagem assembly era considerada uma linguagem de baixo nı́vel enquanto a linguagem C era considerada de alto nı́vel pelo
fato de permitir funções, variáveis e expressões mais complexas. Entretanto muitos programadores
hoje referem-se a linguagem C como linguagem de baixo nı́vel pelo fato de ela permitir acesso
direto a memória, de maneira similar àquele permitido pelo assembly. Resumidamente, denominamse linguagens de alto nı́vel aquelas que permitem a utilização de vetores e matrizes, que permitem
operações de entrada e saı́da para arquivos, e que oferecem cálculo matemático e lógico complexo,
entre outras caracterı́sticas. Acesso a registradores e à memória diretamente, e necessidade de gerenciar
desvios na execução do programa (através da pilha) são caracterı́sticas de linguagens de baixo nı́vel.
De modo geral, pode-se dizer que linguagens de alto nı́vel tornam simples a tarefa de implementar
algoritmos (programas) complexos, enquanto linguagens de baixo nı́vel produzem um executável mais
eficiente.
Exemplos de linguagem de alto nı́vel: Fortran, ADA, C e Java.
D. Linguagem de Muito Alto Nı́vel
Linguagem de programação de muito alto nı́vel é uma linguagem que oferece um alto grau de abstração
e é usualmente utilizada para aplicações especı́ficas e com o escopo limitado a um tipo de trabalho.
Em geral são linguagens proprietárias.
Exemplos de linguagem de alto nı́vel: Python, Ruby e Scheme.
E. Gerando o Executável
A geração e execução do código binário inclui os seguintes passos (veja Fig. 1):
• compilação, quando o código fonte é convertido em código objeto relocável;
• ligação (linking), quando os módulos de código objeto relocável e as bibliotecas (libraries) são
montados em um único arquivo binário relocável;
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carregamento (loading), quando o arquivo binário relocável é carregado em memória utilizando
endereços absolutos; e
execução, quando o controle é trasferido para a primeira instrução do programa.
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