Paradigmas de LP parte 3

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Disciplina:

Paradigmas de

Linguagens de

Programação

Parte 3

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Nomes

• Têm um uso mais amplo do que simplesmente para variáveis.

• Também estão associados a rótulos, subprogramas, constantes e outras construções de programas.

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Nomes

• Principais questões de projeto de LP para nomes:

• Qual é o tamanho máximo de um nome?

• Os LPs fazem distinção de nomes compostos por letras maiúsculas e minúsculas?

• Podem ser usados caracteres especiais como “/”, “\”, “%”, “$”, “#”, “@” na definição de nomes?

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Nomes

• Definição do livro-texto:

“Um nome é uma cadeia de caracteres usada para identificar alguma entidade de um programa.”

Alguns exemplos:

• Fortran I até 6 caracteres.

• Fortran IV e C até 31 caracteres.

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Nomes

• As formas de nomes comumente aceitáveis para as LPs

modernas é composta de uma cadeia com limite de tamanho razoavelmente longo.

• Se for o caso, com algum caractere de conexão como o “_”.

• Em algumas LPs, letras maiúsculas e minúsculas em nomes são distintas.

Exemplos: C, C++, Java

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Nomes

• A distinção entre maiúsculas e minúsculas viola o princípio de projeto segundo o qual construções de linguagem de

aparência semelhante devem ter o mesmo significado.

Exemplo: Em C++, os nomes rosa, Rosa e ROSA

denotam entidades diferentes.

• No C, este problema pode ser evitado por meio do uso exclusivo de minúsculas, já que todas as construções pré-definidas são em letras minúsculas.

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Nomes

• Exemplo 1: No JAVA o método para converter uma cadeia

em um valor inteiro é o parseInt.

• Grafias como parseint e Parseint não são

reconhecidas.

• Este é um problema que afeta mais a capacidade de escrita do que a legibilidade, porque a necessidade de lembrar

grafias estranhas dificulta a escrita correta de programas.

• Exemplo 2: Nas primeiras versões do FORTRAN (I a IV), os

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Palavras Especiais

• São usados para tornar os programas mais legíveis ao dar nome às ações que devem ser executadas.

• Na maioria das LPs, tais palavras são classificadas como

palavras reservadas ou como palavras-chave.

• Uma palavra-chave de uma LP é especial somente em

certos contextos, ou seja, uma palavra-chave possui uma

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Palavras Especiais

• Exemplo 3: As palavras especiais no FORTRAN são

palavras-chave apenas.

REAL APPLE

REAL = 3.4

• Na primeira construção, REAL aparece seguida de um

nome, sendo uma palavra-chave que indica a declaração de da variável APPLE do tipo REAL.

• Na segunda construção, temos uma variável cujo nome é

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Palavras Especiais

• Uma palavra reservada é especial e não pode ser usada

como um nome.

• Exemplo 4: No FORTRAN é perfeitamente possível ter as

instruções:

INTEGER REAL

REAL INTEGER

• Exemplo 5: No PASCAL as palavras begin e end são

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Palavras Especiais

• Exemplo 6: A palavra int no C é uma palavra reservada.

• Porém podemos definir uma variável inteira com nome Int.

int Int;

• Em alguns projetos de LP, algumas palavras são

consideradas como reservadas, mas não tem nenhum significado para as LPs.

• Exemplo 7: No JAVA, as palavras const e goto são

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Variáveis

• É uma abstração que representa uma célula ou conjunto de células de memória do computador.

• Os programadores freqüentemente pensam nas variáveis como nomes para localizações da memória.

• Há muito mais coisas nelas do que apenas um nome !

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Variáveis – Nome

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Variáveis – Endereço

• O endereço de uma variável é o mesmo da memória à qual ela está associada.

• Essa associação não é tão simples como parece !

• Em muitas LPs, é possível que o mesmo nome esteja

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Variáveis – Endereço

• Exemplo 8: Um programa pode ter dois subprogramas

sub1 e sub2, cada um dos quais define uma variável que

usa o mesmo nome soma.

• Uma referência a soma em sub1 não se relaciona com

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Variáveis – Endereço – Apelidos

• Estratégia possível para fazer com que múltiplos

identificadores façam referência ao mesmo endereço.

• Quando mais de um nome de variável pode ser usado para acessar uma única localização de memória, temos os

conhecidos apelidos.

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Variáveis – Endereço – Apelidos

• Exemplo 9: Uso da instrução EQUIVALENCE em

FORTRAN.

DIMENSION A(5), B(10,20), C(15,15)

EQUIVALENCE (A,B), (C)

• Isso permite que durante uma fase de um programa o vetor A e a matriz B sejam utilizados, e, quando A e B não forem

mais necessários, seu espaço pode ser utilizado pela matriz C.

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Variáveis – Endereço – Apelidos

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Variáveis – Tipos

• Determina a faixa de valores que uma variável pode ter e um conjunto de operações definidas para os valores do tipo.

• Exemplo 10: Tipos de Dados mais comuns na linguagem

C/C++

-128 a 127 char

- 2.147.483.648 a 2.147.483.647 long

- 32.768 a 32.767 int

1.7 x 10-308 _{a 3.4 x 10}308

double

3.4 x 10-38 _{a 3.4 x 10}38

float

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20

Variáveis – Tipos

PASCAL

true ou false boolean

0 a 65.535 word

- 32.768 a 32.767 int

- 2.147.483.648 a 2.147.483.647 longint

-128 a 127 shortint

1 caractere qualquer char

0 a 255 byte

- 32.768 a 32.767 short

5 x 10-324 _{a 1.7 x 10}308

double

2.9 x 10-39 _{a 2.9 x 10}39

real

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Variáveis – Tipos

JAVA

-128 a 127 byte

0 a 65.536 char

- 2.147.483.648 a 2.147.483.647 int

- 32.768 a 32.767 short

1.7 x 10-308 _{a 3.4 x 10}308

double

3.4 x 10-38 _{a 3.4 x 10}38

float

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22

Variáveis – Valor

• O valor de uma variável é o conteúdo da célula ou das células de memória associadas à variável.

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Variáveis – Tempo de Vida

• O tempo de vida de uma variável é o tempo durante o qual esta é vinculada a uma localização de memória específica.

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Variáveis – Vinculação de Tipo

• Antes que uma variável possa ser referenciada, ela deve ser vinculada a um tipo de dados.

• Os aspectos importantes da vinculação são a maneira como o tipo é especificado e quando a vinculação ocorre.

• A vinculação pode ser:

• Estática

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Variáveis – Vinculação Estática de Tipo

• Uma vinculação de tipo é estática se ocorrer antes do tempo

de execução e permanecer inalterada ao longo da execução do programa.

• Tipos podem ser especificados estaticamente por alguma forma de declaração explícita ou implícita.

• A declaração explícita é uma instrução em um programa

que lista nomes de variáveis e especifica que elas são de um tipo particular.

• A declaração implícita é um meio de associar variáveis a

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Variáveis – Vinculação Estática de Tipo

• Exemplo 13: Declaração Explícita no Ada

A, B : INTEGER;

• Exemplo 14: Declaração Implícita no FORTRAN I, conforme

vimos, as variáveis iniciadas por I, J, K, L, M ou N são

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Variáveis – Vinculação Estática de Tipo

• Exemplo 15: Declaração de variáveis implicitamente em

BASIC

• A declaração de variáveis é feita com sufixos:

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Variáveis – Vinculação Estática de Tipo

Exemplo 15, continuação...

• vBoolean = True

• vInteger% = 333

• vLong& = 98007

• vSingle! = 3.141592

• vDouble# = 3.1492574567

• vCurrency@ = 426.78

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Variáveis – Vinculação Dinâmica de Tipo

• Uma vinculação de tipo é dinâmica se ocorrer durante o

tempo de execução e puder ser alterada ao longo da execução do programa.

• Principal vantagem da vinculação dinâmica é a flexibilidade de programação.

• Exemplificando, um programa para processar uma lista de dados em uma linguagem com vinculação dinâmica de tipos pode ser escrito como um programa genérico capaz de lidar com dados de qualquer tipo.

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Variáveis – Vinculação Dinâmica de Tipo

• Desvantagens da vinculação dinâmica:

• Desvantagem 1: A capacidade de detecção de erros do

compilador é diminuída em relação ao compilador de uma linguagem com vinculação estática.

• Exemplo 16: Sejam i e x duas variáveis inteiras e y

uma matriz de números reais em uma LP com vinculação dinâmica de tipos.

• Se o programa precisa-se atribuir em i o valor de x.

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Variáveis – Vinculação Dinâmica de Tipo

• Se devido a um erro de digitação, a instrução de atribuição.

i = y

• Em uma linguagem com vinculação dinâmica de tipos, nenhum erro será detectado pelo compilador.

• Uma vez que foi usado y em vez da variável x correta,

os resultados serão errôneos.

• Em uma LP com vinculação estática de tipos, o

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Variáveis – Vinculação Dinâmica de Tipo

• Desvantagens da vinculação dinâmica:

• Desvantagem 2: Alto custo de implementação, já que a

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Verificação de Tipos

• A verificação de tipos é a atividade de assegurar que os

operandos de um operador sejam compatíveis.

• Um tipo compatível é aquele válido para o operador ou com

permissão, nas regras da linguagem, para ser convertido pelo código gerado pelo compilador para um tipo válido.

• Essa conversão automática é a chama coerção.

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34

Verificação de Tipos

• Se todas as vinculações de variáveis a tipos forem estáticas em uma linguagem, a verificação de tipos poderá ser feita estaticamente.

• A vinculação dinâmica de tipos requer a verificação de tipo em tempo de execução.

• É muito melhor detectar erros durante a compilação do que na execução.

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Compatibilidade de Tipos

• Há dois métodos diferentes de compatibilidade de tipos:

• Compatibilidade de nome: significa que duas variáveis têm

tipos compatíveis somente se estiverem na mesma

declaração ou em declarações que usam o mesmo nome de tipo.

• Compatibilidade de estrutura: significa que duas variáveis

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Compatibilidade de Tipos

• Exemplo 17: Declaração de variáveis em Pascal.

A: INTEGER;

B: INTEGER;

C: INTEGER;

ou

A, B, C: INTEGER;

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Compatibilidade de Tipos

• Exemplo 18: Declaração de variáveis em Pascal.

A, B: REAL;

C: INTEGER;

• As variáveis A e B possuem compatibilidade de estrutura

com a variável C.

• A variável C não possui compatibilidade de estrutura com

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Escopo

• O escopo de uma variável de programa é a faixa de

instruções na qual a variável é visível.

• Uma variável é visível em uma instrução se puder ser

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Escopo Estático

• O conceito de bloco é fundamental para o entendimento do escopo estático.

• Um bloco delimita o escopo de qualquer variável que ele

possa conter.

• Normalmente, um bloco é um subprograma ou um trecho de código delimitado através de marcadores, tais como, as

chaves ({ e }) de C, C++ e JAVA ou os vocábulos begin e end introduzidos por ALGOL-60 e adotados por PASCAL e

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Escopo Estático

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Escopo Estático – Bloco Monolítico

• Na estrutura monolítica todo o programa é composto por um único bloco.

• Todas as variáveis têm como escopo de visibilidade o programa inteiro.

• Essa estrutura de blocos não é apropriada para programas grandes.

• Essa estrutura dificulta o trabalho simultâneo de vários programadores em um mesmo programa visto que as variáveis criadas por um deles

devem ser necessariamente distintas dos identificadores criados pelos outros.

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Escopo Estático – Blocos Não Aninhados

• A estrutura de blocos não aninhada é

considerada um avanço em relação à estrutura de blocos monolítica, uma vez que o programa é dividido em vários blocos.

• Nessa estrutura, o escopo de visibilidade das variáveis é o bloco onde foram criadas.

• Essas variáveis são chamadas variáveis locais e as variáveis criadas fora do bloco são

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Escopo Estático – Blocos Não Aninhados

• Uma desvantagem associada à estrutura de blocos não aninhada é que qualquer variável que não pode ser local é forçada a ser global e ter todo o programa como escopo, mesmo que seja acessada por poucos blocos.

• Outra desvantagem é a exigência de que todas as variáveis globais tenham identificadores

distintos.

• FORTRAN adota esse tipo de estrutura.

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Escopo Estático – Blocos Aninhados

• A estrutura aninhada é considerada um avanço ainda maior.

• LPs como PASCAL e ADA adotam essa

estrutura. São, por isso, chamadas LPs ALGOL-like uma vez que foi o ALGOL a primeira

linguagem a utilizá-la.

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Blocos Aninhados – Entidades Ocultas

• Entidades podem se tornar inacessíveis quando se usa o mesmo identificador para denotar diferentes entidades em blocos aninhados.

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Blocos Aninhados – Entidades Ocultas

• No Exemplo 19, a variável x inteira criada no bloco mais externo

não é visível dentro do bloco mais interno porque neste bloco foi criada uma outra variável de tipo ponto flutuante com o mesmo nome x.

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Escopo Dinâmico

• O escopo dinâmico baseia-se na seqüência de chamada de subprogramas fazendo com que o escopo seja definido em tempo de execução.

• Exemplo 20: Considere o

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Escopo Dinâmico

• Quando sub chama sub2 e

este chama sub1, o valor

escrito de x por sub1 é 3,

isto é, x é uma referência à

variável criada em sub2.

• Quando sub chama sub1

diretamente, o valor escrito de

x por sub1 é 1, isto é, x é

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Escopo Dinâmico – Conclusão

• LPs que adotam o escopo dinâmico apresentam os seguintes problemas:

1. perda de eficiência pois a checagem de tipos tem de ser feita durante a execução;

2. legibilidade do programa é reduzida pois a sequência de chamadas de subprogramas deve ser conhecida

para determinar o significado das referências a variáveis não locais;

• Como conseqüência desses problemas, a maioria das LPs

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Inicialização de Variáveis

• A vinculação de uma variável a um valor no momento em que ela é vinculada ao armazenamento é chamada de

inicialização.

• Exemplo 21: FORTRAN

REAL PI

INTEGER SOMA

DATA SOMA /0/, PI /3.14159/

• Neste exemplo a variável SOMA é inicializada com o valor 0

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Inicialização de Variáveis

• Exemplo 22: Exemplo 21 em C

float pi = 3.14159;

int soma = 0;

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Inicialização de Variáveis

• Exemplo 23: Exemplo 21 em PASCAL

var

pi:real;

soma:integer;

pi := 3.14159;

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Declarações de Constantes

• Uma declaração de constante amarra um identificador a um valor pré-existente que não pode ser alterado ao longo da execução do programa.

• Isso pode ser feito em C++ tal como na seguinte linha de código:

const float pi = 3.14159;

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54

Declarações de Constantes

const float pi = 3.14159;

• Essa mesma declaração é válida em C. Contudo, a definição de C só requer que os compiladores avisem ao programador de tentativas de alterações de constantes, permitindo assim que eles ignorem a definição e aceitem alterações de valores das constantes!!!

• Por essa razão, muitos programadores C continuam

utilizando o mecanismo tradicional (#define) quando

querem criar constantes em C:

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Declarações de Constantes

• Com esse mecanismo todas as referências a pi no código

serão substituídas por 3.14159, antes do início da

compilação, tendo efeito equivalente a definição de pi como

constante.

• No entanto, pode ser vantajoso usar const ao invés de #define em C porque esse último mecanismo não

reconhece regras de escopo (a constante será reconhecida do ponto de declaração até o final do programa).

• Em caso de uso de const, a constante só será

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Declarações de Constantes

• Algumas linguagens, como PASCAL, requerem que

constantes tenham seus valores definidos estaticamente (em tempo de compilação).

• Já ADA, C++ e JAVA permitem que sejam usados valores calculados dinamicamente (em tempo de execução do

programa). Essa é uma outra vantagem do uso de const

em relação a #define.

• O mecanismo de macros somente permite a declaração de constantes estáticas.

• JAVA utiliza a palavra final para declarar constantes, tal

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Declarações de Constantes

• Exemplo 24:

• A primeira linha ilustra a criação de uma constante estática, a última ilustra a criação de uma constante dinâmica.

• Math.random é uma função calculada em tempo de