Lógica da Programação II: Técnicas de desenvolvimento

Postagem 28 - 28/05/18

Lógica da Programação II: Técnicas de desenvolvimento de programas

*continuação do post 27

Linguagens de Programação

Existem diversos tipos de linguagens de programação, que trabalham de forma diferente e possuem estruturas de comandos diferentes. No início da era da computação, os programadores se viam obrigados a programar diretamente em linguagem de máquina, composta por inúmeras combinações de zeros e uns, o chamado código binário.

Como era muito difícil decorar a função que cada uma das combinações exercia no processador, criou-se então uma linguagem mais próxima do entendimento humano que foi denominada de Assembly (montagem). Nela, as instruções binárias são representadas por palavras ou siglas genericamente denominadas de mnemônicos (simbolos memorizáveis).

Por exemplo, no antigo processador Zilog Z80, a instrução LD A,38 faz com o valor 38 seja carregado no acumulador, uma pequena área de memória interna ao processador que armazena um byt completo. O código em linguagem de máquina para essa instrução é representado pelos números hexadecimais 3E 26. No microprocessador Intel 8086, uma instrução similar seria MOV AL,38 - cujo código de máquina é transcrito para os números hexadecimais B0 26.

Moderno microprocessador em uma empoderada placa-mãe.

Você deve concordar que é mais fácil lembrar a operação realizada pela instrução LD (load - carregar em inglês) ou MOV (move - mover em inglês) do que a combinação de números 3E26 e B026.

Apesar do avanço, era difícil (e ainda é) programar em Assembly. Foram surgindo então as linguagens de programação de alto nível, como Pascal, BASIC e C, embora essa última seja considerada por muitos profissionais como uma linguagem de nível médio por combinar elementos de alto nível com elementos de linguagem de máquina.

Na época dos microcomputadores de 8 bits, como Apple II, TRS-80, a linha MSX e a familia Sinclair, eles já vinham com a linguagem BASIC (Beginners All Purpose Symbolic Instruction Code - Código de Instrução Simbólica de Propósito Geral por Iniciantes) embutida na própria memória ROM do sistema. Isso facilitou bastante a disseminação dessa linguagem, já que não era necessário comprá-la à parte. Outro fator que contribuiu para a sua popularização foi o fato de ser relativamente fácil de aprender, pois ainda hoje sobrevive no corpo do Microsoft Visual Basic.

Já na era PC, as linguagens passaram a ser adquiridas separadamente do computador, tendo em vista que por ser um equipamento mais profissional, o programador agora era mais exigente e podia escolher a ferramenta mais adeguada à suas necesssidades. Essas linguagens diferem do BASIC dos micros de 8 bits por não estarem gravadas em memória ROM e sim em disquetes ou, como ocorre mais recentemente, em CD/DVD.

Existem dois termos técnicos muito empregados em programação que devem ser esclarecidos antes de prosseguirmos. O primeiro é código-fonte, que designa o texto escrito numa linguagem de programação e que pode ser lido por qualquer pessoa, mesmo quem não sabe programar. Esse texto segue as regras impostas pela linguagem, como sintaxe (concordância) dos comandos e funções.

Para ver o código-fonte de um site ou um programa qualquer, basta clicar com o botão direito do mouse sobre estes, e escolher a opção exibir código fonte.

O segundo termo é programa executável, que consiste numa sequência de instruções em linguagem de máquina (códigos binários) inteligível ao computador e muito difícil (ou quase impossível) de ser entendido por um ser humano. Esse programa executável é criado por dois processos distintos, sendo interpretação e compilação.

Na interpretação, um processo empregado principalmente pela linguagem BASIC nos computadores das décadas de 1970 a 1990, o código-fonte do programa é convertido em linguagem de máquina à medida que o programa é executado. Essa linguagem de máquina é a única que o computador realmente entende, já que ela é a combinação de 0s e 1s. A conversão é efetuada por um programa escrito totalmente em linguagem de máquina e denominado interpretador. Ele lê o código-fonte linha por linha e decodifica-o para que possa ser executado pelo microprocessador.

Já em programas compilados, o código-fonte é inteiramente convertido em linguagem de máquina uma única vez. O software que efetua essa conversão é chamado de compilador. Normalmente o processo de compilação do código-fonte para código executável compreende dois passos: a geração de arquivos objetos e a ligação desses arquivos com as rotinas das bibliotecas de funções de linguagens. A principal vantagem dos programas compilados sobre os interpretados é a velocidade de execução.

Compilador em execução.

Esses arquivos objetos são uma versão intermediária entre o código-fonte e o código executável. Não é possível rodá-los diretamente, sendo necessário o processo de linkedição, como é chamada a ligação desses arquivos com as bibliotecas da linguagem. Na compilação, cada comando ou função existente no código-fonte é convertido numa chamada para o código real que se encontra gravado nessas bibliotecas. Durante esse processo, o linkeditor cria uma ligação entre as chamadas e as rotinas propriamente ditas, resolvendo os endereços de memória. Por exemplo, suponha que tenha sido utilizado um comando de uma linguagem compilada que seja responsável pela escrita de dados no vídeo. Digamos que o comando seja denominado PRINT. Ao ser compilado, o código objeto possui uma instrução em linguagem de máquina que corresponde à chamada dessa rotina, algo do tipo CALL#PRINT. Quando o linkeditor encontrar essa instrução, ele pesquisa nas bibliotecas padrão da linguagem a definição dessa rotina de impressão, cujo nome é PRINT. Ao ser encontrada, ele a acrescenta ao código executável e então atribui o endereço correto à instrução CALL#PRINT, gerando algo parecido com CALL E9C0. Se houver outro comando PRINT dentro do código-fonte, o código referente à rotina não precisa ser incluido novamente, sendo necessário apenas atribuir o endereço em que ela se encontra.

O linkeditor é ainda responsável pela união dos vários arquivos objetos que são gerados no processo de compilação. Veja na figura abaixo a representação desse processo.

Um terceiro método de execução de programas é denominado pseudocompilação. Nele, o compilador gera um código intermediário, com instruções em código de máquina, mas não resolve os endereços de chamada a rotinas da biblioteca de funções da linguagem. Durante a execução, um programa denominado Run-time (tempo de execução) é carregado na memória junto com o código compilado. Esse Run-time é responsável por determinar os endereços de memória das funções e procedimentos chamados pelo programa durante o tempo de execução. A linguagem Clipper, muito utilizada no Brasil nas décadas de 1980 e 1990, fazia uso desse método.

Existe ainda o método empregado pela linguagem Java, que é bastante semelhante à pseudocompilação. O Run-time dessa linguagem consiste num programa denominado Máquina Virtual Java (JVM - Java Virtual Machine), que não apenas resolve as referências de endereço, mas também oferece uma camada de software que serve de ponte entre o nosso programa e o sistema operacional. Desta forma, o programa nunca se comunica diretamente com o sistema operacional, somente a JVM, garantindo assim proteção contra códigos maliciosos. Essa característica torna possível a existência de uma JVM para diversos sistemas operacionais, como o Windows, MacOS e Linux. Assim, nosso programa pode rodar em qualquer um deles sem modificações.

Do Problema ao Programa

Todo programa é o resultado da busca pela solução de um problema. Considere como exemplo a necessidade de registrar as vendas de uma empresa. É criado então o rascunho da ideia principal.

A partir desse rascunho é desenvolvido o algoritmo do programa, que pode ser representado por um fluxograma ou por uma descrição narrativa bastante detalhada de todos os processos.

Com base nesse algoritmo, o programador constrói o programa utilizando uma linguagem de programação. O programa é testado para detecção de possíveis problemas e/ou erros e quando for finalizado, se torna disponível ao usuário.

A figura abaixo apresenta um diagrama dessas fases para saída do resultado na tela ou impressora.

Um exemplo prático de programação foi aplicado no código-fonte deste site, no qual inseri a instrução impossibilitando copiar e colar o texto:

</script>

Pode copiar à vontade, eu não me importo, mas vai ser na unha.

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