Teoria dei linguaggi di programmazione

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
La lettera greca λ (lambda) è un simbolo non ufficiale dell'ambito di ricerca sui linguaggi di programmazione, proveniente dal lambda calcolo di Church e ampiamente studiato. Decora la copertina di testi classici come Structure and Interpretation of Computer Programs e appare nel titolo dei cosiddetti Lambda Papers firmati da Gerald Jay Sussman e Guy Steele, sviluppatori di Scheme.

La teoria dei linguaggi di programmazione è un settore della scienza informatica che si occupa della progettazione, dell'implementazione, dell'analisi, della caratterizzazione e della classificazione dei linguaggi di programmazione e dei loro componenti. Pur essendo propriamente una branca dell'informatica, dove è piuttosto nota, essa è in rapporto d'influenza reciproca con la matematica, l'ingegneria del software e linguistica. La ricerca nel campo è attiva e produce risultati pubblicati sia nelle diverse riviste scientifiche ad essa dedicate, sia in altre pubblicazioni più generali di informatica e ingegneria.

Storiamodifica | modifica wikitesto

La storia della teoria dei linguaggi di programmazione precede, per certi versi, lo sviluppo degli stessi linguaggi. Alcuni ritengono infatti che il lambda calcolo, creato da Alonzo Church e Stephen Cole Kleene negli anni 1930 come modello di calcolo in senso astratto, e non come un mezzo per descrivere algoritmi ad un calcolatore, costituisca in realtà il primo linguaggio di programmazione della storia. Diversi linguaggi di programmazione funzionali moderni vengono appunto descritti come un «sottile rivestimento» al lambda calcolo[1] o essere spiegati attraverso di esso.

Il primo linguaggio di programmazione mai inventato è il Plankalkül, progettato da Konrad Zuse negli anni '40, ma reso pubblico soltanto nel 1972 e implementato per la prima volta addirittura nel 1998. Il primo linguaggio che abbia avuto ampio riconoscimento e successo è invece il Fortran, che venne sviluppato tra il 1954 e il 1957 da una squadra di ricercatori dell'IBM guidata da John Backus. Il successo di Fortran portò alla formazione di un comitato di scienziati avente l'obiettivo di creare un linguaggio per calcolatori «universale» e che produsse l'ALGOL 58. Presso il MIT invece, John McCarthy sviluppò indipendentemente e ispirato dal lambda calcolo il linguaggio Lisp, il primo linguaggio accademico di successo. A partire da tali contributi iniziali, dagli anni '60 in poi i linguaggi di programmazione diventarono un tema di ricerca attivo.

Si riportano di seguito alcune tappe chiave successive nella storia della teoria dei linguaggi di programmazione.

Anni '50modifica | modifica wikitesto

Anni '60modifica | modifica wikitesto

Anni '70modifica | modifica wikitesto

Anni '80modifica | modifica wikitesto

  • Nel 1981 Gordon Plotkin pubblica il suo articolo sulla semantica operazionale strutturata.
  • Nel 1988 Gilles Kahn pubblica il suo articolo sulla semantica naturale.
  • Una squadra di scienziati alla Xerox PARC guidata da Alan Kay sviluppa Smalltalk, un linguaggio orientato agli oggetti noto per il sistema di sviluppo innovativo.
  • Emergono i calcoli di processo, come il Calculus of Communicating Systems di Robin Milner, il modello Communicating sequential processes di C. A. R. Hoare e diversi simili modelli di concorrenza, come il modello ad attori di Carl Hewitt.
  • Nel 1985 la pubblicazione di Miranda accende l'interesse accademico per i linguaggi funzionali puri con valutazione pigra. Viene formato un comitato per la definizione di uno standard aperto che culmina con la definizione di Haskell 1.0 nel 1990.
  • Bertrand Meyer definisce la metodologia progettazione per contratti incorporandola nel linguaggio Eiffel.

Anni '90modifica | modifica wikitesto

  • Gregor Kiczales, Jim Des Rivieres e Daniel G. Bobrow pubblicano li libro The Art of the Metaobject Protocol.
  • Eugenio Moggi e Philip Wadler introducono il concetto di monade per strutturare programmi scritti linguaggi funzionali.

Sotto-discipline e campi di ricerca correlatimodifica | modifica wikitesto

Numerosi sono gli ambiti di studio che influenzano profondamente o sono influenzati dalla teoria dei linguaggi di programmazione, molti dei quali con vaste aree di sovrapposizione. Questa disciplina, infatti, si avvale di diverse altre branche della matematica, come la teoria della calcolabilità, quella delle categorie e quella degli insiemi.

Semantica formalemodifica | modifica wikitesto

La semantica formale è la specifica formale, appunto, del comportamento dei programmi e dei linguaggi stessi. I tre approcci più comuni per descrivere il significato di un programma sono quello denotazionale, quello operazionale e quello assiomatico.

Teoria dei tipimodifica | modifica wikitesto

La teoria dei tipi è lo studio dei sistemi di tipo, un metodo sintattico e trattabile da un calcolatore per dimostrare l'assenza di certi comportamenti dei programmi tramite la classificazione dei costrutti secondo i valori che essi calcolano.[3] Molti linguaggi di programmazione sono distinguibili dalle caratteristiche dei loro sistemi di tipi.

Analisi e trasformazione di programmimodifica | modifica wikitesto

L'analisi di programmi consiste nel problema di determinazione, a partire da un esame sintattico, di certe caratteristiche chiave di un programma, come l'assenza di certe classi di errori. La trasformazione di programmi si occupa invece dei processi di manipolazione di un programma da una forma, o linguaggio, ad un'altra.

Analisi comparata di linguaggi di programmazionemodifica | modifica wikitesto

L'analisi comparata dei linguaggi di programmazione mira a classificare questi ultimi secondo diverse tipologie a seconda delle loro caratteristiche. Una nota macro-categorizzazione ad esempio, è quella che distingue i linguaggi secondo il paradigma di programmazione.

Metaprogrammazione e programmazione genericamodifica | modifica wikitesto

La Metaprogrammazione è la generazione di programmi di ordine superiore la cui esecuzione produce in output dei programmi, eventualmente espressi in un altro linguaggio o in un sottoinsieme di quello di partenza.

Linguaggi di dominio specificomodifica | modifica wikitesto

I linguaggi di dominio specifico sono linguaggi concepiti per risolvere in maniera efficiente certi problemi propri di un ambito di applicazione particolare.

Costruzione di compilatorimodifica | modifica wikitesto

La teoria dei compilatori si occupa della costruzione di compilatori, ovvero traduttori di programmi da un linguaggio sorgente ad uno obiettivo. Il processo di compilazione è tradizionalmente distinto in una fase di analisi sintattica, cioè la scansione e il parsing, una fase di analisi semantica, che determina cosa il programma debba fare, una fase di ottimizzazione, volta a migliorare le prestazioni del programma rispetto a certe metriche (p. es. il tempo di esecuzione o l'occupazione di memoria, e una fase finale di generazione del codice, che restituisce in output un programma equivalente a quello ricevuto in input (p.es. nel insieme di istruzioni di una CPU).

Sistemi a tempo d'esecuzionemodifica | modifica wikitesto

sistemi a tempo d'esecuzione sono sia gli ambienti di esecuzione dei linguaggi di programmazione, sia i loro componenti, come le macchine virtuali, i garbage collector o le interfacce di funzioni esterne.

Riviste, pubblicazioni e conferenzemodifica | modifica wikitesto

Il luogo primario dove le ricerche sui linguaggi di programmazione vengono presentate sono conferenze, come: il Symposium on Principles of Programming Languages (POPL), la Conference on Programming Language Design and Implementation (PLDI), la International Conference on Functional Programming (ICFP), la International Conference on Object Oriented Programming, Systems, Languages and Applications (OOPSLA).

Tra le riviste notevoli, invece, si trovano invece: gli ACM Transactions on Programming Languages and Systems (TOPLAS), il Journal of Functional Programming (JFP), il Journal of Functional and Logic Programming, e Higher-Order and Symbolic Computation.

Notemodifica | modifica wikitesto

  1. ^ http://www.c2.com/cgi/wiki?
  2. ^ C. Böhm and W. Gross (1996).
  3. ^ Benjamin C. Pierce. 2002.

Bibliografiamodifica | modifica wikitesto

  • Abadi, Martín and Cardelli, Luca. A Theory of Objects. Springer-Verlag.
  • Michael J. C. Gordon. Programming Language Theory and Its Implementation. Prentice Hall.
  • Gunter, Carl and Mitchell, John C. (eds.). Theoretical Aspects of Object Oriented Programming Languages: Types, Semantics, and Language Design. MIT Press.
  • Harper, Robert. Practical Foundations for Programming Languages. Draft version.
  • Knuth, Donald E. (2003). Selected Papers on Computer Languages. Stanford, California: Center for the Study of Language and Information.
  • Mitchell, John C.. Foundations for Programming Languages.
  • Mitchell, John C.. Introduction to Programming Language Theory.
  • O'Hearn, Peter. W. and Tennent, Robert. D. (1997). Algol-like Languages. Progress in Theoretical Computer Science. Birkhauser, Boston.
  • Pierce, Benjamin C. (2002). Types and Programming Languages. MIT Press.
  • Pierce, Benjamin C. Advanced Topics in Types and Programming Languages.
  • Pierce, Benjamin C. et al. (2010). Software Foundations.

Voci correlatemodifica | modifica wikitesto

Collegamenti esternimodifica | modifica wikitesto

Informatica Portale Informatica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di Informatica