Compilazione

Il lavoro di programmazione non viene effettuato scrivendo direttamente le istruzioni in formato binario per la CPU, ma in un linguaggio di programmazione, piu' vicino alla logica del problema (e del programmatore) che a quella della macchina. Appositi programmi traducono il programma in linguaggio binario (compilatori). Il programma scritto in un linguaggio di programmazione si dice "source code", per distinguerlo dal programma in linguaggio binario o linguaggio macchina. Il programma compilato si dice "modulo oggetto" (object code)

Occorre distinguere fra i compilatori, che traducono un programma (o parti di esso) tutto in una volta, ed interpreti che traducono una istruzione per volta e poi la eseguono. I compilatori permettono di avere un programma piu' efficiente, gli interpreti una risposta immediata.

Un programma consiste in genere in parecchi files, anche scritti con linguaggi di programmazione diversi; questi vengono compilati singolarmente producendo tutta una serie di moduli oggetto. Molti compilatori permettono anche di dare comandi che, durante la compilazione di un file, provocano l'inserimento di un file diverso nel file che si sta compilando .

Librerie e Link

Funzioni di uso comune, gia' compilate, in forma di moduli oggetto, sono raggruppate in files, dette librerie.
Un programma, il linker, collega insieme tutti i moduli oggetto che costituiscono il programma con le librerie, creando un file "eseguibile", cioe' un programma pronto per essere eseguito.
Ci sono due tipi di librerie, ed ,in corrispondenza, due modi di integrarle con i moduli oggetto:

• le librerie con link statico: cioe' fisicamente messe insieme ai moduli oggetto nel file eseguibile;
• le librerie con link dinamico (librerie shared): queste non sono veramente messe nell'eseguibile; nell'eseguibile ci sono solo i nomi delle funzioni utilizzate ed il loro "indirizzo", le librerie vengono collegate al programma solo al momento dell'esecuzione. In questo modo l'eseguibile e' molto piu' piccolo e maneggievole; in certi casi il file con le funzioni di libreria e le funzioni stesse possono essere usate contemporaneamente da piu' programmi.
  Ovviamente sul computer le librerie ci devono essere, devono essere quelle giuste, le stesse usate durante la fase di link, e devono essere sempre nello stesso posto nel filesystem. Invece un programma con link statico si puo' portare da un computer ad un'altro senza preoccuparsi della coerenza delle librerie.

Le librerie a link dinamico in Windows hanno l'estensione "dll", in Linux "so".
In Linux la maggior parte dei programmi hanno  link dinamico, questo anche per seguire le specifiche della licenza GNU, sotto cui sono rilasciate le librerie principali. Uno dei problemi di Linux e' quello della coerenza delle librerie; l'evoluzione del sistema e delle librerie e' molto veloce, la retrocompatibilita' non e' garantita e, nonostante vari tentativi di standardizzazione, le diverse distribuzioni utilizzano versioni diverse delle librerie e le mettono in posti diversi del filesystem. I fornitori di software proprietario hanno quindi problemi a distribuire il loro software per Linux, ed in genere si limitano a supportare poche distribuzioni importanti.

Debuggers , strumenti di sviluppo

La messa a punto di un programma e' un lavoro lungo, ogni programma contiene sempre molti errori e toglierli tutti e' difficile. La fase di correzione (debugging) e' sempre molto piu' lunga della fase di scrittura del programma.
Per facilitare il debugging ci sono quindi appositi programmi che permettono di esaminare il programma mentre corre: durante l'esecuzione si possono guardare e cambiare i valori delle variabili, alterare il flusso delle istruzioni etc.

Esistono anche ambienti di sviluppo integrati, che contengono compilatori, debugger, help in linea, ed un'interfaccia grafica che aiuta. Esempi sono il "Visual Basic" o la piattaforma .net della Microsoft, od il programma kdevelop per il desktop Linux KDE.

Esecuzione

Un programma una volta passate le fasi di compilazione e link e' un file pronto per essere eseguito. L'esecuzione avviene tramite il sistema operativo, che deve preparare le tabelle che lo descrivono, caricarlo in memoria e passargli il controllo; tramite il sistema degli interrupt il sistema operativo esegue l'I/O per conto del programma.

Dal punto di vista dell'utente l'esecuzione si puo' ottenere in vari modi: si puo' dover cliccare su un'icona dell'interfaccia grafica, ed in ambiente Windows si clicca in genere sull'icona che rappresenta il programma; in ambiente Unix si scrive il nome del programma come un comando della interfaccia a caratteri (la shell). Un programma puo' anche essere fatto partire da un altro programma. Ci sono anche programmi che vengono fatti partire in modo automatico all'accensione della macchina.

Ci sono moltissimi linguaggi di programmazione, nati in diversi momenti ed adatti a diversi scopi, in fondo sono tutti un po' simili poiche' la loro struttura dipende dalla struttura del computer, che e' sempre la stessa. La sintassi dei linguaggi moderni somiglia spesso a quella del C, che ha avuto enorme influenza sui linguaggi successivi.

Fra i linguaggi principali ricordiamo:

• Assembler : diverso da macchina a macchina e simile al linguaggio macchina, rispetto a questo permette di indicare le istruzioni con nomi simbolici, ammette macro-istruzioni e ha altre proprieta' che aiutano il programmatore, ma se si programma in Assembler occorre gestire in modo esplicito memoria e registri.
  L'assembler e' quindi usato poco, solo per quelle parti dei programmi che devono interagire in modo profondo con l'hardware, per certi device drivers o per parti di programma che necessitano di una estrema ottimizzazione.
• FORTRAN: nato negli anni 50 e' stato il primo linguaggio di successo, utilizzato per risolvere problemi scientifici e relativamente facile, era uno dei linguaggi piu' usati in ambito accademico negli anni 70. Oggi viene rimpiazzato dal C oppure da linguaggi dedicati a piu' alto livello, come IDL. C'e' in giro ancora molto lavoro fatto in FORTRAN, per cui il FORTRAN e' ancora utilizzato.
• Cobol: adatto a trattare dati di tipo commerciale, un altro programma molto usato una volta ed oggi in declino.
• Il Lisp, nato per risolvere problemi di intelligenza artificiale basato su liste, (John McCarty, 1958, al MIT)
• Pascal: di NiKlaus Wirth, 1968. Nato in ambiente accademico, amato dai matematici, ed ancora insegnato nelle universita' e nelle scuole, non ha mai avuto alcuna diffusione. Ormai completamente obsoleto.
• C : creato nel 1972 da Dennis Ritchie ai Bell Labs, assieme ad Unix, e' il linguaggio in cui sono stati scritti tutti i moderni sistemi operativi. E' relativamente semplice, ma permette di interagire bene con l'hardware. Per come sono strutturate le chiamate alle funzioni obbliga il programmatore a gestire in modo esplicito indirizzi. Il C, con la sua estensione ad oggetti, il C++, e' uno dei linguaggi oggi piu' usati.
• Basic : un linguaggio semplice, per scopi didattici, sviluppato nel 1964 da John Kemeny e Thomas Kurtz. Il Visual Basic, sviluppato nel 1992 dalla Microsoft, che integra un vero e proprio ambiente di sviluppo, ha avuto molto successo poiche' permette di creare facilmente programmi con interfacce grafiche.
• Java: linguaggio ad oggetti, della Sun, uscito nel 1995, inteso per applicazioni di rete; e' corredato da una enorme libreria di programmi e permette di creare interfacce grafiche, applicativi per commercio elettronico etc. Alla sua uscita ha fatto molto parlare di se, e' tuttora molto utilizzato e di moda anche se non ha rispettato le aspettative di chi prevedeva divenisse dominatore incontrastato dei linguaggi di programmazione.
• Javascript: introdotto dalla Netscape per il web, e' il linguaggio che associa effetti dinamici alle pagine web, viene eseguito sul client. La versione Microsoft, con le "Active Server Page" e' nota per gli enormi problemi di sicurezza che comporta.
• Perl: di Larry Wall, un linguaggio interpretato che estende la shell di Unix. Usato per procedure di sistema e gestione di macchine Unix
• PHP : linguaggio interpretato, inteso per applicativi web; si inserisce in pagine web ed il server lo utilizza per creare le pagine "al volo", cioe' solo quando richieste da un browser
• Python : un linguaggio interpretato, semplice e con oggetti, e' un linguaggio di popolarita' crescente.