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fase implementativa dell'intero ciclo di sviluppo del software Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
La programmazione è il processo di ideazione, progettazione e costruzione di programmi informatici eseguibili volti generalmente alla risoluzione di problemi o allo svolgimento di computazioni. La programmazione è costituita da fasi come l'analisi e la generazione di algoritmi, lo studio della loro accuratezza e del consumo di risorse, e l'implementazione di suddetti algoritmi (solitamente in un linguaggio di programmazione), fase nota come scrittura di codice (in inglese coding).[1][2]
Il codice sorgente di un programma è scritto in uno o più linguaggi che sono comprensibili per i programmatori, piuttosto che nel linguaggio macchina, composto dalle istruzioni in codice binario direttamente eseguite dal processore. Lo scopo della programmazione è quello di trovare una sequenza di istruzioni in grado di automatizzare lo svolgimento di un compito su un calcolatore, spesso volto alla risoluzione di un dato problema. Una programmazione di qualità solitamente richiede competenza in vari ambiti, comprese la conoscenza del settore d'applicazione, di algoritmi specializzati, e di logica formale.
Tra gli incarichi legati alla programmazione ci sono la gestione del codice sorgente, il suo collaudo e il debugging, nonché l'implementazione di sistemi di automazione, e la gestione degli artefatti derivati, come il codice macchina. Queste fasi possono essere considerate parte del processo di programmazione, ma sono più spesso associate al più ampio termine "sviluppo del software", mentre si tende a racchiudere il termine "programmazione" più strettamente nell'effettiva scrittura del programma. L'ingegneria del software combina tecniche e principi associabili all'ingegneria con lo sviluppo del software. Ad esempio, chiunque sia coinvolto nello sviluppo di un programma può a volte occuparsi di reverse engineering, nel cercare di comprendere un programma già esistente con lo scopo di implementare in qualche modo le sue funzioni.[3]
Con fondamenti di programmazione si indicano le conoscenze basilari che un programmatore deve possedere per la programmazione in un qualunque linguaggio di programmazione. Per la scrittura di righe di codice nei linguaggi di programmazione è sufficiente per un programmatore utilizzare un normale elaboratore testi, o un programma ad hoc detto editor spesso compreso all'interno di un ambiente di sviluppo integrato (IDE). Nel secondo caso il software individua automaticamente gli errori più banali (es. errori di sintassi) che un programmatore può commettere.
I passi con cui si sviluppa un programma efficiente sono simili tra di loro per quasi tutti i contesti di programmazione (aziende, hobby, lavoro, ecc.). Le prime fasi sono strettamente legate alla logica di quello che si va a creare e del suo funzionamento, mentre le ultime sono orientate verso lo specifico linguaggio di programmazione che si intende utilizzare.
La prima operazione da svolgere per la creazione di un qualunque programma è definire nel modo più preciso ed accurato possibile quale problema intendiamo risolvere. Questo vale sia per una semplice funzione matematica che per un complesso database. L'input che il programma riceve è legato all'output che intendiamo restituire dopo l'elaborazione. Questa fase può presentare una grande complessità dovuta al lavoro astratto che impone al programmatore di immaginare il risultato finale e la sua formalizzazione.
Superata la definizione del problema che si vuole risolvere occorre progettare delle possibili soluzioni, porle a confronto tra loro e risalire a quella più efficiente (ricordando che una soluzione non efficiente per un determinato problema potrebbe essere utile allo sviluppo di altri programmi). Per confrontare l'effettiva differenza tra una soluzione ed un'altra possono essere utilizzati due diversi strumenti:
Al fine di creare un programma efficiente occorre progettarne con attenzione l'algoritmo. Ad esempio potremmo creare un algoritmo che esegue i seguenti passi:
È importante precisare che la lista di passi deve contenere istruzioni chiare, precise e non ambigue, ovvero il cui significato non dipenda dal contesto in cui lo si scrive, ma sia chiaramente identificabile.
I programmi informatici risultano essere molto più articolati di un processo lineare come l'addizione di due numeri. Per dare al programma una struttura più complessa si utilizzano i seguenti strumenti:
I programmi possono inoltre essere divisi in sezioni in modo che i vari compiti possano essere eseguiti attraverso sequenze più semplici di passi. A tale scopo viene suddiviso il programma in funzioni. Il programmatore esperto salta spesso questa fase di sviluppo in termini di algoritmo e passa direttamente alla fase successiva pensando direttamente alla soluzione algoritmica del problema dato in termini di linguaggio di codifica ovvero linguaggio di programmazione o in pseudocodice.
Un programma molto semplice da utilizzare per la creazione di questi ultimi è Flowgorithm, oppure Scratch, che permettono di realizzare questi algoritmi, compresi di conversione in codice pronti per la programmazione.
Esistono varie tecniche di programmazione, le più comuni ed utilizzate sono le seguenti:
I linguaggi di programmazione sono molti e si distinguono principalmente in due categorie: interpretati e compilati.
I linguaggi interpretati più diffusi sono:
Inoltre sono interpretati anche gli script di shell (i cosiddetti file di batch) e gli altri script in uso su Internet (Jscript, VBScript, Batch...). Il codice di un programma interpretato viene salvato così com'è, e viene poi letto da un interprete, che è un programma che gira sul sistema operativo in uso. I linguaggi di programmazione compilati richiedono invece che il codice, una volta terminato, sia processato da un compilatore che, convertendolo in linguaggio macchina, ne permetta l'esecuzione da parte della CPU.
I linguaggi compilati più famosi sono:
I programmi interpretati sono più lenti ma più facili da creare e girano su molti sistemi operativi, a patto di avere lo stesso interprete, e che il dialetto del linguaggio sia comune. I linguaggi compilati, molto spesso, hanno invece degli standard ISO, o comunque regole universali, le quali permettono di compilare un programma senza modifiche su più architetture, anche da una sola macchina, a patto di avere un compilatore adeguato.
Java è pseudocompilato, ossia viene tradotto in un linguaggio intermedio, detto bytecode, il quale è una specie di linguaggio macchina, che viene poi passato all'interprete, che deve essere disponibile per il tipo di macchina che si vuole utilizzare. Il Visual Basic, per contro, non è un linguaggio standard, ma un ambiente di sviluppo creato per sviluppare programmi in un Basic ad oggetti sviluppato dalla Microsoft, e come tale disponibile solo sui loro OS. Non esistendo uno standard riconosciuto, non viene garantita la compatibilità tra versioni successive, e non è possibile utilizzarlo pienamente su altri sistemi operativi o altre CPU che quelle supportate dalla Microsoft.
Avviene in questa fase la scelta del paradigma di programmazione e del relativo linguaggio di programmazione con cui sviluppare il progetto (es. Java, C++, BASIC, Perl, ecc.), passando dai diagrammi di flusso o dallo pseudocodice, ad una sintassi più rigorosa e specifica del linguaggio scelto, redigendo il codice sorgente.
Al riguardo un teorema dell'informatica teorica (il teorema di Böhm-Jacopini) afferma che per la codifica dell'algoritmo nel codice sorgente di un certo linguaggio è necessario l'uso opportuno, eventualmente combinato, di solo tre strutture di controllo del flusso di esecuzione: la sequenza o blocco di istruzioni, la selezione e l'iterazione appoggiandosi all'uso di variabili, costanti, tipi di dato, puntatori, operatori aritmetici e logici, strutture dati, funzioni, parametri, istruzioni dei canali standard (standard input, standard output e standard error), eccetera.
L'operazione di codifica è quella più soggetta ad errori di natura logica e sintattica. In teoria il programma potrebbe essere pronto in questa fase, ma in realtà esso presenta nella quasi totalità dei casi degli errori (bug), che verranno analizzati con la fase successiva. Tipicamente lo sviluppo di un'applicazione avviene in locale sul PC dello sviluppatore che potrà operare una prima fase di test verificando la bontà o meno dell'output del programma svolto.
Talvolta un progetto software è portato avanti da una comunità di utenti distribuita in rete attiva attraverso newsgroup, come accade ad esempio per diverse distribuzioni GNU/Linux. Quando da un progetto software se ne sviluppa un altro sullo stesso tipo di programma, ma portato avanti da un'altra community si parla di fork.
Completato il programma è frequente la presenza di errori di programmazione o bug derivanti da ragioni varie che possono evidenziarsi durante lo sviluppo e l'esecuzione di un codice. Questi errori possono essere essenzialmente in tre principali categorie: errori di sintassi, errori di logica ed errori di runtime. Tutti questi errori vanno necessariamente eliminati pena il malfunzionamento o il blocco dell'esecuzione del programma stesso.
La fase di verifica e di messa a punto del programma ha lo scopo di ricercare e correggere gli errori riscontrati ed è detta debugging. Si tratta di una fase molto lunga ed importante in cui il programmatore verifica la bontà del proprio lavoro. La correzione di un bug potrebbe essere causa di nuovi errori ed occorre quindi prestare la massima attenzione.
Per evitare un debugging di un programma troppo complesso ed articolato è preferibile creare un prototipo, ovvero una versione del risultato finale che non presenta in sé tutte le funzioni previste dal progetto originale, ottenendo una maggiore velocità di correzione dei bug principali. Alla fine di questa fase avremo il prodotto finito. Le operazioni svolte durante lo sviluppo vanno opportunamente documentate così da rendere più agevole una futura modifica.
Il primo programma didattico che un programmatore in stato di formazione scrive è solitamente Hello world. Un altro programma semplice ed intuitivo è sicuramente quello che presi due numeri in input, restituisce come output la loro somma. A seconda del linguaggio di programmazione che si utilizza la struttura cambia e si articola in maniera diversa.
Lo sviluppo di un sistema di programmi all'interno di un'azienda fa parte di un processo molto più ampio di analisi e progettazione che tipicamente coinvolge un intero team di analisti/sviluppatori. Il risultato oltre ad essere efficiente deve soddisfare specifiche richieste dell'attività aziendale per cui è pensato.
Inizialmente si procede con una dettagliata analisi dei requisiti che la creazione del programma mira a risolvere (bisogni) detta anche analisi funzionale. L'analista deve proporre queste informazioni e stilare delle proposte idonee in sede di progettazione. Il documento output dell'analisi assume varie denominazioni: specifica funzionale, capitolato, elenco requisiti ma spesso si utilizzano termini in inglese. Spesso per requisiti non si intendono solo le funzioni ma anche: prestazioni, condizioni di utilizzo, specifiche tecnologiche e di hardware e altro. Nella logica del project management si possono affiancare al documento di definizione dei requisiti anche quelli relativi a: tempi, costi, responsabilità, rischi, ecc.
Conclusa l'analisi, si passa alla vera e propria fase di progettazione del nuovo sistema. Tale operazione coinvolge un grande numero di persone e di idee. I migliori progetti saranno scelti e sviluppati secondo un'ottica di guadagno economico e di efficienza. Approvato il progetto migliore si passa allo sviluppo vero e proprio. Ciò consiste nell'acquisto del materiale software (ed eventualmente di quello hardware) necessario alla verifica del funzionamento del nuovo sistema. Segue poi la fase di test dell'applicazione da parte di un team autonomo che rigira agli sviluppatori eventuali errori o bug per la loro risoluzione.
Per molte aziende il software presente sul mercato risulta spesso inadatto alle proprie esigenze ed è necessario lo sviluppo di programmi personalizzati o la modifica di quelli già esistenti. A questo scopo esistono altre aziende specializzate in questo tipo di servizi affidati dunque in esternalizzazione (aziende di consulenza informatica).
Una volta creato e verificato il nuovo sistema, si procede all'installazione dello stesso all'interno dell'azienda ed al suo funzionamento a pieno regime. Tale impatto può essere traumatico per un'azienda abituata a vecchi sistemi, ragion per cui si procede in diverse maniere, secondo il caso:
Una volta installato il programma deve essere configurato secondo le disposizioni personali o aziendali (customizzazione o in funzione dell'output o delle funzionalità desiderato)
Superata l'installazione, il programma fornirà all'azienda un servizio, richiedendo comunque manutenzione, in cui vengono risolti i problemi riscontrati ed introdotti cambiamenti funzionali attui a migliorare le prestazioni dei programmi.
In base alla destinazione d'uso del codice si hanno vari tipi di programmazione quali ad esempio:
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