Sintaxa și mediile de programare

Un limbaj de programare este un mijloc de comunicare între programator și calculator. Programul scris în el nu se execută ca atare: procesorul execută numai instrucțiuni în limbajul mașinii, iar între textul scris de programator și execuție se interpune o traducere.

Exemplele de mai jos sunt date în C++, limbaj care se poate folosi la proba scrisă, și în Python, cel studiat la clasa a IX-a din 2025. Comutatorul din capul lecției schimbă limbajul: se schimbă și explicația, nu doar codul, fiindcă drumul de la textul sursă la execuție nu este același în cele două limbaje.

Sintaxa, semantica și vocabularul

Un limbaj de programare este caracterizat prin sintaxa, semantica și vocabularul lui:

• sintaxa — totalitatea regulilor după care se scriu corect construcțiile limbajului;
• semantica — semnificația construcțiilor corecte din punct de vedere sintactic;
• vocabularul — totalitatea cuvintelor care pot fi folosite într-un program.

Definirea riguroasă a unui limbaj cuprinde și pragmatica, care arată modul de folosire a elementelor limbajului.

Sintaxa, semantica și vocabularul se studiază și la limbile naturale. Deosebirea este că un limbaj de programare nu îngăduie abateri: într-o limbă naturală, o greșeală de gramatică nu împiedică de obicei înțelegerea, fiindcă interlocutorul completează din context, pe când calculatorul nu completează nimic. O construcție care nu respectă sintaxa nu este tradusă, iar în locul rezultatului se obține un mesaj de eroare.

Unitățile lexicale

Sintaxa nu lucrează cu litere, ci cu unități lexicale. O unitate lexicală este un șir de caractere care are o semnificație în limbaj. Traducerea programului începe prin despărțirea textului sursă în unități lexicale, iar abia după aceea se verifică dacă succesiunea lor formează construcții admise.

Unitățile lexicale sunt identificatorii, cuvintele cheie, constantele, operatorii și separatorii. Ele se construiesc din setul de caractere al codului ASCII: literele mari și mici ale alfabetului latin, cifrele sistemului zecimal și caracterele speciale.

Corectitudinea sintactică și corectitudinea rezultatului

Traducerea verifică sintaxa, nu intenția. O instrucțiune scrisă după toate regulile limbajului poate calcula altceva decât s-a cerut, fără ca traducerea să semnaleze ceva.

int a = 7, b = 2;
cout << a + b / 2;      // se afișează 8, nu 4.5

a, b = 7, 2
print(a + b / 2)        # se afișează 8.0, nu 4.5

Media celor două numere se obține scriind (a + b) / 2. Deosebirea dintre cele două scrieri este de semantică, nu de sintaxă, iar programul o dovedește numai la execuție.

Descrierea sintaxei

Regulile de sintaxă ale unui limbaj se scriu de obicei în notația BNF (Backus-Naur Form). Fiecare regulă definește o construcție prin construcțiile din care este alcătuită: semnul ::= desparte numele construcției de definiția ei, iar bara verticală | desparte alternativele.

antet-funcție    ::= tip identificator ( parametri )
parametri        ::= void | listă-parametri
listă-parametri  ::= tip identificator | tip identificator , listă-parametri

Ultima regulă se folosește pe ea însăși, deci descrie o listă de orice lungime, fără să spună dinainte câte elemente are.

Primul limbaj definit riguros, cu sintaxa complet formalizată, a fost ALGOL. Conceptele introduse atunci de colectivul coordonat de Peter Naur se folosesc și astăzi la proiectarea limbajelor de programare.

De la programul sursă la programul executabil

Programul scris de programator se numește program sursă. Transcrierea algoritmului într-un limbaj de programare se face cu un editor de texte, iar rezultatul se salvează într-un fișier pe disc.

De aici încolo, cele două limbaje se deosebesc: C++ folosește un compilator, iar Python un interpretor.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Salutare" << endl;
    return 0;
}

print('Salutare')

>>> 17 // 3
5
>>> n = 12
>>> if n % 2 == 0:
...     print('numar par')
...
numar par

Deosebirile dintre cele două feluri de traducere:

Erorile și momentul în care se văd

După momentul în care se manifestă, erorile dintr-un program se împart în erori de sintaxă, erori de execuție și erori logice.

Erorile de execuție se mai numesc erori semantice, iar cele logice se mai numesc erori de concepție. Erorile logice sunt cele mai greu de găsit, fiindcă nu le semnalează nimeni: ele se descoperă executând programul cu un set complet de date de intrare și comparând rezultatele obținute cu cele așteptate.

  File "<stdin>", line 1
    while True print('gata')
               ^^^^^
SyntaxError: invalid syntax

Mediul de programare

Obținerea unui program executabil cere mai multe programe: un editor de texte, un compilator, un editor de legături și un program depanator. Ele pot fi folosite separat, dar de obicei sunt încorporate într-un singur produs, care le pune la dispoziție prin aceeași interfață. Produsul acesta se numește mediu de programare sau mediu integrat de dezvoltare.

Un mediu de programare asigură:

• editarea programului sursă;
• administrarea fișierelor sursă: creare, deschidere, salvare, închidere, tipărire;
• compilarea programului sursă;
• editarea legăturilor și obținerea programului executabil;
• lansarea în execuție a programului;
• depanarea și corectarea erorilor;
• configurarea mediului însuși;
• documentarea prin sistemul de asistență (Help).

Interfața cuprinde bara cu titlurile meniurilor, spațiul de lucru în care se deschid ferestrele de editare și bara de informare din partea de jos a ecranului. Meniurile sunt grupate după operații: administrarea fișierelor, editarea textului, căutarea, compilarea, execuția, depanarea, configurarea mediului.

Editorul de texte folosește marcaje cu culoare pentru a deosebi elementele programului: cuvinte cheie, identificatori, constante, comentarii. Culorile nu fac parte din program și nu ajung în fișierul sursă; ele se văd numai în editor și arată o greșeală de scriere înainte de compilare, fiindcă un cuvânt cheie scris greșit rămâne necolorat.

Fișierele mediului

Medii de programare folosite în școală

Programa școlară de informatică pentru liceu recomandă, pentru exersarea și implementarea algoritmilor:

• pentru C++ — Code::Blocks;
• pentru Python — PyCharm, IDLE Python, Spyder, Wing și Komodo;
• pentru amândouă limbajele — Visual Studio Code.

Toate sunt multiplatformă, adică au variante pentru Windows, Linux și macOS. IDLE se instalează odată cu interpretorul, de pe www.python.org, iar celelalte se instalează separat.

Programa recomandă și instrumente online, care se folosesc în browser și nu cer nicio instalare pe calculatoarele din laborator: Online GDB, Programiz, w3schools, Repl.it și Jupyter Notebooks. Interpretoarele de Python trecute în programă sunt CPython, distribuția de pe www.python.org, și PyPy.

Depanarea programului

Corectarea erorilor dintr-un program se numește depanare. Ea se desfășoară sub controlul unui program specializat, numit depanator de programe (debugger), inclus în mediul de programare.

Depanatorul asigură:

• executarea pas cu pas — instrucțiunile se execută una câte una, la cerere, astfel încât se vede ordinea în care se execută;
• urmărirea variabilelor și a expresiilor — valorile lor se afișează într-o fereastră aparte și se reevaluează după fiecare instrucțiune executată;
• punctele de întrerupere (breakpoints) — marcaje puse în dreptul unor instrucțiuni, la care execuția se oprește, pentru ca starea programului și conținutul variabilelor să poată fi examinate.

Punctele de întrerupere se pun înaintea executării pas cu pas: programul se execută normal până la instrucțiunea bănuită și abia de acolo se merge instrucțiune cu instrucțiune. Altfel s-ar parcurge pas cu pas și partea de program care lucrează corect.

Testarea și depanarea sunt operații deosebite. Testarea se face executând programul cu un set complet de date de intrare și arată că programul greșește; depanarea arată unde greșește.

Apariții la examen

Subcapitolul este însemnat cu (*) în programa de Titularizare, deci intră și la proba practică, alături de celelalte subcapitole ale capitolului 2 și de capitolele 6, 8, 9 și 10.

La proba scrisă, ca subiect de teorie de sine stătător, nu apare în variantele din arhivă: Definitivat 2018–2026 și Titularizare 2018–2026. Sintaxa se punctează însă la fiecare program cerut, printr-un rând separat din barem:

Formularea s-a schimbat la 2026, la amândouă examenele: în locul sintagmei „corectitudine globală” baremele scriu „corectitudine sintactică”.

Punctul acesta nu ține de algoritm: se acordă pentru declararea tuturor variabilelor folosite, pentru citirea și afișarea datelor conform cerinței și pentru corectitudinea programului ca întreg. La proba scrisă nu există compilator care să semnaleze un punct și virgulă lipsă.

Mediul de programare mai apare o dată în programă, la tematica de metodică, în capitolul despre strategii didactice: printre produsele software pe care profesorul le alege pentru integrarea mijloacelor de învățământ în procesul de predare-învățare-evaluare sunt trecute sistemul de operare, aplicațiile de birotică, mediul specializat pentru reprezentarea algoritmilor prin blocuri grafice și mediul de programare.