Marco Faella » 1.Introduzione al corso

Linguaggi di Programmazione II

Il corso offre una selezione di argomenti di programmazione avanzata, con particolare riferimento al paradigma ad oggetti e al linguaggio Java.

Sono trattati sia temi specificamente legati al linguaggio Java, come i dettagli del binding dinamico, sia temi di natura progettuale, come i design pattern.

Tra questi due estremi, vengono affrontati numerosi problemi di progettazione e implementazione comuni ai moderni linguaggi orientati agli oggetti, come il confronto e l’ordinamento tra oggetti, la programmazione con parametri di tipo e la creazione di programmi multi-thread.

Gli argomenti sono trattati con un taglio orientato alla pratica, allo scopo di preparare gli studenti alla progettazione e realizzazione di sistemi software complessi.

Questo corso presuppone una conoscenza base del linguaggio Java, in quanto il linguaggio di riferimento è Java 1.5, ma è anche possibile utilizzare ambienti di sviluppo, compilatori e libri di testo riferiti a versioni successive del linguaggio.

Prerequisiti

Questo corso presuppone la conoscenza dei seguenti argomenti di Java elementare:

• Tipi base
• Operatori ed espressioni
• Istruzioni di controllo di flusso (if-then-else, for, while, break, continue)
• Classi
• Costruttori, metodi, campi
• Modificatori di visibilità
• Modificatori static e final
• Interfacce
• Ereditarietà
• Classi astratte
• Eccezioni

Ripasso: tipi base e conversioni implicite

I tipi base sono otto: void, boolean, char, byte, short, int, float double.
Tra tipi base esistono le seguenti conversioni implicite (o promozioni):

• Da byte a short, da short a int, da int a float e da float a double
• Da char a int

Le conversioni implicite sono transitive.
Se esiste una conversione implicita dal tipo x al tipo y, è possibile assegnare un valore di tipo x ad una variabile di tipo y.

Alcune di queste conversioni possono comportare una perdita di informazione. Ad esempio:

• int i = 1000000001; // un miliardo e uno
  float f = i;
• Dopo queste istruzioni, f contiene un miliardo, perchè un float non ha abbastanza bit di mantissa per rappresentare le 10 cifre significative di i.

Tipi base: esercizi

Inserire una dichiarazione (e inizializzazione) per la variabile i, in modo che il seguente ciclo sia infinito.
while (i == i+1) {...}

Quante volte viene eseguito il seguente ciclo?
for (double x=0; x!=1 ;x++) {...}

Ripasso: passaggio di argomenti

A differenza di altri linguaggi orientati agli oggetti (ad es., il C++), non esistono variabili che contengono oggetti, solo riferimenti ad oggetti, ovvero variabili che contengono l’indirizzo di un oggetto.

Tali riferimenti Java sono quindi simili ai puntatori del linguaggio C.
Tuttavia, i riferimenti Java sono molto più restrittivi:

• Niente aritmetica dei puntatori (p++) e conversioni tra puntatori e numeri interi
• Niente doppi puntatori
• Niente puntatori a funzioni

Quindi, rispetto ai puntatori, i riferimenti Java sono meno potenti, più facili da utilizzare e meno soggetti ad errori al run-time.

Java prevede solo il passaggio per valore: sia i tipi base che i riferimenti sono passati per valore
Non è possibile passare oggetti per valore, l’unico modo di manipolare (ed in particolare, passare) oggetti è tramite i loro riferimenti (ovvero, indirizzi).

Esempio: passaggio di argomenti

Data la seguente classe d'esempio, commentarne l'output.

Ripasso: array

In Java, gli array sono oggetti a tutti gli effetti.
In particolare, sono sottotipi di Object e ne ereditano i metodi.
Non esistono variabili che contengono (direttamente) array, ma solo riferimenti ad array.

Ad esempio, in figura viene riportato il memory layout del seguente frammento di programma:

int[] a = new int[5];
int[] b = a;
int[][] c = new int[3][];
c[1] = b;
c[2] = new int[7];

Soluzioni degli esercizi

1) Inserire una dichiarazione (e inizializzazione) per la variabile i, in modo che il seguente ciclo sia infinito.
while (i == i+1) {...}
Soluzione: float i = 1000000000;
Sommare 1 ad i non ne modifica il valore, in quanto, come illustrato precedentemente, un float non ha abbastanza cifre binarie nella mantissa per rappresentare il numero “un miliardo e uno”.

2) Quante volte viene eseguito il seguente ciclo?
for (double x=0; x!=1 ;x+=0.1) {...}
Soluzione: infinite volte.
La variabile x non assumerà mai esattamente il valore 1, perché 0.1 non è rappresentabile in maniera esatta con un double. Infatti, in rappresentazione binaria 0.1 è il numero periodico 0.00011.

La morale di questi esercizi è che l’aritmetica in virgola mobile nasconde molte insidie. A tale proposito, si veda anche l’interessante disamina “How Java’s Floating-Point Hurts Everyone Everywhere”, facilmente rintracciabile sul web.