Семантика и синтаксис языка программирования: Формальная и интуитивная семантика языка программирования на примерах JS и JSX

Содержание

что это такое простыми словами, где применяется и что значит – SkillFactory

Синтаксис в программировании — это набор правил, которые объясняют, как писать код на том или ином языке. Они показывают, как располагать и сочетать друг с другом команды, какие использовать символы, как структурировать записи и так далее.

Ближайший пример — изучение иностранных языков. Например, в школе дети учат английский. Одна из первых задач — понять, как слова сочетаются друг с другом, как из них получаются словосочетания и предложения. То же самое касается русского языка и других. Для языков программирования слово «синтаксис» значит примерно то же самое.

Важная особенность: синтаксис ничего не говорит о значении команд или слов. Он определяет только правильность написания. Например, написать функцию с неправильными скобками — это ошибка синтаксиса. А написать функцию, которая работает неверно, — ошибка другого вида. С точки зрения синтаксиса функция может быть верной.

Для чего нужно изучение синтаксиса

Если человек не знает синтаксис языка программирования, он не знает этот язык и не сможет писать на нем программы. Даже если с точки зрения логики код будет верным, при наличии синтаксических ошибок компилятор или интерпретатор не смогут его прочитать. Компьютеры — не люди: человек в состоянии прочесть предложение, написанное с ошибками, а машина — нет.

Поэтому изучение синтаксиса языка — первый шаг при обучении программированию в целом. У разных языков программирования различается синтаксис, поэтому одинаковые программы на них выглядят по-разному. Но если понять принцип, последующие языки будет проще учить.

Примеры правил синтаксиса

Вид скобок, которые используются при записи той или иной команды.
Регистрозависимость — есть ли для языка разница между строчными и прописными буквами.
Необходимость использовать пробелы и переносы строки — или ее отсутствие. Например, в Python это часть синтаксиса, а в JavaScript они не так важны.
Необходимость или отсутствие необходимости указывать тип переменной при создании.
Порядок расположения команд и сочетания их друг с другом.
Символ, которым обозначается комментарий в коде.

Это только несколько примеров. Таких правил намного больше, и для каждого языка они свои. Чем лучше вы знаете синтаксис выбранного языка программирования, тем ниже риск ошибиться при написании кода.

Разница между синтаксисом и семантикой

Есть еще одно похожее понятие, которое тем не менее противоположно синтаксису, — семантика. Семантика говорит о смысле слов и значении команд.

Синтаксис определяет правильность написания, а семантика — смысловую правильность. Можно привести пример из естественных человеческих языков:

«Я любить Москва это город» — предложение, написанное неправильно с точки зрения синтаксиса. Но его смысл понятен, по крайней мере человеку;
«Я люблю деревню Санкт-Петербург» — предложение, которое правильно синтаксически. Но семантически оно неверно, ведь Санкт-Петербург — это город, а не деревня. Значение слова совсем другое. Поэтому непонятно: человек ошибся или действительно имел в виду какую-то деревню с таким же названием.

Так и в языках программирования. Синтаксис отвечает за то, поймет ли компьютер, что вы ему сказали. Семантика — за внутреннюю логику написанного, за то, что означают команды.

Разница между синтаксисом и code style

На ранних этапах изучения важно не запутаться. В языках есть code style — своеобразные «правила хорошего тона» для написания кода. Их придумали разработчики, чтобы лучше разбираться в программах друг друга. Использование code style для компьютера не принципиально: код заработает, даже если «стиль» у него плохой. Хотя мы, конечно, рекомендуем его придерживаться — так вас будут больше ценить другие разработчики.

Синтаксис — совсем другое дело. Им пользоваться обязательно. Иначе код просто останется непонятен компьютеру, тот не сможет его прочесть и исполнить, просто не поймет, что это такое. В отличие от человека, машина не гибкая, и написанное с ошибкой она не распознает.

Что означает «простой синтаксис»

Чтобы разработчикам было легче, современные языки создают с простым синтаксисом — таким, который будет проще запомнить и прочитать. Например, «первая программа» Hello World на языке Python — это всего одна строчка:

print(«hello world»)

Даже по написанию понятно, что она делает: печатает надпись «hello world». Для сравнения: вот код на языке C++, который делает то же самое:

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {

cout << «hello world»;

return 0;

}

Если вы никогда не имели дела с программированием, то, скорее всего, не поймете, что тут написано. Что такое cout, для чего нужны знаки << и что делает using namespace std — для этого уже понадобится лучше знать язык.

Это и есть различия в синтаксисе. Программы на одних языках выглядят и пишутся проще, чем на других. Но синтаксически сложный язык не значит плохой: его просто тяжелее изучить.

Как изучить синтаксис языка

Это первый шаг изучения языка программирования: понять, что собой представляет его синтаксис. Обычно с его основными принципами знакомят на первых же уроках. Со временем, когда вы начинаете изучать более сложные возможности и конструкции, вы узнаёте и их синтаксис.

Если вы боитесь, что не запомните, это не страшно. Синтаксис легко запоминается, если регулярно практиковаться, как и в случае с естественными языками. А если в первое время будет сложно, поначалу можно подглядывать в теоретические материалы. Потом они вам уже не понадобятся.

Еще одна приятная деталь: элементы синтаксиса в разных языках схожи. Поэтому, если вы выучите один язык программирования, учить второй может быть проще, особенно если они похожи друг на друга.

На наших курсах вы узнаете больше о базовых концепциях программирования, познакомитесь с его особенностями и с современными направлениями. Записывайтесь — получите хороший старт в мире современного IT.

Человеческие и компьютерные языки | Введение в программирование

Зарегистрируйтесь для доступа к 15+ бесплатным курсам по программированию с тренажером

Видео может быть заблокировано из-за расширений браузера. В статье вы найдете решение этой проблемы.

Транскрипт урока

Мы назвали систему нажимания кнопок ‘языком’. Рычаг, видимо, это отдельная штука, он как команда «ЗАПУСТИТЬ». Мы вводим код кнопками и ЗАПУСКАЕМ его рычагом.

Знаете, как лингвисты обсуждают грамматику, структуру слов и подобные вещи? Их не особо интересуют романы, песни или рассказы, они больше заинтересованы в языке, который используется для этих романов, песен и рассказов. Их интересует код. Большинство людей, напротив, заинтересовано в историях и смысле. Не только в книгах и фильмах, но и в жизни. Когда я прошу свою девушку купить мне новый альбом, потому что я делаю нелепые рисунки для этих уроков, меня интересует результат, цель, а не этимология и структура слова «альбом».

Можно считать, что у языка есть два… компонента или две особенности: грамматика и назначение. Языки программирования похожи в этом смысле, но поскольку они намного проще, чем человеческие, грамматика у них не на первом месте, но синтаксис — порядок слов и словообразование — важен. А для назначения, для понятия ‘смысл’ программисты используют модное слово «семантика».

Попробуем сравнить язык магического ящика Тоты с каким-нибудь современным языком программирования.

У этого ящика очень сложный синтаксис, с символами Х и О сложно работать. А вот этот современный код выглядит… хмм, как английский язык! Этот синтаксис намного легче освоить, как минимум можно догадаться, что значит каждое слово.

Набор правил, который описывает, как символы и слова могут использоваться — это синтаксис.

Вы увидите, что некоторые языки программирования имеют похожий синтаксис, а некоторые — экзотический, необычный.

Семантику или смысл увидеть сложнее, потому что он неявный. Какое назначение у этого кода? Это огненная вспышка, как мы уже поняли. Какое назначение у этого кода? Возможно, вы догадались: он выводит на печать фразу задом наперед. Смысл, конечный результат запущенного кода — это семантика.

В современных языках программирования связь между кодом и его видимым назначением можно использовать, чтобы судить о качестве кода. Если вы смотрите на код и быстро улавливаете его назначение, то это хороший код. Если при взгляде на код у вас возникает мысль «что это, чёрт возьми, такое?!», вероятно, он не слишком хороший. Это подводит нас к важной идее: код пишется для людей. Компьютерам всё равно, легко ли читается код: для них любой код легкочитаемый.

Вы можете подумать — ну, я хочу писать приложения и создавать веб-сайты, поэтому естественно мне важно назначение — семантика, так же как для писателя — сюжет, а не лингвистика. Так зачем беспокоиться о синтаксических конструкциях? Язык программирования — это инструмент, с помощью которого вы рассказываете свою историю, чем бы она ни была: сайтом, приложением или ботом. И чем лучше вы знаете свой инструмент, тем меньше вы о нём думаете и тем больше можете сделать. Так же как писатель должен уметь выражать идеи нужными словами и использовать синтаксические конструкции, которые будут понятны людям.

К счастью, у языков программирования очень простой синтаксис по сравнению с языками, на которых говорят люди. Так что не беспокойтесь, не смотря на то, что нам придётся изучать синтаксис, эта задача будет достаточно простой.

Получается… программировать легко? Если компьютеры тупые и выполняют только то, что мы им говорим, а синтаксис языка программирования — простая штука, всё вместе должно быть достаточно лёгкой задачей, так?

Эмм… нет. Если честно, то программирование — не настолько лёгкая задача. Ну, да, написать школьное сочинение легко по сравнению с «Войной и миром». А докторская диссертация по квантовой физике — это вообще другой уровень. Так что не стоит обобщать. Любая деятельность из перечисленных — варианты письменного изложения, но сравнивать их и судить о «письменном изложении» не целесообразно. Программирование может быть простым, а может быть сложным, в зависимости от того, кто и что делает.

Вы быстро поймёте, что синтаксис легко изучить, но сам по себе он вам не поможет. Это необходимая вещь, но не самодостаточная.

На протяжении следующих уроков мы сфокусируемся на семантике, назначении и рассмотрим несколько крутых идей, которые позволили появиться компьютерам, интернету, роботам и мобильным телефонам. Параллельно мы изучим синтаксис.

Последний момент, который мы затронем перед погружением — это, мм, какой язык выбрать? Их так много и это может казаться критическим моментом. Момент, конечно, критический, но не потому что «нужно принять окончательное решение, которое повлияет на всю оставшуюся жизнь», а потому что мы должны понимать, что выбор языка программирования — это как выбор инструмента для ввода текста, а не человеческого языка.

Вы можете писать что-то ручкой на бумаге, использовать печатную машинку, компьютер или доску. У каждого инструмента свои возможности и ограничения. И если вы хотите стать писателем, не так важно чем вы пользуетесь для ввода текста — ручкой или кнопками клавиатуры. Мы хотим изучать программирование, а не только язык программирования.

Язык нужно выбрать достаточно хороший, достаточно простой, известный и с хорошими возможностями. В процессе профессионального роста вы БУДЕТЕ переключаться между языками, использовать сразу несколько языков и технологий одновременно и это не будет для вас проблемой, так же как переход с печатной машинки на Microsoft Word — это не проблема.

Мы выбираем JavaScript в качестве первого языка программирования и в качестве инструмента для изучения программирования. Программы, написанные на JavaScript почти всё время запущены в вашем компьютере, поскольку большая часть веб-сайтов, включая тот, на котором вы смотрите это видео, используют JavaScript. Он невероятно популярный и становится всё более популярным с каждым годом.

Ну что, давайте начнем программировать!

Дополнение к уроку

Вы будете писать программы на современном языке программирования, и большую часть времени не будете сталкиваться с двоичной системой — теми нулями и единицами или битами. Но вы должны понимать идею, которая лежит в основе двоичных чисел. Вот короткое и простое иллюстрированное объяснение:

Выводы

Два аспекта языков

У языка программирования есть два аспекта:
- Синтаксис (правила написания кода, правописание, порядок слов)
- Семантика (идея, смысловая нагрузка или назначение)
Некоторые языки программирования имеют похожий синтаксис
Некоторые языки имеют экзотический, необычный синтаксис
Семантику сложно увидеть, она неявная

Синтаксис и семантика

В современных языках хороший код означает легко понятную семантику
Если понять то, что делает код, сложно, то код не слишком хороший
Синтаксис легко изучать
Синтаксис необходимо знать, но этого недостаточно

Выбор языка

Не так важно, с какого языка начинать
Вы будете переключаться на разные языки и использовать несколько языков и технологий одновременно. Такова реальность современного программирования.
Мы выбрали JavaScript, потому что он простой, очень популярный и работает почти везде.

JavaScript обычно используется для написания веб-сайтов, мобильных приложений, программного обеспечения для серверов и многого другого.
Этот сайт в эту самую секунду использует JavaScript.
Программы, написанные на JavaScript, запущены сейчас на ваших компьютерах.

Дополнительные материалы

Системы счисления

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.

SI413: указание синтаксиса

Чтение

Раздел 2.1 прагматики языка программирования.

Домашнее задание

Выполните это задание, которое должно быть выполнено в начале следующий класс.

Указание языков программирования: синтаксис и семантика

При определении или спецификации языка программирования мы обычно различать синтаксис и семантику .

Синтаксис языка программирования описывает, какие строки символов составляют действительную программу. Семантика язык программирования описывает, что синтаксически корректно программы означают, что они делают. В большом мире лингвистика, синтаксис около
форма языка, семантика о значении. Лингвистический гигант Ноам Хомский дал эта красивая фраза:

Бесцветные зеленые идеи спать яростно.

… как пример того, что синтаксически правильно, но без смысловой ценности, т. е. бессмысленной, хотя и удовлетворяет всем нашим грамматическим правилам. Это хороший пример иметь в виду, потому что это показывает, что семантика и синтаксис действительно разные. 9″ является побитовым xor в C/C++.) Это не просто вопрос разъяснения значения каждого ключевого слова или символа оператора, значение групп символов также должно быть определено. Для например, как насчет следующего фрагмента кода:

пустота foo (int x, int y, int z)
{
  если (х < у < г)

В Java это на самом деле синтаксически неверно.

Однако, в C/C++ это правильно. Но что это значит? Какие здесь семантика? Просто знать, что означает <, недостаточно, чтобы сказать вам, на самом деле. Вы должны знать ассоциативность < и вы должны знать, какой тип возвращает <... и даже необходимо знать о правилах автоматического продвижения типа C/C++ и что на самом деле является истинным и ложным. И даже тогда оно конечно, не означает, что новичок ожидал бы. Синтаксис расскажет вам, действительно ли х < у < г это действительно на языке - и это зависит от языка, т.к. мы видели, но вам нужна семантика, чтобы знать, что выражение на самом деле означает.

В книге сначала рассматривается определение синтаксиса, а затем уточнение семантики. Однако на самом деле разграничение не такая уж и четкая. Мы действуем так, как если бы, грубо говоря, грамматика определяет синтаксис языка, и что-то else определяет семантику. Однако грамматика для язык выполняет и то, и другое, но, конечно, не все. или. Вы знаете это уже из теории вычислений, где мы говорили о двусмысленности в грамматиках и как это было нежелательно в приложениях.

Например:

exp -> exp op exp | ЧИСЛО
 оп -> + | - | * | /

это грамматика, которая правильно определяет синтаксис правильного арифметические выражения с числами, предполагая NUM определен правильно. Но неоднозначно и мы пошли дальше, чтобы определить хорошую однозначную грамматику, которая соответствовала нашим ожидания ассоциативности и приоритета арифметики операторы. Но это не обязательно, если мы действительно только заинтересован в указании синтаксиса. Грамматика выше говорит вам какие именно строки символов являются допустимыми арифметическими выражения... ассоциативность и старшинство являются вопросами семантики, так же как и вопрос о том, дает ли 5/2 2,5 или 2.

На самом деле, практически невозможно ни в каком практическом смысле полностью отдельный синтаксис и семантика, потому что справедливость выражения, подобного a < b < c может зависеть (как в Java) о значении оператора < с точки зрения обоих типов и ассоциативность. Тем не менее, полезно подумать о синтаксисе и семантике. как отдельные проблемы, как и книга. Мы просто склонны смешивать семантические элементы, которые определяются через такие вещи, как грамматика языка как составная часть синтаксис.

Угадайте, что? Это грамматики и регулярные выражения!

Мы хотим указать синтаксис, чтобы программисты могли писать корректные программы, а также поэтому составители компиляторов будут производить компиляторы которые могут справиться с полным спектром действительных программ людей производить. В этом смысле конструкции, которые могут обеспечить как определение языка и механизмы обработки программ внутри компиляторов являются золотыми. Мы уже знаем две такие конструкции: регулярные выражения и контекстно-свободные грамматики, и они основа теории и практики программирования языки. В основном мы используем регулярные выражения для определения
токенов языка, которые являются своего рода атомарными строительные блоки и контекстно-свободные грамматики, чтобы определить, как токены объединяются для формирования действительных программ.

Традиционно, грамматики для языков программирования приведены в EBNF --- Расширенная форма Бэкуса-Науэра. Это похоже на форму, которую мы написали нашим грамматикам по теории вычислительной техники, кроме Клини разрешены звезды и Клини плюс, а также ( ) для группировка. Это не меняет выразительной силы язык, но это делает кое-что немного проще. Для например, мы можем выразить список статусов как:

stmt-список -> stmt+

вместо

stmt-список -> stmt | stmt-список

С однозначной грамматикой, предназначенной для размещения семантика вашего языка, дерево синтаксического анализа для программы представляет собой структуру данных, которая представляет программу в очень полезный способ. Таким образом, синтаксический анализ — это огромный шаг в компиляции или интерпретация программы. Однако настоящее дерево синтаксического анализа может иметь много узлов и ребер, которые являются артефактами того, как грамматика кодирует такие свойства, как приоритет, или имеет дело с такими символами, как ( ) или ; , которые на самом деле не нужны после синтаксического анализа. полный. Таким образом, мы предпочитаем абстрактное синтаксическое дерево к настоящему дереву синтаксического анализа, которое похоже на упрощенный дерево разбора. Вот простой пример. Рассмотрим следующая грамматика, которая определяет основы арифметики выражения, дополненные ассоциативностью, приоритетом, унарностью а также двоичные "-" и ( ).

    exp -> exp термин OPA | срок
   термин -> термин фактор OPM | sfactor <-- ПРИМЕЧАНИЕ: "sfactor" означает "signed-factor", он обрабатывает унарный "-"
sfactor -> OPA фактор | фактор
 коэффициент -> ЧИСЛО | LP опыт RP
где OPA = +|-, OPM = *|/, LP = (, RP = ) и NUM = цифра+.

Сравните сначала настоящее дерево синтаксического анализа, а затем абстрактный синтаксис дерево для выражения: -(131 + 14*872) - 3*(-8 + 4/122) :

Надеюсь, это иллюстрирует разницу между синтаксическим анализом дерево и абстрактное синтаксическое дерево. Итак, наша цель — использовать регулярные выражения и грамматики для определить как можно больше синтаксиса нашего программирования язык и использовать их для создания кода для чтения в программе текст и создавать абстрактные синтаксические деревья.

Ознакомьтесь с разделом 1.6: «Обзор компиляции»

Процесс компиляции (или интерпретации) программы обычно протекает поэтапно. Раздел 1.6 книги дает хороший обзор этих фаз, которые

лексический анализ (сканирование)
разбор
семантический анализ/генерация промежуточного кода
машинно-независимая оптимизация [опционально]
генерация целевого кода
оптимизация для конкретной машины [опционально]

Основная картина, которую вы хотите иметь в виду, такова:

сканирование парсинг
поток символов --------> поток токенов -------> дерево синтаксического анализа -----> абстрактное синтаксическое дерево

Сканирование преобразует поток символов в поток токенов. Анализ преобразует поток токены в дерево синтаксического анализа. Хотя мы храним эту картинку в Учтите, получается, что на практике мы обычно конвертируем синтаксический анализ дерево в абстрактное синтаксическое дерево на лету, т.

е. происходит разбор. В этом случае мы никогда не будем явно строить дерево синтаксического анализа как структура. Тем не менее, это там позади сцены неявно.

Кристофер В. Браун

В чем разница между синтаксисом и семантикой в языках программирования?

Поздно на вечеринку - но мне ответы здесь кажутся правильными, но неполными.

Прагматически я бы различал три уровня:

Синтаксис
Семантика низкого уровня
Семантика высокого уровня

1. СИНТАКСИС

Синтаксис — это формальная грамматика языка, которая определяет правильно сформированный оператор, который компилятор распознает.

Таким образом, в C синтаксис инициализации переменных следующий:

тип_данных имя_переменной = выражение_значения;

Пример:

int volume = 66 * 22 * 55;

В то время как в Go, который предлагает вывод типов, одна из форм инициализации: 0

Очевидно, победил компилятор Go не распознает синтаксис C и наоборот.

2. СЕМАНТИКА НИЗКОГО УРОВНЯ

Там, где синтаксис связан с формой, семантика связана со значением.

В естественных языках предложение может быть синтаксически правильным, но семантически бессмысленным. Например:

Человек купил инфинити в магазине.

Предложение грамматически правильное, но не имеет реального смысла.

На низком уровне семантика программирования связана с тем, согласуется ли оператор с правильным синтаксисом с семантическими правилами, выраженными разработчиком с использованием системы типов языка.

Например, это синтаксически правильный оператор присваивания в Java, но семантически это ошибка, поскольку он пытается присвоить int строке

String firstName = 23;

Системы типов So предназначены для защиты разработчика от непреднамеренных оговорок на низком уровне.

Языки со свободной типизацией, такие как JavaScript или Python, обеспечивают очень слабую семантическую защиту, в то время как языки, такие как Haskell или F# с выразительными системами типов, обеспечивают квалифицированному разработчику гораздо более высокий уровень защиты.

Например, в F# ваш тип ShoppingCart может указывать, что корзина должна находиться в одном из трех состояний:

 type ShoppingCart =
        | Пустая корзина // нет данных
        | ActiveCart из ActiveCartData
        | PaidCart из PaidCartData

Теперь компилятор может проверить, не пытался ли ваш код перевести тележку в недопустимое состояние.

В Python вам придется написать собственный код для проверки допустимого состояния.

3. СЕМАНТИКА ВЫСОКОГО УРОВНЯ

Наконец, на более высоком уровне семантика связана с тем, для чего предназначен код — с целью написания программы.

Это может быть выражено в виде псевдокода, который может быть реализован на любом законченном языке. Например:

 // Проверить наличие открытой сделки по EURUSD
 // Для любой открытой сделки закрыть, если цель по прибыли достигнута
 // Если по EURUSD нет открытой сделки, проверяем сигнал на вход
 // Для сигнала на вход используйте настройки риска для расчета размера сделки
 // Отправляем заказ.