La programación es el proceso de diseñar, codificar, depurar y mantener el código fuente de programas computacionales. El código fuente es escrito en un lenguaje de programación.
El propósito de la programación es crear programas que exhiban un
comportamiento deseado. El proceso de escribir código requiere
frecuentemente conocimientos en varias áreas distintas, además del
dominio del lenguaje a utilizar, algoritmos especializados y lógica
formal. Programar no involucra necesariamente otras tareas tales como el
análisis y diseño de la aplicación (pero sí el diseño del código),
aunque sí suelen estar fusionadas en el desarrollo de pequeñas
aplicaciones.
Índice
Historia
Para crear un programa, y que la computadora lo interprete y ejecute las instrucciones escritas en él, debe usarse un lenguaje de programación. En sus inicios las computadoras interpretaban sólo instrucciones en un lenguaje específico, del más bajo nivel, conocido como código máquina, siendo éste excesivamente complicado para programar. De hecho sólo consiste en cadenas de números 1 y 0 (sistema binario).
Para facilitar el trabajo de programación, los primeros científicos que
trabajaban en el área decidieron reemplazar las instrucciones,
secuencias de unos y ceros, por palabras o letras provenientes del inglés; las codificaron y crearon así un lenguaje de mayor nivel, que se conoce como Assembly o lenguaje ensamblador. Por ejemplo, para sumar se usa la letra A de la palabra inglesa add
(sumar). En realidad escribir en lenguaje ensamblador es básicamente lo
mismo que hacerlo en lenguaje máquina, pero las letras y palabras son
bastante más fáciles de recordar y entender que secuencias de números
binarios. A medida que la complejidad de las tareas que realizaban las
computadoras aumentaba, se hizo necesario disponer de un método sencillo
para programar. Entonces, se crearon los lenguajes de alto nivel.
Mientras que una tarea tan trivial como multiplicar dos números puede
necesitar un conjunto de instrucciones en lenguaje ensamblador, en un
lenguaje de alto nivel bastará con solo una. Una vez que se termina de
escribir un programa, sea en ensamblador o en un lenguaje de alto nivel,
es necesario compilarlo, es decir, traducirlo a lenguaje máquina.1
Léxico y programación
La programación se rige por reglas y un conjunto más o menos reducido
de órdenes, expresiones, instrucciones y comandos que tienden a
asemejarse a una lengua natural acotada (en inglés); y que además tienen
la particularidad de una reducida ambigüedad. Cuanto menos ambiguo es
un lenguaje de programación, se dice, es más potente. Bajo esta premisa,
y en el extremo, el lenguaje más potente existente es el binario, con
ambigüedad nula (lo cual lleva a pensar así del lenguaje ensamblador).
En los lenguajes de programación
de alto nivel se distinguen diversos elementos entre los que se
incluyen el léxico propio del lenguaje y las reglas semánticas y
sintácticas.
Programas y algoritmos
Un algoritmo
es una secuencia no ambigua, finita y ordenada de instrucciones que han
de seguirse para resolver un problema. Un programa normalmente
implementa (traduce a un lenguaje de programación concreto) uno o más
algoritmos. Un algoritmo puede expresarse de distintas maneras: en forma
gráfica, como un diagrama de flujo, en forma de código como en pseudocódigo o un lenguaje de programación, en forma explicativa, etc.
Los programas suelen subdividirse en partes menores, llamadas
módulos, de modo que la complejidad algorítmica de cada una de las
partes sea menor que la del programa completo, lo cual ayuda al
desarrollo del programa. Esta es una práctica muy utilizada y se conoce
como "refino progresivo".
Se han propuesto diversas técnicas de programación cuyo objetivo es mejorar tanto el proceso de creación de software como su mantenimiento. Entre ellas, se pueden mencionar las siguientes:
- programación declarativa
- programación estructurada
- programación modular
- programación orientada a objetos
Compilación
El programa escrito en un lenguaje de programación (fácilmente comprensible por el programador) es llamado programa fuente
y no se puede ejecutar directamente en una computadora. La opción más
común es compilar el programa obteniendo un módulo objeto, aunque
también puede ejecutarse en forma más directa a través de un intérprete informático.
El código fuente del programa se debe someter a un proceso de traducción para convertirlo en lenguaje máquina, código esté directamente ejecutable por el procesador. A este proceso se le llama compilación.
Habitualmente la creación de un programa ejecutable (un típico.exe para Microsoft Windows o DOS) conlleva dos pasos. El primer paso se llama compilación (propiamente dicho) y traduce el código fuente escrito en un lenguaje de programación
almacenado en un archivo a código en bajo nivel (normalmente en código
objeto, no directamente a lenguaje máquina). El segundo paso se llama enlazado
en el cual se enlaza el código de bajo nivel generado de todos los
ficheros y subprogramas que se han mandado compilar y se añade el código
de las funciones que hay en las bibliotecas del compilador para que el
ejecutable pueda comunicarse directamente con el sistema operativo,
traduciendo así finalmente el código objeto a código máquina, y generando un módulo ejecutable.
Estos dos pasos se pueden hacer por separado, almacenando el
resultado de la fase de compilación en archivos objetos (un típico.obj
para Microsoft Windows, DOS o para Unix);
para enlazarlos en fases posteriores, o crear directamente el
ejecutable; con lo que la fase de compilación se almacena sólo
temporalmente. Un programa podría tener partes escritas en varios
lenguajes (por ejemplo C, C++ y ensamblador), que se podrían compilar de forma independiente y luego enlazar juntas para formar un único módulo ejecutable.
Programación e ingeniería del software
Existe una tendencia a identificar el proceso de creación de un
programa informático con la programación, que es cierta cuando se trata
de programas pequeños para uso personal, y que dista de la realidad
cuando se trata de grandes proyectos.
El proceso de creación de software, desde el punto de vista de la ingeniería, incluye los siguientes pasos:
- Reconocer la necesidad de un programa para solucionar un problema o identificar la posibilidad de automatización de una tarea.
- Recoger los requisitos del programa. Debe quedar claro qué es lo que debe hacer el programa y para qué se necesita.
- Realizar el análisis de los requisitos del programa. Debe quedar claro cómo debe realizar el programa las cosas que debe hacer. Las pruebas que comprueben la validez del programa se pueden especificar en esta fase.
- Diseñar la arquitectura del programa. Se debe descomponer el programa en partes de complejidad abordable.
- Implementar el programa. Consiste en realizar un diseño detallado, especificando completamente todo el funcionamiento del programa, tras lo cual la codificación (programación propiamente dicha) debería resultar inmediata.
- Implantar (instalar) el programa. Consiste en poner el programa en funcionamiento junto con los componentes que pueda necesitar (bases de datos, redes de comunicaciones, etc.).
La ingeniería del software se centra en los pasos de planificación y
diseño del programa, mientras que antiguamente (programación artesanal)
la realización de un programa consistía casi únicamente en escribir el
código, bajo sólo el conocimiento de los requisitos y con una modesta
fase de análisis y diseño.
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