matlang.txt

Matlang - język programowania na maturę
=======================================


1.  Cele projektowe i uzasadnienie
----------------------------------
* Bardziej zwięzły i prostszy niż C, C++ czy Pascal.
* Łatwo zrozumiały dla czytelnika znającego C, C++ czy Pascal.
* Strukturalny, imperatywny, silnie typowany.
* Jedyną strukturą danych jest tablica o stałej długości. Wartość ta może być
  określona w czasie kompilacji lub podczas działania programu (dozwolone są
  dynamicznie tworzone tablice).
* Brak wskaźników - nie są potrzebne dla prostej algorytmiki.
* Zmienne są przekazywane jako wartości, zaś tablice jako odwołania.
* Skupiony na arytmetyce liczb całkowitych.


2.  Spis podstawowych konceptów języka
--------------------------------------
Język można sklasyfikować jako strukturalny i imperatywny. Jego podstawowe
elementy to:
  * typy
  * zmienne
  * tablice
  * funkcje
  * struktury kontrolne
  * wyrażenia


  2a. Typy
  --------
  Następujące typy są zdefiniowane dla języka:
    * Liczba naturalna (Nat)
    * Liczba całkowita (Całk)
    * Logiczna (Log)
    * Pseudotyp reprezentujący dowolny typ (?)
  
  Liczby naturalne mogą przyjmować wartości od 0 do 2^32 - 1.
  
  Liczby całkowite są zapisywane w kodzie U2 i mogą przyjmować wartości od
  -2^31 do 2^31 - 1.
  
  Wartości logiczne mogą przyjmować wartośći "prawda" lub "fałsz",
  "tak" lub "nie", "1" lub "0" - zapis jest obojętny, a funkcjonalność
  identyczna.
  
  W przypadku działań logicznych z udziałem liczb, wartości niezerowe są
  traktowane jako prawdziwe, a wartość zerowa jako fałsz.
  
  W obliczu braku definicji wartości dla zmiennej, typy liczbowe przyjmują
  domyślną wartość zerową. Typ logiczny przyjmuje domyślną wartość fałszywą.
  
  Wykorzystanie pseudotypu "?" jest obecnie zarezerwowane dla funkcji z
  biblioteki języka. Użytkownik nie może użyć takiego typu w swoim programie.


  2b. Zmienne
  -----------
  Zmienne w języku należą do jednej z następujących kategorii:
    * Lokalne
    * Parametry
    * Globalne
  
  Zmienne lokalne są deklarowane i definiowane w funkcji w której występują
  (zasięg leksykalny). Są wymazywane przy wyjściu z funkcji.

  Parametry zachowują się w większości jak zmienne lokalne, lecz w
  przeciwieństwie do nich, ich wartości pochodzą z kontekstu funkcji
  wywołującej. Też są wymazywane przy wyjściu z funkcji.
  
  Zmienne globalne są deklarowane poza funkcjami i utrzymują się aż do czasu
  zakończenia programu.
  
  Konflikt nazwy pomiędzy zmienną lokalną lub parametrem a zmienną globalną są
  rozwiązywane na korzyść zmiennej lokalnej. Konflikt pomiędzy zmiennymi
  lokalnymi a parametrami jest traktowany jako błąd.


  2c. Tablice
  -----------
  Tablice w języku mają stąłą długość określaną w momencie powstania.
  
  Tablice mogą być tworzone zarówno w czasie kompilacji jak i w czasie działania
  programu.
  
  Tablica może przechowywać tylko jeden typ wartości.
  
  Tablice są indeksowane od 1.
  
  Podczas wywoływania funkcji tablice nie są w całości kopiowane, lecz tylko
  odwołanie do nich. Bezpośrednie przypisanie do takiego odwołania w innej
  funkcji nie zmieni wartości oryginalnej tablicy,


  2d. Funkcje
  -----------
  Funkcje mają zasięg globalny i są traktowane jako stałe. Nie mogą być
  definiowane wewnątrz innych funkcji (nie ma domknięć).
  
  Rekurencja jest dozwolona.
  
  Funkcja może zwrócić więcej niż jedną wartość.
  
  Funkcja bez określonego zwaracanego typu nie zwraca niczego.


  2e. Struktury kontrolne
  -----------------------
  Następujące struktury sterujące biegiem wykonywania są określone:
    * jeśli ... inaczej jeśli ... inaczej
    * gdy ...
    * wykonuj ... gdy ...
    * dla i od start do koniec co krok ...

  Struktura warunkowa jest analogiczna do if-else if-else z C. Może jednak też
  być stosowana jako wyrażenie, o czym mowa w następnym podrozdziale.
  
  Pętla "gdy" najpierw sprawdza swój warunek, a potem w zależności od niego
  powtarza lub nie swoje instrukcje.
  
  Pętla "wykonuj gdy" działa podobnie, lecz sprawdza swój warunek dopiero na
  końcu.
  
  Pętla "dla" zlicza od wartości początkowej do wartości końcowej włącznie
  inkrementując swoją zmienną (domyślnie jest to liczba naturalna) o 1 lub o 
  określoną wartość.

  
  2f. Wyrażenia
  -------------
  Wyrażenia w języku składają się z:
    * operatorów
    * wywołań funkcji
    * wartości bezpośrednich
    * wyrazowego "jeśli"

  Zestaw operatorów jest następujący:
    1-wyrazowe: + - !
    2-wyrazowe: + - * / % ^ & | == != < > <= >=
    Przypisania: := += -= *= /= %= ^=

  Wywołania funkcji nie odbiegają od języków opartych o ALGOL.
  
  Wartości bezpośrednie to liczby oraz stałe logiczne.
  
  Domyślnie liczby są traktowane jako dziesiętne.
  
  Innymi dozwolonymi formami zapisu są liczby szesnastkowe i binarne.


3.  Reprezentacja języka
------------------------
Składnia języka jest inspirowana głównie Pythonem oraz C. Jest to najbardziej
ewidentne w przypadku definicji bloków, które podobnie jak w Pythonie są
określane poziomem wcięcia.

Elementy dotyczące typowania statycznego są zaciągnięte z C.
  

4.  Gramatyka języka
--------------------
Uwaga: ta gramatyka opisuje język bardziej podobny do C niż do Pythona. Jest to
związane z trudnością przedstawienia pojęcia poziomów wcięcia w formie gramatyki
bezkontekstowej.

Legenda:
  nazwa - element "nazwa" musi się pojawić dokładnie raz.
  *nazwa - element "nazwa" może pojawić się 0 lub więcej razy.
  [nazwa] - element może pojawić się raz lub w ogóle.
  {1-3}nazwa - element może pojawić się od 1 do 3 razy, włącznie.
  "tekst" - znak lub ciąg znaków "tekst" musi się pojawić w identycznej formie.
  tak | nie - jeden z dwóch elementów, "tak" lub "nie", może się pojawić w tym
    miejscu.


Program := *Global_def

Global_def := Def_var | Def_fun

Def_var := typename ident [:= expr]

Def_fun := "funkcja" [typelist] ident params ":" Func_body

typename := "Nat" | "Całk" | "Log"

typelist := typename ["," typelist]




5.  Podstawowe funkcje
----------------------
funkcja Nat dł(?[] tablica)
  Specjalna funkcja "dł" zwraca długość tablicy, co odpowiada indeksowi
  ostatniego dostępnego elementu tablicy. Przyjmuje tablice dowolnego typu.

funkcja Nat odczytaj()
  Czyta jeden znak z wejścia i zwraca jego kod.

funkcja wypisz(Nat znak)
  Wypisuje znak Unicodu o kodzie odpowiadającym argumentowi.