計(jì)算機(jī)語(yǔ)言分類

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的分類程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分為低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。最初的計(jì)算機(jī)程序都是用0和1的序列表示的，程序員直接使用的是機(jī)器指令，無(wú)需翻譯，從紙帶打孔輸入即可執(zhí)行得到結(jié)果。后來為了方便記憶，就將用0、1序列表示的機(jī)器指令都用符號(hào)助記，這些與機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)的助記符就成了匯編指令，從而誕生了匯編語(yǔ)言。無(wú)論是機(jī)器指令還是匯編指令都是面向機(jī)器的，統(tǒng)稱為低級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言MachineLanguage(低級(jí)語(yǔ)言)機(jī)器語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)唯一能接受和執(zhí)行的語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言由二進(jìn)制碼組成，每一串二進(jìn)制碼叫做一條指令。機(jī)器語(yǔ)言是直接用二進(jìn)制代碼指令表達(dá)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，指令是用0和1組成的一串代碼。如某種計(jì)算機(jī)的指令為1011011000000000,它表示讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次加法操作；而指41011010100000000則表示進(jìn)行一次減法操作。它們的前八位表示操作碼，而后八位表示地址碼。從上面兩條指令可以看出，它們只是在操作碼中從左邊第0位算起的第6和第7位不同。這種機(jī)型可包含256(=28)個(gè)不同的指令。機(jī)器語(yǔ)言或稱為二進(jìn)制代碼語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別，不需要進(jìn)行任何翻譯。每臺(tái)機(jī)器的指令，其格式和代碼所代表的含義都是硬性規(guī)定的，它是第一代的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言對(duì)不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)來說一般是不同的。使用機(jī)器語(yǔ)言編寫程序是一種相當(dāng)煩瑣的工作，既難于記憶也難于操作，編寫出來的程序全是由0和1的數(shù)字組成，直觀性差、難以閱讀。不僅難學(xué)、難記、難檢查、又缺乏通用性，給計(jì)算機(jī)的推廣使用帶來很大的障礙。最早的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都采用機(jī)器語(yǔ)言來編寫。當(dāng)時(shí)，要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的所有算法都必須直接用機(jī)器語(yǔ)言來表達(dá)，計(jì)算機(jī)才能接受。算法的運(yùn)算序列包括運(yùn)算對(duì)象和運(yùn)算結(jié)果都必須轉(zhuǎn)換為指令序列。其中的每一條指令都以編碼(指令碼和地址碼)的形式出現(xiàn)。與算法語(yǔ)言表達(dá)的算法，相差十萬(wàn)八千里。對(duì)于沒受過程序設(shè)計(jì)專門訓(xùn)練的人來說，一份程序恰似一份"天書"，讓人看了不知所云，可讀性極差。直接用機(jī)器語(yǔ)言表達(dá)算法有許多缺點(diǎn)。大量繁雜瑣碎的細(xì)節(jié)牽制著程序員，使他們不可能有更多的時(shí)間和精力去從事創(chuàng)造性的勞動(dòng)，執(zhí)行對(duì)他們來說更為重要的任務(wù)。如確保程序的正確性、高效性。程序員既要駕馭程序設(shè)計(jì)的全局又要深入每一個(gè)局部直到實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，即使智力超群的程序員也常常會(huì)顧此失彼，屢出差錯(cuò)，因而所編出的程序可靠性差，且開發(fā)周期長(zhǎng)。由于用機(jī)器語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的思維和表達(dá)方式與人們的習(xí)慣大相徑庭，只有經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間職業(yè)訓(xùn)練的程序員才能勝任，使得程序設(shè)計(jì)曲高和寡。可讀性差，不便于交流與合作。因?yàn)樗鼑?yán)重地依賴于具體的計(jì)算機(jī)，所以可移植性差，重用性差。這些弊端造成當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用未能迅速得到推廣。匯編語(yǔ)言AssemblerLanguage(低級(jí)語(yǔ)言)為了克服機(jī)器語(yǔ)言上述的缺點(diǎn)，出路在于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的抽象，讓它盡可能地接近于算法語(yǔ)言。為此，人們首先注意到的是可讀性和可移植性，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)地容易通過抽象而得到改善。于是，很快就出現(xiàn)匯編語(yǔ)言。這種語(yǔ)言對(duì)機(jī)器語(yǔ)言的抽象，首先表現(xiàn)在將機(jī)器語(yǔ)言的每一條指令符號(hào)化：指令碼代之以記憶符號(hào)，地址碼代之以符號(hào)地址，使得其含義顯現(xiàn)在符號(hào)上而不再隱藏在編碼中，可讓人望"文"生義。其次表現(xiàn)在這種語(yǔ)言擺脫了具體計(jì)算機(jī)的限制，可在不同指令集的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，只要該計(jì)算機(jī)配上匯編語(yǔ)言的一個(gè)匯編程序。這無(wú)疑是機(jī)器語(yǔ)言朝算法語(yǔ)言靠攏邁出的一步。但是，它離算法語(yǔ)言還太遠(yuǎn)，以致程序員還不能從分解算法的數(shù)據(jù)、運(yùn)算和控制到匯編才能直接表達(dá)的指令等繁雜瑣碎的事務(wù)中解脫出來。用能反映指令功能的助記符表達(dá)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言叫匯編語(yǔ)言。它是符號(hào)化了的機(jī)器語(yǔ)言。用匯編語(yǔ)言編寫的程序叫匯編語(yǔ)言源程序，計(jì)算機(jī)無(wú)法執(zhí)行。必須用匯編程序把它翻譯成機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。這個(gè)翻譯過程稱為匯編過程。匯編語(yǔ)言是用助記符表示指令功能的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。與機(jī)器語(yǔ)言相比，匯編語(yǔ)言具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：它使用符號(hào)來表示操作碼和地址碼，這種符號(hào)便于記憶，稱為記憶碼。匯編程序自動(dòng)處理存儲(chǔ)分配，毋需程序員做存儲(chǔ)分配工作。程序員可以直接書寫十進(jìn)制數(shù)。匯編語(yǔ)言比起機(jī)器語(yǔ)言在很多方面都有很大的優(yōu)越性，如編寫容易、修改方便、閱讀簡(jiǎn)單、程序清楚等，但在計(jì)算機(jī)語(yǔ)言系統(tǒng)中，把匯編語(yǔ)言仍然列入“低級(jí)語(yǔ)言”的范疇，它仍然是屬于面向機(jī)器的語(yǔ)言，也就是說，不同的計(jì)算機(jī)可以有不同的指令集。高級(jí)語(yǔ)言(High-levellanguage)機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言都是面向機(jī)器的，高級(jí)語(yǔ)言是面向用戶的。到了50年代中期，出現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的高級(jí)語(yǔ)言如Fortran,Algol60,以及后來的PL/1,Pascal等，算法的程序表達(dá)才產(chǎn)生一次大的飛躍。用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序叫做高級(jí)語(yǔ)言源程序，必須翻譯成機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。高級(jí)語(yǔ)言的翻譯有兩種方式：編譯方式和解釋方式。編譯與解釋計(jì)算機(jī)并不能直接地接受和執(zhí)行用高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序，源程序在輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，通過“翻譯程序”翻譯成機(jī)器語(yǔ)言形式的目標(biāo)程序，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和執(zhí)行。這種“翻譯”通常有兩種方式，即編譯方式和解釋方式。編譯方式是指利用事先編好的一個(gè)稱為編譯程序的機(jī)器語(yǔ)言程序，作為系統(tǒng)軟件存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)，當(dāng)用戶將高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序輸入計(jì)算機(jī)后，編譯程序便把源程序整個(gè)地翻譯成用機(jī)器語(yǔ)言表示的與之等價(jià)的目標(biāo)程序，然后計(jì)算機(jī)再執(zhí)行該目標(biāo)程序，以完成源程序要處理的運(yùn)算并取得結(jié)果。解釋方式是指源程序進(jìn)入計(jì)算機(jī)后，解釋程序邊掃描邊解釋，逐句輸入逐句翻譯，計(jì)算機(jī)一句句執(zhí)行，并不產(chǎn)生目標(biāo)程序。如PASCAL、FORTRAN、C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言執(zhí)行編譯方式；BASIC語(yǔ)言則以執(zhí)行解釋方式為主。解釋程序（解釋器）所謂解釋程序是高級(jí)語(yǔ)言翻譯程序的一種，它將源語(yǔ)言（如BASIC）書寫的源程序作為輸入，解釋一句后就提交計(jì)算機(jī)執(zhí)行一句，并不形成目標(biāo)程序。就像外語(yǔ)翻譯中的“口譯”一樣，說一句翻一句，不產(chǎn)生全文的翻譯文本。這種工作方式非常適合于人通過終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)會(huì)話，如在終端上打一條命令或語(yǔ)句，解釋程序就立即將此語(yǔ)句解釋成一條或幾條指令并提交硬件立即執(zhí)行且將執(zhí)行結(jié)果反映到終端，從終端把命令打入后，就能立即得到計(jì)算結(jié)果。這的確是很方便的，很適合于一些小型機(jī)的計(jì)算問題。但解釋程序執(zhí)行速度很慢，例如源程序中出現(xiàn)循環(huán)，則解釋程序也重復(fù)地解釋并提交執(zhí)行這一組語(yǔ)句，這就造成很大浪費(fèi)。圖1解釋型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言執(zhí)行過程Sourcecode：源代碼，源程序。Interpreter：解釋程序，解釋器

編譯程序（編譯器）這是一類很重要的語(yǔ)言處理程序，它把高級(jí)語(yǔ)言（如FORTRAN、COBOL、PascakC等）源程序作為輸入，進(jìn)行翻譯轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生出機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序，然后再讓計(jì)算機(jī)去執(zhí)行這個(gè)目標(biāo)程序，得到計(jì)算結(jié)果。編譯程序工作時(shí)，先分析，后綜合，從而得到目標(biāo)程序。所謂分析，是指詞法分析和語(yǔ)法分析；所謂綜合是指代碼優(yōu)化，存儲(chǔ)分配和代碼生成。為了完成這些分析綜合任務(wù)，編譯程序采用對(duì)源程序進(jìn)行多次掃描的辦法，每次掃描集中完成一項(xiàng)或幾項(xiàng)任務(wù)，也有一項(xiàng)任務(wù)分散到幾次掃描去完成的。下面舉一個(gè)四遍掃描的例子:第一遍掃描做詞法分析；第二遍掃描做語(yǔ)法分析；第三遍掃描做代碼優(yōu)化和存儲(chǔ)分配；第四遍掃描做代碼生成。值得一提的是，大多數(shù)的編譯程序直接產(chǎn)生機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)代碼，形成可執(zhí)行的目標(biāo)文件，但也有的編譯程序則先產(chǎn)生匯編語(yǔ)言一級(jí)的符號(hào)代碼文件，然后再調(diào)用匯編程序進(jìn)行翻譯加工處理，最后產(chǎn)生可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)文件。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于需要經(jīng)常使用的有大量計(jì)算的大型題目，采用速度較快的編譯型的高級(jí)語(yǔ)言較好，雖然編譯過程本身較為復(fù)雜，但一旦形成目標(biāo)文件，以后可多次使用。相反，對(duì)于小型題目或計(jì)算簡(jiǎn)單不太費(fèi)機(jī)時(shí)的題目，則多選用解釋型的會(huì)話式高級(jí)語(yǔ)言，如BASIC,這樣可以大大縮短編程及調(diào)試的時(shí)間。Thecompiler「的jdsThecompiler「的jdsthe?ounc*cod&......andgonomtosobjectcode.Youoxocutothopicxjram(onewayoranoth&r'i......andtheresultappoansonthfiscrwn.圖2編譯型程序