语言基础再谈

一、编程语言的演变

1.1 机器语言（machine language）

• 由0、1二进制组成（binary）
• 是机器可以唯一识别的语言，别的语言最终都要转成机器语言
• 缺点
  • 难以阅读
  • 工作量大且容易犯错
  • 对编程者要求极大，因为需要了解电脑硬件和指令程序
  • 可移植性差（poor portability）

1.2 符号语言（symbolic language）

• 用一些符号和助记符（symbols and mnemonics）来代替机器语言中的某些指令
• 符号语言也叫汇编语言（assembly language）
• 用符号语言写的程序需要被翻译为汇编语言才能被机器识别，翻译的过程由符号语言完成
• 缺点
  • 与机器语言仍然很想，与解决人类问题的方法大相径庭
  • 每一台机器有一套符号语言，代码工作量仍然很大
  • 仍然需要了解机器底层原理，同时还需要记住符号
  • 可移植性差

1.3 高级语言（high-level language）

• 与自然语言十分相似（如，英语），容易学习、理解、解决问题
• 不需要掌握机器底层原理
• 具有普遍性，可移植性好

1.4 第四代语言（fourth generation language）

• 是问题指向的编程语言
• 用户可以只告诉系统去做什么，系统自己知道怎么去做
• 第四代语言分支

1.4.1 查询语言（Query language）

• 用于数据库管理的主要工具
• 提供了查询数据库的方法
• 主要有SQL（Structured Query Language）

1.4.2 报告生成器（Report generator）

• 帮助用户自动生成报告的重要工具
• 可以基于数据库内容自动生成格式化的报告
• 通常包含数据提取、格式设置和输出功能
• 主要有ADF（Application Development Framework）中的报告功能

1.4.3 图形语言（Graphical language）

• 用画图的方式来编程
• 核心思想：通过拖放组件、配置属性、连接逻辑块来构建应用程序
• 好比：用乐高积木搭建房子，而不是从烧制砖块开始

1.4.4 应用程序构建器（Application Builder）

• 将所有的功能集成在一个工具里
• 过去：
  • 一个IDE来写代码
  • 一个数据库管理工具来设计表
  • 一个UI设计器来画界面
  • 另一个工具来设计报表
• 现在：在一个工具中

1.4.5 形式化规范说明语言（Formal specification language）

• 是严格数学定义的、基于数学逻辑的语言，用于精确陈述软件必须具备的功能、性能及其他关键属性
• 可以避免自然语言的歧义性

1.5 自然语言（natural language）

• 在理想情况下，机器可以识别自然语言，但现在还不行

二、搭建并运行程序

• 源程序----> 编译----->链接

2.1 源程序（source prgram）

• 比如，用C语言完成的程序，并保存为文本编辑器
• 计算机并不能直接阅读源程序，需要将程序编程目标程序（object program）或者可执行程序（executable program）

2.2 编译程序（compiler）

• 编译运行分开

2.3 解释程序（interpreter）

-边编译边运行

2.4 链接程序（linker）

• 将目标文件及程序中使用到的库文件组装成一个单一可执行文件

2.5 翻译器（translator）

• 将C语言编写的源文件，转换为目标文件（通常是机器代码或中间代码）
• 分为两种
  • 编译器compiler
  • 解释器interpreter
• 主要任务
  • 语法和语义检查：检查代码是否有拼写错误、语法错误、类型不匹配等
  • 代码优化：对代码进行局部优化，提高效率
  • 生成符号表：记录文件中定义的函数名、变量名（称为符号）以及它们需要从外部调用的函数名

三、编程语言种类

3.1 过程化语言（procedural language）

• 解决一个问题可以分为若干活动
• 一个活动可以是一个语句，或者是子程序
• 子程序（subroutines）
  • 可继续被分解，知道被分解为基本操作——语句
• 面向过程的设计旨在实现特定计算任务的操作流程与步骤，然后使用过程式语言来描述这些操作流程和步骤
• 主要是C

3.2 面向对象语言（object-oriented language）

• 认为对象是中心，对象是系统的基本单元
• 对象包含属性与操作，每个对象都具有明确的职责，用于完成特定功能
• 对象并非孤立存在，它们之间具有多种关联
• 对象通过消息相互通信，彼此协作
• 同类对象可以进一步抽象出共性，形成类
• 主要是Java和C++

3.3 函数型语言（functional language）

• 依据函数模型来解决问题
• 程序的基本单元是函数
• 一个函数可以被理解为一个从一系列输入（X）到输出（Y）映射的黑箱

3.4 专用语言（special language）

• 领域特定语言，需要程序员对这一领域很熟悉，利用函数创造出新的东西

3.5 说明性语言（declarative language）

• 也可以叫声明式语言
• 程序员只需要描述“想要什么”或“问题的定义”，而不需要详细指定“如何做”的具体步骤
• 就像你用C语言，你要写怎么找到一个数组中的偶数；但是使用声明式语言，你只用告诉它你要找一个数组中的偶数，至于怎么找是它的问题
• 常见的语言
  • SQL：最经典的声明式语言，用于数据库查询
  • HTML：描述了网页应该有什么内容（标题、段落、图片），而不是如何绘制这些内容
  • CSS：描述了HTML内容应该如何被样式化（颜色、布局），浏览器引擎负责具体渲染