程序及编程语言

1.1　程序及编程语言

对于初涉编程领域的人来说，程序是一个高深莫测的词汇。那么，程序究竟是什么呢？通俗地讲，程序就是向计算机发出的一个个操作命令集合，来告诉计算机如何完成一个具体的任务。由于现在的计算机还不能理解人类的自然语言，所以目前还不能用自然语言来编写程序。专业地讲，程序（program）是为解决特定问题而用计算机语言编写的命令序列集合。执行程序时，由程序控制计算机来完成相应的操作而得到相应的结果。

要学习编程技术，首先要掌握一种计算机编程语言。程序设计语言（Programming Language）是用于编写计算机程序的语言。计算机编程语言按照级别可以分为机器语言（Machine Language）、汇编语言（Assembly Language）和高级语言（High Level Language）三类，而机器语言和汇编语言又被统称为低级语言（Low Level Language）。

机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令集合，它是第一代计算机语言。机器语言的指令全部是由0和1组成的，可想而知，利用机器语言编写的程序对于我们来说简直就是“一串密码”，程序的可读性非常差。同时，机器语言对不同型号的计算机来说一般是不同的，所以利用机器语言编写的程序的可移植性差，重用性差，这也是早期的计算机未能迅速得到广泛应用的原因之一。

为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点，人们就用与指令代码实际含义相近的英文缩写词、字母和数字等符号来取代机器指令代码，于是就产生了汇编语言。汇编语言是机器语言符号化的结果，比机器语言易于读写、调试和修改，同时具有机器语言执行效率高、可有效访问控制硬件等优点。由于汇编语言中使用了助记符号，用汇编语言编写的程序不能被计算机直接识别和执行，必须“翻译”成能被计算机识别和处理的二进制代码程序，这个过程称为汇编。用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，运行时要使用汇编程序将其翻译成目标程序，即机器语言程序。

虽然机器语言和汇编语言效率高，但是均与特定的机器有关。语言对机器过分依赖，就要求使用者必须对硬件结构及其工作原理都十分熟悉，非计算机专业人员是难以做到的，对于计算机的推广应用也是不利的。计算机事业的蓬勃发展促使人们去寻求一些与人类自然语言相近且能被计算机接受的语义确定、规则明确、自然直观和通用易学的计算机语言，这种与自然语言相近并被计算机接受和执行的计算机语言称为高级语言。

高级语言是面向用户的、不依赖特定计算机体系结构的程序设计语言。与用汇编语言编写的程序一样，用高级语言编写的程序称为源程序，运行时要经过解释或编译处理将源程序翻译成目标程序即机器语言程序。无论何种机型的计算机，只要配备相应的高级语言的编译或解释程序，则用该高级语言编写的程序就可以通用。每一种高级程序设计语言，都有自己规定的专用符号、英文单词、语法规则、语句结构和书写格式，但都接近于自然语言。高级语言表示方法要比低级语言更接近于待解问题的表示方法，在一定程度上与具体机器无关，通用性强，兼容性好，便于移植，易学，易用，易维护。这种类型的高级语言非常多，有FORTRAN、COBOL、BASIC、LOGO、PASCAL、C、Ada等，这些语言各有特点。FORTRAN语言主要用于数值计算。COBOL语言主要应用于情报检索、商业数据处理等管理领域。BASIC语言简单易学，适合作为初学者的入门语言。LOGO语言是一种与自然语言非常接近的编程语言，具有生动的图形处理功能，能用直观的运动来体现编程的结果，尤其适合儿童学习和使用。PASCAL被称为第一个结构化程序设计语言，在高校计算机软件教学中一直处于主导地位。Ada语言一度被美国国防部强制指定为军用武器系统唯一的开发语言。C语言尽管最初是作为一种系统程序设计工具语言而设计的，但它已成功用于各个应用领域，是当前使用最广泛的通用程序设计语言之一。

目前，程序设计语言及编程环境正向面向对象及可视化编程环境方向发展，出现了许多第四代语言及其开发工具。例如，微软公司开发的Visual系列（VC＋＋、VB、FoxPro）编程工具及Sybase公司开发的Power Builder等，已经在国内外得到了广泛的应用。