程序设计和软件工程基础

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1、第10章程序设计和软件工程基础10.1程序设计语言概述10.1.1指令、程序及计算机语言⒈指令及指令系统⑴指令指令（Instruction）是用来指挥和控制计算机完成某种基本操作的命令。程序是由一系列指令序列组成的，用以完成一个指定的任务。⑵指令格式一条指令，通常包括两方面的内容：操作码及地址码。其中，操作码用来表示一条指令操作特性及功能，即做什么样的操作；地址码给出参与操作的数据在存储中的地址，即操作对象。因此，一条指令的基本格式可以表示为：操作码地址码⑶指令系统一种类型的计算机所能识别的一组指令的集合称为指令集（InstructionSet）或指令系

2、统。指令系统决定了一台计算机硬件的主要性能和基本功能。一种计算机的指令系统都比较充分地说明该种机器的运算和处理能力。一般微型计算机有几十条到几百条不同的指令。这些指令可按其操作功能的不同分为以下四类：①数据处理指令数据处理指令以某种方式对数据进行算术运算、逻辑运算、移位和比较。这些指令的操作功能一般由运算器的算术逻辑运算单元（ALU）来完成。②数据传送指令数据传送指令的功能是将数据从一个地方传送到另一个地方，而改变数据的位置。如：存储器传送指令、输入输出指令等。③程序控制指令程序控制指令能改变程序计数器的PC（Progra37mCounter）内容，使程

3、序改变正常的执行顺序。如：无条件转向指令、子程序调用指令等。④状态管理指令状态管理指令数量一般较少，其功能是只改变CPU的工作状态，而不影响其它指令和数据。如：开放中断指令、禁止中断指令等。⒉程序及其特性程序是为完成某一任务用计算机语言编写的有限个操作命令的序列。程序有以下特性：⑴目的性：程序总是有一明确的目的，是为解决问题而设计的。⑵分步性：程序总是分成若干个操作步骤，逐步解决问题。⑶有限性：有限个操作步骤以便计算机实现，如果有无穷多个步骤，就无法完成。⑷顺序性：程序中的指令是按一定的顺序执行的。⑸分支性：根据条件的不同，可以实现不同步骤来解决问题。计

4、算机之所以能自动地工作，就是因为运行程序的结果。计算机能按照程序的安排去执行相应的指令，才使计算机看起来像是自动地、连续地工作。⒊计算机语言人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或称程序设计语言。计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。⑴机器语言机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”形式表示的，能被计算机直接识别和执行的语言。用机器语言编写的程序，称为计算机机器语言程序。它是一种低级语言，用机器语言编写的程序不便于记忆、阅读和书写。通常不用机器语言直接编写程序。⑵汇编语言汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程序设计语言。汇编语言的每条

5、指令对应一条机器语言代码，不同类型的计算机系统一般有不同的汇编语言。用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，机器不能直接识别和执行，必须由“汇编程序”（或汇编系统）翻译成机器语言程序才能运行。这种“汇编程序”就是汇编语言的翻译程序。汇编语言适用于编写直接控制机器操作的低层程序，它与机器密切相关，不容易使用。⑶高级语言高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的一种计算机程序设计语言。一般用高级语言编写的程序称为“源程序”，计算机不能识别和执行，必须把源程序翻译成机器指令，计算机才能识别和执行。通常有编译和解释两种翻译方式。编译方式是将源程序整个编译成目标

6、程序，然后通过链接程序将目标程序链接成可执行程序。经过一次编译过程后，如果需要再次执行该程序，则无需再翻译，可直接执行可执行程序。工作过程如图10-1所示。解释方式是将源程序逐句翻译，翻译一句执行一句，边翻译边执行，不产生目标程序，从而节省了存储空间，但是每次执行必须重新进行翻译。BASIC语言就属于这一类，但37改进的BASIC语言VisualBasic可进行程序的编译。工作过程如图10-2所示。图10-1编译程序的工作过程图10-2解释程序的工作过程10.1.2程序设计风格一般来讲，程序设计风格是指编写程序时所表现出的特点、习惯和逻辑思路。因此程序设

7、计的风格总体而言应该强调程序简单和清晰，并且是可以理解的。“清晰第一，效率第二”已成为当今主导的程序设计风格。程序设计风格主要体现在以下几个方面：⒈源程序文挡化源程序文挡化应考虑如下几点：⑴符号名的命名符号名的命名应具有一定的实际含义，以便于对程序功能的理解。⑵程序注释正确的注释能够帮助读者理解程序。注释一般分为序言性注释和功能性注释。序言性注释通常位于每个程序的开头部分，它给出了程序的整体说明，主要描述内容包括：程序标题、程序功能说明、主要算法、接口说明、程序位置、开发简历、程序设计者、复审者、复审日期、修改日期等。功能性注释的位置一般嵌在源程序体中，

8、主要描述其后的语句或程序做什么。37⑶视觉组织为使程序的结构一目了然，可以在程序