第7章 程序设计语言.ppt

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1、第7章程序设计语言7.1程序设计语言的发展历史7.2高级语言的基本元素7.3高级语言的编译7.1程序设计语言的发展历史7.1.1程序设计语言的断代划分程序设计语言发展到目前，共经历了三代，它们分别是机器语言时代、汇编语言时代和高级语言时代。1.机器语言计算机刚发明时使用的程序设计语言是机器语言。机器语言的程序由指令组成，机器语言的特点是所有指令的记号都采用符号0、1的编码组成。我们在第3章中较详细地介绍了机器指令的表示方法，并给出了一个机器语言形式的程序例子。对比机器语言程序的例子和本章将要讨论的高级语言程序的例

2、子，可以发现，机器语言每条指令的功能很弱。因此，用机器语言书写程序时，程序设计人员不仅非常费力，而且编写程序的效率还非常低。另外，不同计算机的机器语言是不相同的，因此，用机器语言书写的程序在不同的计算机上不能通用。这样，当要把一个程序在另外类型的一个计算机系统上运行时，就需要重新编写程序代码。第3章我们曾讨论过一个简单的实现两个整数值相加功能的机器语言程序，其十六进制码格式的机器语言程序如表7-1所示。表7-1机器语言程序机器语言操作定义1020从内存单元20中取数值置于寄存器A3021寄存器A的数值加内存单元2

3、1的数值，和存于寄存器A2022把寄存器A的数值存于内存单元22中0000结束程序运行2.汇编语言对程序设计人员来说，用机器语言书写程序的最大困难是把算法转换为由0、1符号编码表示的指令。因此，人们就试图用容易记忆和交流的符号来分别表示机器语言中的操作码和操作数，这就形成了汇编语言。汇编语言出现于20世纪50年代初期。汇编语言是程序设计语言发展的第二代。机器语言中用术语机器指令来表示机器语言中某个特殊的操作。类似地，汇编语言中用术语指令来表示汇编语言中某个特殊的操作。汇编语言和机器语言基本上是一一对应的。也就是说

4、，对大多数汇编语言中的指令来说，在机器语言中都存在一条功能相同的机器指令。例如，假设汇编语言中用LOAD表示取数操作，对应机器指令的操作码为10；用STORE表示存数操作，对应机器指令的操作码为20；用ADD表示加法操作，对应机器指令的操作码为30；用HALT表示结束程序运行操作，对应机器指令的操作码为00。再假设汇编语言中用X表示内存单元地址20，用Y表示内存单元地址21，用SUM表示内存单元地址22，则上述实现两个整数值相加功能的汇编语言程序如表7-2所示。表7-2汇编语言程序汇编语言操作定义LOADX从内存

5、单元X中取数值置于寄存器AADDY寄存器A的数值加内存单元Y的数值，和存于寄存器ASTORESUM把寄存器A的数值存于内存单元SUM中HALT结束程序运行显然，和使用机器语言编写程序比较，使用汇编语言编写程序要容易许多。当然，计算机不能直接理解和执行用汇编语言编写的程序，需要进行转换。因为汇编语言的指令和机器语言的机器指令存在对应关系，所以这样的转换并不困难。汇编程序就是完成这种转换工作的一种专门的程序。汇编程序是把用汇编语言编写的程序(术语称为源程序)翻译为等价的机器语言程序(术语称为目标程序)的一种程序。现在

6、程序设计语言已发展到了第三代的高级语言，对大多数软件设计问题来说，使用高级语言编写程序是一种更为方便的选择。但是，由于在把用高级语言编写的程序翻译为等价的机器语言程序的过程中，不一定能达到计算机运行效率最高，所以，在一些特定的软件设计问题中，仍然使用汇编语言编写程序。例如，目前大多数外部设备的驱动程序都是用汇编语言编写的。我们在第7章讨论了伪码形式的算法表示。伪码用非常接近自然语言的描述形式来描述算法。高级语言是一种在伪码形式的算法表示基础上的计算机程序设计语言，因此，和汇编语言相比，高级程序设计语言的抽象度高，

7、和具体计算机的相关度低(或没有相关度)，求解问题的方法描述直观。由于高级语言的这些特点，所以，用高级语言设计程序的难度较以前大大降低。最早出现的高级语言是FORTRAN语言。1957年，巴克斯领导的研究小组开发出了FORTRAN语言，其名字是FORmulaTRANslator(公式翻译)的缩写。FORTRAN语言允许程序设计人员直接把计算公式书写在程序中，这就大大简化了程序设计的复杂性，提高了程序设计的效率。而把用FORTRAN语言编写的程序转换成机器语言程序的任务由一个称为FORTRAN语言编译程序的程序来完成

8、。FORTRAN语言编译程序的功能在某种意义上类似于汇编程序，只是由于FORTRAN语言和机器语言的对应关系复杂，所以FORTRAN语言编译程序较汇编程序复杂许多。FORTRAN语言受到了程序设计人员的一致好评。FORTRAN语言的成功为高级语言的发展奠定了基础。随着软件技术的发展，人们对FORTRAN语言不断进行改造和更新。1958年，FORTRAN被修订为FORTRA