程序设计语言

程序设计语言 programming language

一、什么是程序设计语言

程序设计语言，通常简称为编程语言，用于书写计算机程序的语言。

是一组用来定义计算机程序的语法规则。

是一种被标准化的交流技巧，用来向计算机发出指令。

一种计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。

语言的基础是一组记号和一组规则。根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中，这些记号串就是程序。

程序设计语言有3个方面的因素，即语法、语义和语用。

语法表示程序的结构或形式，亦即表示构成语言的各个记号之间的组合规律，但不涉及这些记号的特含义，也不涉及使用者。

语义表示程序的含义，亦即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义，但不涉及使用者。

语用表示程序与使用者的关系。

语言的种类千差万别。但是，一般说来，基本成分不外4种。

①数据成分。用以描述程序中所涉及的数据。

②运算成分。用以描述程序中所包含的运算。

③控制成分。用以表达程序中的控制构造。

④传输成分。用以表达程序中数据的传输。

设计语言往往使程序员能够比使用机器语言更准确地表达他们所想表达的目的。对那些从事计算机科学的人来说，懂得程序设计语言是十分重要的，因为在当今所有的计算都需要程序设计语言才能完成。

在过去的几十年间，大量的程序设计语言被发明、被取代、被修改或组合在一起。尽管人们多次试图创造一种通用的程序设计语言，却没有一次尝试是成功的。之所以有那么多种不同的编程语言存在的原因是，编写程序的初衷其实也各不相同；新手与老手之间技术的差距非常大，而有许多语言并对新手来说太难学；还有，不同程序之间的运行成本（runtime cost）各不相同。有许多用于特殊用途的语言，只在特殊情况下使用。

二、数据和数据结构

现代计算机内部的数据都只以二元方式储存，即开-关模式(on-off)。现实世界中代表信息的各种数据，例如名字、银行账号、度量以及同样低端的二元数据，都经由程序设计语言整理，成为高端的概念。

一个程序中专门处理数据的那个系统被称为程序语言的型态系统(type system)；对型态系统的研究和设计被称为型态理论(type theory)。语言可以被分为静态型态系统(statically typed systems)，例如C++和Java，和动态型态系统(dynamically typed systems)，例如Lisp，JavaScript，Tcl和Prolog。前者可被进一步分为包含宣告型态(manifest type)的语言，即每一个变量和函数的型态都清楚地宣告，或type-inferred语言（例如MUMPS，ML）。

大多数语言还能够在内置的型态基础上组合出复杂的数据结构型态（使用数组，列表，堆栈，文件等等）。面向对象语言（Object Oriented Language，又译作“物件导向语言”）允许程序员定义新的数据型态，即“对象”或“物件”（objects），以及运行于该对象的函数（functions）和方法（methods）。

除了何时以及如何确定表达式和型态的联系，另外一个重要的问题就是语言到底定义了哪些型态，以及允许哪些型态作为表达式的值。诸如C编程语言之类的低端语言允许程序命名内存位置、内存区域以及编译时的常量；ANSI C甚至允许表达式返回结构值（struct values）。功能性的语言一般允许变量直接使用运行时计算出的值，而不是指出该值可能储存的内存地址。

三、指令及流程控制

一旦数据被确定，机器必须被告知如何对这些数据进行处理。较简单的指令可以使用关键字或定义好的语法结构来完成。不同的语言利用序列系统来取得或组合这些语句。除此之外，一个语言中的其他指令也可以用来控制处理的过程（例如分支、循环等）。

引用机制和重用

引用的中心思想是必须有一种间接设计储存空间的方法。最常见的方法是通过命名变量。根据不同的语言，进一步的引用可以包括指向其他储存空间的指针。还有一种类似的方法就是命名一组指令。大多数程序设计语言使用宏调用、过程调用或函数调用。使用这些代替的名字能让程序更灵活，并更具重用性。

四、语言分类

按语言级别，有低级语言和高级语言之分。

低级语言包括字位码、机器语言和汇编语言。它的特点是与特定的机器有关，功效高，但使用复杂、繁琐、费时、易出差错。其中，字位码是计算机唯一可直接理解的语言，但由于它是一连串的字位，复杂、繁琐、冗长，几乎无人直接使用。机器语言是表示成数码形式的机器基本指令集，或者是操作码经过符号化的基本指令集。汇编语言是机器语言中地址部分符号化的结果，或进一步包括宏构造。

高级程序设计语言（也称高级语言）的出现使得计算机程序设计语言不再过度地倚赖某种特定的机器或环境。这是因为高级语言在不同的平台上会被编译成不同的机器语言，而不是直接被机器执行。最早出现的编程语言之一FORTRAN的一个主要目标，就是实现平台独立。

虽然大多数的语言可以既可被编译（compiled）又可被解译（interpreted），但大多数只在一种情况下能够良好运行。在一些编程系统中，程序要经过几个阶段的编译，一般而言，后阶段的编译往往更接近机器语言。这种常用的使用技巧最早在1960年代末用于BCPL，编译程序先编译一个叫做“0代码”的转换程序（representation），然后再使用虚拟器转换到可以运行于机器上的真实代码。这种成功的技巧之后又用于Pascal和P-code，以及Smalltalk和二进制码，虽然在很多时候，中间过渡的代码往往是解译，而不是编译的。

如果所使用的翻译的机制是将所要翻译的程序代码作为一个整体翻译，并之后运行内部格式，那么这个翻译过程就称为编译。因此，一个编译器是一个将可阅读的程序文本（叫做源代码）作为输入的数据，然后输出可执行文件（object code）。所输出的可执行文件可以是机器语言，由计算机的中央处理器直接运行，或者是某种模拟器的二进制代码。

如果程序代码是在运行时才即时翻译，那么这种翻译机制就被称作解译。经解译的程序运行速度往往比编译的程序慢，但往往更具灵活性，因为它们能够与执行环境互相作用。

按照用户要求，有过程式语言和非过程式语言之分。

过程式语言的主要特征是，用户可以指明一列可顺序执行的运算，以表示相应的计算过程。例如，FORTRAN，COBOL，ALGOL60等都是过程式语言。

非过程式语言的含义是相对的，凡是用户无法指明表示计算过程的一列可顺序执行的运算的语言，都是非过程式语言。著名的例子是表格的生成程序（RPG）。它实质上不是语言，使用者只须指明输入和预期的输出，无须指明为了得到输出所需的过程。

按照应用范围，有通用语言和专用语言之分。目标非单一的语言称为通用语言，例如FORTRAN、COBOL、ALGOL60等都是通用语言。目标单一的语言称为专用语言，如APT等。

按照使用方式，有交互式语言和非交互式语言之分。具有反映人机交互作用的语言成分的称为交互式语言，如BASIC语言就是交互式语言。语言成分不反映人-机交互作用的称非交互式语言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL60、PASCAL等都是非交互式语言。

按照成分性质，有顺序语言、并发语言和分布语言之分。只含顺序成分的语言称为顺序语言,如FORTRAN、COBOL等都属顺序语言。含有并发成分的语言称为并发语言，如并发PASCAL、MODULA和ADA等都属并发语言。考虑到分布计算要求的语言称为分布语言，如MODULA*便属分布语言。

传统的程序设计语言大都以诺伊曼式的计算机为设计背景，因而又称为诺伊曼式语言。J.巴克斯于1977年提出的函数式语言，则以非诺伊曼式的计算机为设计背景，因而又称为非诺伊曼式语言。

程序设计语言

APT（ Automatically Pro-grammed Tools）——自动数控程序。

Ada

masm、gas、nasm （汇编语言）

Basic、Fortran

VBScript

C

C++

C＃

COBOL

PASCAL、Delphi

FLOW-MATIC --第一个适用于商用数据处理的语言

FoxPro

IDL

Java

JavaScript

J#

LISP ——表处理语言。

Perl

PHP

Python

Ruby

Smalltalk

SQL

Tcl/Tk