軟考軟件設(shè)計師專題講義程序語言部分.doc

軟考軟件設(shè)計師專題講義：程序語言部分1、程序語言知識1.1 程序語言：程序語言分為低級語言和高級語言兩個大類。低級語言：又稱為面向機器語言，它是特定的計算機系統(tǒng)所固有的語言。機器語言：雖然執(zhí)行效率高，但編寫出來的程序可讀性很差，程序難以修改和維護。匯編語言：匯編語言是機器語言的一種提升，它使用了一些助記符號來表示機器指令中的操作碼和操作數(shù)。但它仍然是一種和計算機的機器語言十分接近的語言，使用起來仍然不太方便。高級語言：與人們的自然語言比較接近，使用起來很方便，也極大的提高了程序設(shè) 計的效率。下面簡單介紹了幾種高級語言的特點：Fortran：第一個被廣泛用于進行科學計算的高級語言。Algol： 早期研制出來的高級語言。有嚴格的文法規(guī)則，用巴科斯范BNF來描述語言的文法，是一個分程序結(jié)構(gòu)的語言。(最近嵌套原則和存儲器使用效率高)Cobol：面向事務(wù)處理的高級語言。在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計方面使用廣泛。Pascal：具有相當強的表達能力，特別是對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能的表達極具優(yōu)勢。C ：當今最通用的程序設(shè)計語言。C是一種較低級的語言，提供了指針和地址操作的能力，但正是因為它的這一特點，才使它更具靈活性。C與UNIX操作系統(tǒng)緊密相關(guān)。Prolog：邏輯型語言的代表。它是建立在關(guān)系理論和一階謂詞邏輯理論基礎(chǔ)上的。Prolog程序由一些俗稱事實和規(guī)則的Horn子句組成，具有很強的推理功能，適用書寫自動定理證明、專家系統(tǒng)、自然語言理解等問題的程序。LISP：典型的函數(shù)型程序語言。它以演算為基礎(chǔ)。它廣泛的用于問題求解等人工智能領(lǐng)域。面向?qū)ο蠹夹g(shù)具有3個最重要的特征：封裝性、繼承性和多態(tài)性。封裝性：指隱藏類對象內(nèi)部實現(xiàn)的復(fù)雜細節(jié)，將類以變量類型的形式提供給用戶，從而有效地保護內(nèi)部所有數(shù)據(jù)不受外部破壞。繼承性：指一個類(父類)再加上某些新的特征生成另外一個新類(子類)，子類具有父類的全部特征，從而增強了類的共享機制，實現(xiàn)了軟件的可重用性，簡化了軟件的開發(fā)工作。多態(tài)性：指將同一處理過程或函數(shù)應(yīng)用于不同的變量(參數(shù))，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和過程的功能重載，從而簡化編碼。下面簡單介紹一下幾種面向?qū)ο笳Z言。C+：是在C語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來與C兼容的語言。是目前最流行的面向?qū)ο笳Z言，主要增加了類功能和從其他類中繼承類對象的功能。Smalltalk：典型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，引入了類和對象。Java： 由SUN公司開發(fā)的一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言。其主要特點是可移植性好，可用于各種平臺，尤其適合網(wǎng)絡(luò)上運行。數(shù)據(jù)類型和控制結(jié)構(gòu)：對于不同的程序語言，其提供的數(shù)據(jù)類型都不相同。數(shù)據(jù)是程序操作的對象，使用時都需要分配內(nèi)存空間，它們都具有以下的屬性。數(shù)據(jù)名稱：由用戶通過標示符命名;類型： 說明數(shù)據(jù)占用內(nèi)存的大小和存放方式存儲類： 說明數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的位置和生存期作用域： 說明數(shù)據(jù)可以使用的范圍生存期： 說明數(shù)據(jù)占用內(nèi)存的時間數(shù)據(jù)從不同角度可分成不同的類別：純量數(shù)據(jù)類型(基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型：其中純量數(shù)據(jù)類型包括(實型、整型、布爾型、指針，雙精度型和枚舉型);而結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型包括(聯(lián)合、數(shù)組、復(fù)型和記錄)按作用域分：全局量和局部量按生存期分：自動生存期(auto)、靜態(tài)生存期(static)和動態(tài)生存期按程序運行期數(shù)據(jù)值是否改變：常量和變量按類型分：void、標量、函數(shù)和聚合 標量又可分為算術(shù)、枚舉和指針; 聚合可分為數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和共用體。按構(gòu)造方式分：基本類型和派生類型(主要參考C語言)基本類型是void、char、int、float、double和枚舉類型，以及其變種short、long、signed和unsigned。派生類型包括指針、數(shù)組、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體(struct)和共用體(union)。其中，最后兩種為用戶類型。程序語言中的控制結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)上的運算組合成程序提供了基本框架，主要包括3種控制結(jié)構(gòu)，即 順序： 選擇：if語句 重復(fù)：while語句1.2 匯編語言：匯編程序是為特定的計算機或者計算機系統(tǒng)設(shè)計的面向機器的語言。匯編語言中的語句可以分成兩大類： 與機器指令相對應(yīng)的可執(zhí)行匯編語句; 匯編控制語句，即偽指令。偽指令并不翻譯成機器指令，它的作用是控制匯編程序工作。每條匯編語句被劃分成4個區(qū)，依次是標號區(qū)、操作碼區(qū)、操作數(shù)區(qū)和注解區(qū)。例如：標號 操作碼 操作數(shù) 注解用匯編語言編寫的源程序，要通過匯編程序?qū)⑺g成機器語言程序，才能被計算機執(zhí)行。因此，匯編程序的功能就是將匯編語言所編寫的源程序翻譯成由機器指令和其他信息組成的目標程序。它的基本工作包括： 將每一條可執(zhí)行匯編語句轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的機器指令 處理源程序中出現(xiàn)的偽指令整個匯編程序工作通常要對源程序進行兩次掃描才能完成。第一次掃描主要工作是定義符號的值。第二次掃描的目的則是產(chǎn)生目標程序。其中，可執(zhí)行匯編語句被翻譯成對應(yīng)的二進制代碼機器指令，而偽指令會根據(jù)偽指令記憶碼調(diào)用偽指令表對應(yīng)元素所規(guī)定的子程序入口。1.3 解釋程序：解釋程序是一種語言處理程序，它直接執(zhí)行源程序或源程序的內(nèi)部形式。它并不產(chǎn)生目標程序，這是它和編譯程序的主要區(qū)別。高級語言實現(xiàn)語言處理有4種方案： 源程序被直接解釋執(zhí)行。 先將源程序翻譯成高級中間代碼，然后再掃描和解釋執(zhí)行高級中間代碼。 先將源程序轉(zhuǎn)化成和機器代碼十分接近的低級中間代碼，再解釋執(zhí)行這種中間代碼。 源程序被最終翻譯成機器語言表示的目標程序。這類系統(tǒng)的目標程序執(zhí)行效率最高。翻譯系統(tǒng)與解釋系統(tǒng)比較： 翻譯系統(tǒng)在執(zhí)行速度上都優(yōu)于建立在解釋執(zhí)行基礎(chǔ)上的系統(tǒng); 翻譯系統(tǒng)的缺點是其復(fù)雜性高，這使得它的開發(fā)和維護費用都大; 解釋系統(tǒng)比較簡單，可移植性較好，適合于以交互方式執(zhí)行程序; 解釋系統(tǒng)缺點是執(zhí)行速度慢;純粹的解釋和純粹的編譯都是極端，因此一般是兩種技術(shù)的結(jié)合，先將源程序編譯形成中間代碼，然后由解釋器解釋執(zhí)