专转本计算机 第3章3.3 程序设计语言

1、3.3 程序设计语言程序设计语言 及其处理系统及其处理系统3.3.1 程序设计语言分类程序设计语言分类 3.3.2 程序设计语言的组成程序设计语言的组成3.3.3 程序设计语言处理系统程序设计语言处理系统 3.3.4 常用程序设计语言介绍常用程序设计语言介绍 23.3 程序设计语言什么是程序设计语言？什么是程序设计语言？n什么是程序？什么是程序？n程序是为了用计算机解决某个问题而采用程序是为了用计算机解决某个问题而采用程序设计程序设计语言语言编写的一个指令序列编写的一个指令序列n什么是程序设计语言？什么是程序设计语言？n语言的目的是用于通信语言的目的是用于通信n程序设计语言用于人与计算机之间的

2、通信程序设计语言用于人与计算机之间的通信n程序设计语言是由人使用但计算机可以理解的一种程序设计语言是由人使用但计算机可以理解的一种语言语言n程序设计语言用于编制程序，表达需要计算机完成程序设计语言用于编制程序，表达需要计算机完成什么任务和怎样完成任务，然后交给计算机去完成什么任务和怎样完成任务，然后交给计算机去完成33.3 程序设计语言程序设计语言填补了程序设计语言填补了 人与计算机交流的鸿沟人与计算机交流的鸿沟计算机硬件仅仅计算机硬件仅仅知道知道0和和1有 问 题 需 要有 问 题 需 要计 算 机 解 决计 算 机 解 决的人的人交流的鸿沟交流的鸿沟计算机硬件仅仅计算机硬件仅仅知道知道0和

3、和1有 问 题 需 要有 问 题 需 要计 算 机 解 决计 算 机 解 决的人的人程序设计语言程序设计语言43.3 程序设计语言计算机中使用多种计算机中使用多种“语言语言”n程序设计语言：主要用于描述算法程序设计语言：主要用于描述算法n机器语言、汇编语言、高级语言机器语言、汇编语言、高级语言n数据描述语言（文档规范、文件格式）：主要用于描述数数据描述语言（文档规范、文件格式）：主要用于描述数据（文档、音乐、图形、图像、视频等）的结构和格式据（文档、音乐、图形、图像、视频等）的结构和格式nHTML、XML、MIDI、MP3、OpenGL、JPEG、MPEG、n脚本语言（脚本语言（VBA、VBS

4、cript、JavaScript ）n计算机通信语言（通信协议）：用于描述计算机计算机通信语言（通信协议）：用于描述计算机-计算机之计算机之间的会话（请求间的会话（请求-应答）的语法和语义应答）的语法和语义nHTTP、POP3、SMTP、 FTP、 Telnet、TCP、IP、n数据库语言：用于数据操作，如数据库语言：用于数据操作，如SQL语言语言53.3 程序设计语言3.3.1 程序设计语言分类程序设计语言分类n机器语言机器语言n汇编语言汇编语言n高级程序设计语言高级程序设计语言63.3 程序设计语言B8 7F 01BB 21 0203 D8B8 1F 042B C3（计算（计算1055-(

5、383+545)的的5条机器指令）条机器指令）机器语言机器语言 n机器语言就是计算机的指令系统机器语言就是计算机的指令系统n指令是使用二进制编码表示的指令是使用二进制编码表示的n用机器语言编程序用机器语言编程序, 也就是直接使用二进制代码也就是直接使用二进制代码编写程序编写程序n优点：优点：n可以直接被计算机执行可以直接被计算机执行n缺点：缺点：n记不住、难理解、效率低、不易维护记不住、难理解、效率低、不易维护n不同的机器语言程序，相互不兼容不同的机器语言程序，相互不兼容n现在已不直接用机器语言编制程序！现在已不直接用机器语言编制程序！操作码操作码操作数操作数(或操作数的地址或操作数的地址)1

6、条机器指令条机器指令操作数地址操作数地址操作码操作码73.3 程序设计语言例：机器语言程序例：机器语言程序n 在在MIPS计算机上求最大共约数（计算机上求最大共约数（GCD）的机器）的机器程序（程序（16进制表示）进制表示）MISP计算机的每条机器指令均为计算机的每条机器指令均为32个二进位，用个二进位，用8个个16进制数表示进制数表示83.3 程序设计语言汇编语言汇编语言n用助记符号来表示机器指令用助记符号来表示机器指令中的操作符与操作数中的操作符与操作数n优点：优点：n操作数直接使用十进制操作数直接使用十进制n程序相对容易理解程序相对容易理解n缺点：缺点：n大型程序难以开发大型程序难以开发

7、n依赖于具体计算机依赖于具体计算机将将383传送到传送到AX寄存器寄存器将将545传送到传送到BX寄存器寄存器将将BX内容加内容加AX内容，结果在内容，结果在BX中中将将1055传送到传送到AX寄存器寄存器将将AX内容减内容减BX内容，结果在内容，结果在AX寄寄存器中存器中B8 7F 01BB 21 0203 D8B8 1F 042B C3（计算（计算1055-(383+545)的的5条机器指令）条机器指令）机器语言程序机器语言程序对应的汇编语言程序对应的汇编语言程序MOV AX 383MOV BX 545ADD BX AXMOV AX 1055SUB AX BX汇编语言程序汇编语言程序93.

8、3 程序设计语言高级程序设计语言高级程序设计语言n目的：克服汇编语言的缺陷，提高目的：克服汇编语言的缺陷，提高编程和维护的效率编程和维护的效率 n特点：特点：n接近人们日常使用的自然语言接近人们日常使用的自然语言（主要是英语）容易（主要是英语）容易理解、记理解、记忆和使用忆和使用n可在不同计算机上通用可在不同计算机上通用n对使用的符号、词汇、语法和对使用的符号、词汇、语法和语义等各种语言成分都有严格语义等各种语言成分都有严格的规定的规定n意义：使程序设计的难度降低，导意义：使程序设计的难度降低，导致了计算机的发展进入新的阶段致了计算机的发展进入新的阶段MOV AX 383MOV BX 545A

9、DD BX AXMOV AX 1055SUB AX BX汇编语言程序汇编语言程序S=1055-(383+545)103.3 程序设计语言高级程序设计语言的发展高级程序设计语言的发展n50年代：年代：Fortran，ALGOLn60年代：年代：COBOL语言语言n70年代：年代：Pascal 语言，语言，C语言，语言，BASIC语言语言n80年代：年代： Ada语言，语言，PROLOG语言，语言，LISP语言语言n90年代起：面向对象语言年代起：面向对象语言C+、 JAVA、C#等等113.3 程序设计语言3.3.2 程序设计语言的成分程序设计语言的成分123.3 程序设计语言程序设计语言的要素

10、程序设计语言的要素n字符集（大多使用字符集（大多使用ASCII字符集）字符集）n词汇：词汇：n保留词保留词n运算符运算符n分隔符分隔符n标识符标识符n语法：词法和句法语法：词法和句法n语义：语义：32保留词：保留词：(由系统定义，不能重作其它定义由系统定义，不能重作其它定义)auto break case char constcontinue default do double elseenum extern float for gotoif int long register returnshort signed sizeof static structswitch typedef unsi

11、gned union voidvolatile while133.3 程序设计语言程序设计语言的程序设计语言的4种基本成分种基本成分n数据成分：数据成分：n用于描述程序所涉及的对象用于描述程序所涉及的对象数据数据 n运算成分：运算成分：n用以描述程序中所包含的运算（算术运算、逻辑运算、用以描述程序中所包含的运算（算术运算、逻辑运算、字符串运算等）字符串运算等）n控制成分：控制成分：n用以控制程序中所含语句的执行顺序用以控制程序中所含语句的执行顺序n传输成分：传输成分：n用以描述程序中的数据传输操作用以描述程序中的数据传输操作143.3 程序设计语言程序语言中的数据成分程序语言中的数据成分n数据

12、是客观事物在计算机内数据是客观事物在计算机内的的(格式化格式化)表示，是程序所表示，是程序所操作和处理的对象操作和处理的对象n程序中的数据通常应该先说程序中的数据通常应该先说明、后使用明、后使用n数据说明的内容包括：数据说明的内容包括：n变量还是常量变量还是常量n它们的标识符它们的标识符(符号表示符号表示)n它们的它们的数据类型数据类型n整型整型基本类型基本类型算术类型算术类型字符类型字符类型逻辑类型逻辑类型实型实型复合类型复合类型数组数组指针指针用户定义类型用户定义类型例：例：C 语言中的数据类型语言中的数据类型153.3 程序设计语言什么是数据类型什么是数据类型(data type)？n数

13、据类型数据类型：用于刻画数据的特性：用于刻画数据的特性数据的取值范围和允许对数据的取值范围和允许对它进行哪些操作它进行哪些操作nC 语言通常支持下列语言通常支持下列基本数据类型基本数据类型：类型说明符类型说明符类型名称类型名称字长字长取取 值值 范范 围围可执行的操作可执行的操作boolbool逻辑型逻辑型( (布尔型布尔型) ) 4(1)B4(1)B true, falsetrue, false逻辑操作逻辑操作charchar字符型字符型1B1B-128-128127(0127(0255)255)比较操作比较操作intint整型整型4B4B-2147483648-21474836482147

14、4836472147483647算术和比较操作算术和比较操作long intlong int 长整型长整型4(8)B4(8)B -2147483648-214748364821474836472147483647算术和比较操作算术和比较操作floatfloat单精度浮点型单精度浮点型4B4B6 6位有效数字，位有效数字， 2.0 x 10-38 2.0 x 1038 算术和比较操作算术和比较操作doubledouble双精度浮点型双精度浮点型8B8B1212位有效数字，位有效数字， 2.0 x 10-308 2.0 x 10308算术和比较操作算术和比较操作（基本数据类型（基本数据类型是大部分

15、是大部分CPU能直接支持的数据类型，也称为内能直接支持的数据类型，也称为内部类型，是不可分解的）部类型，是不可分解的）163.3 程序设计语言算术运算符：算术运算符：+ - + - * * / % + - / % + -关系运算符：关系运算符： = != = !=逻辑运算符：！逻辑运算符：！ & |& |位运算符位运算符 ： | & | &赋值运算符：赋值运算符：= = 及其扩展及其扩展条件运算符：条件运算符：?:?:逗号运算符：逗号运算符：, ,指针运算符：指针运算符：* * & &求字节数求字节数 ：sizeofsizeof强制类型转换：强制

16、类型转换：( (类型）类型）分量运算符：分量运算符：. -. -下标运算符：下标运算符：其它其它 ：( ) -( ) -运算成分：运算符和表达式运算成分：运算符和表达式“表达式表达式”由变量、常量、函数、运算符和由变量、常量、函数、运算符和括号组成括号组成 ，它用来计算一个值。例如，它用来计算一个值。例如，sin(45*3.14/180)+(exp(10)+log(10)/sqr(x+y+1) 用来计算下面公式的值：用来计算下面公式的值：110e4510yxlnsin173.3 程序设计语言程序语言中的控制成分程序语言中的控制成分n控制成分用来提供一种基本框架，在此基本框架控制成分用来提供一种

17、基本框架，在此基本框架的支持下，将数据和对数据的运算组合成程序的支持下，将数据和对数据的运算组合成程序n三种控制结构：三种控制结构： 由一组顺序执行由一组顺序执行的计算操作的计算操作(或语或语句句)组成组成顺顺序序结结构构A B由一个条件由一个条件()和两和两个供选择的操作个供选择的操作(或或语句语句)和组成和组成PAB真真假假条条件件选选择择结结构构由一个条件由一个条件()和一和一个供重复执行的操作个供重复执行的操作(或语句或语句)组成组成PA假假真真重重复复结结构构183.3 程序设计语言3.3.3 程序设计语言程序设计语言 处理系统处理系统193.3 程序设计语言程序设计语言的翻译程序程

18、序设计语言的翻译程序n把甲语言编写的程序翻译为等价的乙语言编写的程序。把甲语言编写的程序翻译为等价的乙语言编写的程序。其中甲语言程序称为源程序，乙语言程序称为目标程序其中甲语言程序称为源程序，乙语言程序称为目标程序翻译程序翻译程序源程序源程序目标程序目标程序n常用的有下列几种：常用的有下列几种：汇编程序汇编程序(汇编器汇编器)汇编语言汇编语言源程序源程序机器语言机器语言目标程序目标程序编译程序编译程序(编译器编译器)高级语言高级语言源程序源程序机器语言或汇编机器语言或汇编语言目标程序语言目标程序解释程序解释程序(解释器解释器)高级语言高级语言源程序源程序边解释边执行，边解释边执行，不产生目标程

19、序不产生目标程序203.3 程序设计语言编译程序与解释程序的区别编译程序与解释程序的区别n解释：解释器直接解释并且执行源语言程序，不解释：解释器直接解释并且执行源语言程序，不产生目标程序（相当于产生目标程序（相当于“口译口译”）n编译：把源程序编译为机器语言目标程序后，再编译：把源程序编译为机器语言目标程序后，再由计算机运行（相当于由计算机运行（相当于“笔译笔译”）源程序源程序目标程序目标程序编译器编译器计算机计算机编译方式编译方式计算机计算机源程序源程序解释器解释器解释方式解释方式BASIC、Visual Basic、VBScript、Java、JavaScript等都是解释执行的等都是解释

20、执行的语言语言 C、C+等都是等都是需要编译的语言需要编译的语言 213.3 程序设计语言编译程序的处理过程编译程序的处理过程源程序源程序目标程序目标程序可执行代码可执行代码程序库程序库编译程序编译程序链接程序链接程序.c.h.obj.exe 1.编辑编辑 2.编译编译 3.链接链接 4.运行运行223.3 程序设计语言3.3.4 常用程序设计语言常用程序设计语言介绍介绍233.3 程序设计语言FORTRAN语言语言 nFORTRAN是是FORmula TRANslation （公式翻（公式翻译）的缩写词，它是一种译）的缩写词，它是一种主要用于数值计算的面主要用于数值计算的面向过程的程序设计语

21、言向过程的程序设计语言。FORTRAN语言的特点语言的特点是接近数学公式，简单易用是接近数学公式，简单易用 n目前最新的国际标准是目前最新的国际标准是FORTRAN2003 243.3 程序设计语言BASIC和和Visual Basic语言语言 nBASIC语言的特点是简单易学语言的特点是简单易学nVisual BASIC(VB)语言是微软公司基于语言是微软公司基于BASIC发展而来的一种程序设计语言，特点是：发展而来的一种程序设计语言，特点是：n是一种可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式是一种可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言的结构化高级程序设计语言n具有高效率、简单易学及功能强大的特点具有高效率、简单易学及功能强大的特点n可以高效、快速地开发可以高效、快速地开发Windows 环境下功能强大、环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件图形界面丰富的应用软件 253.3 程序设计语言Java语言语言 n由由SUN Microsyst