Lesson 09 - Programming Languages.md

Lesson 09 - Programming Languages and Compilers

介绍了现代高级程序设计语言出现的原因以及什么是编译器

汇编语言（Assembly Language）

学了上节课就知道，机器语言太离谱，一堆比特的堆叠，一点也不直观。

汇编语言使用一些助记符代表Op-code，用一些可命名的变量代表一些内存地址，于是变得更加可读啦！但是这个电脑读不懂，电脑只读得懂机器语言，所以我们需要一个翻译官：Assembler（汇编程序）。每次我们需要运行一些汇编语言的时候，我们就用它来帮我们把它变成机器语言。

高级语言（High-Level Languages）

改变了原语（primitives），提高了抽象程度的水平

高级语言：FORTRAN，COBOL，C，Pascal，Ada，Java...

Compiler 编译器

一个程序，输入是高级语言的程序，输出的相应的机器语言代码

它可以将高级程序语言翻译为相应的机器语言，让计算机可以执行它

Interpreter 解释器

不是一次性翻译完，读一条翻译一条执行一条

Java

先翻译为Java bytecode，这个是用于给JVM（Java Virtual Machine）看的

JVM之后会编译或解释这些bytecode并执行它们

编写一次，就可到处运行

编程语言概念

• 分为三类：

  • 声明语句

  • 操作语句

  • 注释

• 变量（Variable）：存储数据，可以改变

• 数据类型（Data Type）：规定一个数据的存储的范围

• 常量（Constants）：不变的数据

• 直接量（Literal）：直接在程序中出现的量

• 表达式（Expressions）：

  • 算数（Arithmetic）：(a + b * c) / d - e
  • 逻辑（Logic）：a > b
    • 关系操作符：> < >= <= == != (or <> or /=)

几种基本的语句

顺序执行、条件分支和循环

• 赋值（Assignment）：改变变量内的数据 （:=），如Z := X + Y

  • 左边是变量名，右边可以是一个数值，也可以是一个算术或逻辑表达式

• 顺序执行（Sequence）

• 判断（If statement）

  • ppt中的红字是保留字，这些单词不可以用作变量名

• 循环（While statement）

重要的概念：

• 子程序（Subprograms）
  • Void subprograms (procedures) 过程
  • Value-returning subprograms (functions) 函数
  • Parameters 参数
    • Formal parameters：形式参数，子程序内进行操作时使用的变量
    • Actual parameters：实际参数，调用子程序时外部程序传入的变量
  • 数据传递方式
    • Calling (Passing) by value 传值
    • Calling (Passing) by reference 传引用地址

编译（Compilation）

定义：从一种表示语言转换为另一种表示语言的过程

三个阶段：

1. Lexical analysis 字句分析：断成一个个的词（token）
2. Parsing 翻译：得到parse tree （文法树）
3. Code generation 代码生成：根据parse tree生成代码

Important Programming Languages

C

• 第一个系统程序设计语言
• 最有效
• 最广泛被应用（Unix操作系统）
• 最容易掌握
• 最“不可靠”（因为有很多不安全的操作（直接操作内存））

Ada

• Ada 83 世界上第一种编程语言
• Boeing 777 99%的代码都是用Ada写的
• 以Ada Lovelace的名字命名，她是世界上第一个程序员

C++

• C的后继，更加安全
• 引入了面向对象

Java

• C++的后继
• 移除了一些C++的复杂的操作使其更加鲁棒

除此之外，还有LISP、Scheme和SPARK（Ada的子集）

Python

• 简单、容易使用