程序设计基础讲义（三）.doc

程序设计语言简述 计算机是无知觉无生命的机器，它能为人们工作就是因为让它执行相应程序，程序规定了需要执行的动作和动作的执行顺序。编制程序的工作就是程序设计（programming）。程序的表达手段就是程序设计语言。 3.1高级程序设计语言的实现 从程序设计语言的发展可以看到，计算机只能根据机器语言指令来执行程序，高级语言程序必须通过翻译变成机器语言程序，这个工作一般是由翻译程序自动完成的。把一种语言翻译成另一种语言的程序叫做翻译器。把高级语言程序翻译成机器语言程序一般有两种做法：编译和解释，相应的翻译工具也分别叫做编译程序和解释程序。 3.1.1编译程序的工作原理 一个高级语言程序当采用编译程序处理时，输入到编译程序的高级语言源程序经编译后得到目标码程序，但目标代码还不能立即装入机器执行，因为一般情况下它是不够完整的。 所以，编译后得到的目标模块还需进行连接。连接程序找出需要连接的外部模块并到模块库中找出被调用的模块，调入内存并连接到目标模块上，形成可执行程序。 执行时，把可执行程序加载到内存中合适的位置(此时得到的是内存中的绝对地址)，就可执行了。 编译 连接 执行 程序的编译与执行 编译型语言由于可进行优化(有的编译程序可作多次优化)，目标码效率很高，是目前软件实现的主要方式。常见的程序设计语言，如C／C++、Pascal、Ada、Fortran等都是编译型语言。用这些语言编写的源程序，都需要进行编译、连接，才能生成可执行程序。这对于大型程序、系统程序、频繁使用的支持程序来说是十分有利的。 3.1.2高级语言程序的解释执行 解释执行需要有一个解释程序，它将源代码程序逐句读入，通过一边分析源程序一边执行程序。 解释器不大，工作空间也不大，能根据程序执行情况决定下一步做什么（人工智能经常是这样的）是它的优点，不过，解释执行难于优化、效率较低，这是该类语言的致命缺点。 3.2 高级程序设计语言的基本特征 计算机程序的基本构成要素有常量、变量、表达式、语句和函数等。 3.2.1常量、变量、表达式 程序是用来处理数据的，因此，数据是程序的重要组成部分。 常量 所谓常量是指在程序运行过程中其值始终不发生变化，通常就是固定的数值或字符串。 变量 变量是指在程序运行过程中其值可以发生变化的量。在程序设计语言中，变量也可以用指定的名字来代表，换句话说，变量由两部分组成：变量的“标识符”（又称“名字”），以及变量的“内容”（又称“值”）。变量的内容在程序运行过程中是可以变化的。 变量在使用前需要首先进行定义。因为变量代表不同的值，所以在定义时只说明类型就可以了，数据类别指明了保存在变量中的数据的类别。 表达式 表达式是常量、变量、函数调用或者由它们和运算符组成的序列。 3.2.2语句和函数 一个程序的主体是由语句组成的，语句是构成程序的基本单位，语句决定了如何对数据进行处理并且根据运算结果决定程序执行下一步的语句。在高级程序设计语言中语句分两大类：可执行语句和说明语句。 可执行语句是指那些在执行时，要完成特定的操作（或动作），并且在可执行程序中构成执行序列的语句。例如赋值语句、结构控制语句、输入输出语句都是可执行语句。 说明语句，也称为非执行语句或不可执行语句，不是程序执行序列的部分。它们只是用来描述某些对象（如数据、子程序等）的特征，将这些有关的信息通知编译系统，使编译系统在编译源程序时，按照所给的信息对对象作相应的处理。 赋值语句 变量可以在使用过程中予以赋值。赋值是用一个等号来连接一个变量名和一个值。变量名写在等号的左侧，欲赋给变量的值写在等号的右侧，表示将值赋给变量，此时等号称为赋值符号。 输入输出语句 输入输出语句在某些高级语言中有定义，有的则没有，如C语言，是通过输入和输出函数来完成。 程序中的一条语句对应着计算机的一条命令（用一条或多条指令来实现）。一个赋值语句就是一条赋值命令。程序就是有多个语句组成的序列，但由于程序并不是简单的顺序执行，常常要根据判断转到不同的地方运行或在一定的部位重复运行，因此，在程序语言里还要有一些控制结构语句，以便对程序的走向实施控制。因此，语句的主要作用就是对程序进行控制，控制语句是语言中的主要部分。 程序的控制结构语句 程序约定自上向下自左向右地执行，也就是顺序地执行语句(或表达式)。如果只能这样，计算机无异于计算器。计算机之所以能自动计算，就是因为它能通过判断将程序转到应该执行的地方。人们就是通过巧妙地安排控制转移，使计算机实施算法。 控制语句的数量不算多，很容易就记住了。控制语句可以分为下面几类： ● 选择控制语句； ● 循环控制语句； ● 转移控制语句； ● 子程序调用和返回语句