【正文】 執(zhí)行的 可執(zhí)行檔 (Excutable), 編譯後的產(chǎn)物稱為 目的碼 (Object Code) 或 目的檔 (Object File)。編譯程式也是如此 , 編譯時(shí)會(huì)花一點(diǎn)時(shí)間 ,一旦編譯完成 , 往後隨時(shí)都可執(zhí)行程式。 ?將文章一次翻譯好 , 往後不論何時(shí)或何人需要閱讀 , 都不需要再重新翻譯 ,就可以直接閱讀翻譯好的版本。 30 第三代：高階語(yǔ)言 ?編譯 ?函式庫(kù) ?直譯 ?程式語(yǔ)言種類與執(zhí)行方式的關(guān)係 31 編譯 ?所謂編譯的方式 , 是先將整個(gè)程式從頭到尾讀完 , 然後將其內(nèi)容轉(zhuǎn)換成電腦所認(rèn)識(shí)的機(jī)器碼。 ?高階語(yǔ)言寫成的程式 , 和組合語(yǔ)言一樣需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)譯的動(dòng)作 , 才能變成電腦認(rèn)得的機(jī)器語(yǔ)言並執(zhí)行之。 29 第三代：高階語(yǔ)言 ?雖然寫程式的門檻降低 , 但也連帶使程式的執(zhí)行效能下降：一般而言 , 同樣的程式 , 用高階語(yǔ)言撰寫者 , 其執(zhí)行效能會(huì)比以組合語(yǔ)言撰寫者差。每種程式語(yǔ)言因功能各有不同 , 所以都有不同的關(guān)鍵字或保留字 , 而且通常都會(huì)取與該英文單字同樣的意思 , 例如很多語(yǔ)言都有 IF 這個(gè)關(guān)鍵字 , 表示『如果 ...』 , 透過(guò)它就能設(shè)計(jì)出『如果買的商品超過(guò) 5 件都打 8 折 ...』這類的程式。 26 第三代：高階語(yǔ)言 27 第三代：高階語(yǔ)言 ?圖 156 中的 BASIC 程式做的事很簡(jiǎn)單：請(qǐng)使用者輸入姓名和年齡 , 再將使用者是幾歲用英文輸出到螢?zāi)簧稀? 25 第三代：高階語(yǔ)言 ?高階語(yǔ)言與低階語(yǔ)言之間最明顯的差異 , 在於高階語(yǔ)言多是以近似英語(yǔ)的語(yǔ)法來(lái)撰寫 , 因此學(xué)習(xí)的難度降低 , 寫來(lái)也較不容易出錯(cuò)。 ?第一個(gè)被廣泛使用的高階語(yǔ)言為 1950 年代所開(kāi)發(fā)出來(lái)的 Fortran (Formula Translator) 語(yǔ)言 , 此後更多的語(yǔ)言如 COBOL 、 BASIC、Pascal 、 C ... 等等就如雨後春筍般地出現(xiàn)。 23 1523 第三代：高階語(yǔ)言 ?不論是機(jī)器語(yǔ)言還是組合語(yǔ)言 , 對(duì)於程式的描述都是以電腦所能進(jìn)行的最基本動(dòng)作為步驟 , 因此這兩種語(yǔ)言被稱為 低階語(yǔ)言 。此外 , 以組合語(yǔ)言撰寫程式還有下列缺點(diǎn)： 22 第二代：組合語(yǔ)言 ?因?yàn)槭褂玫闹鷳洿a仍是代表微處理器的指令 , 也就是要以微處理器的角度來(lái)思考問(wèn)題 , 開(kāi)發(fā)程式仍相當(dāng)不便。 20 第二代：組合語(yǔ)言 21 第二代：組合語(yǔ)言 ?然而要充份認(rèn)識(shí)微處理器架構(gòu)、電腦硬體架構(gòu)後才能開(kāi)始寫程式 , 就好像要求我們要先瞭解引擎結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)之後才能學(xué)開(kāi)車；要先認(rèn)識(shí)無(wú)線電原理及語(yǔ)音轉(zhuǎn)換成無(wú)線電的編碼方式才能用手機(jī)打電話：這將對(duì)汽車、行動(dòng)電話的推廣有莫大的阻礙。 19 第二代：組合語(yǔ)言 ?雖然用助憶碼來(lái)代替原本的數(shù)字程式碼已改善原本用機(jī)器碼寫程式的諸多不便及容易出錯(cuò)等缺失 , 但用組合語(yǔ)言寫程式仍有一大缺點(diǎn)：程式設(shè)計(jì)者必頇對(duì)微處理器架構(gòu)、電腦硬體架構(gòu)要有充份的認(rèn)識(shí)。 17 第二代：組合語(yǔ)言 18 第二代：組合語(yǔ)言 ?組合語(yǔ)言程式必頇轉(zhuǎn)換成微處理器真的看得懂的機(jī)器語(yǔ)言碼 , 才能讓電腦執(zhí)行。 16 1522 第二代：組合語(yǔ)言 ?由於使用以 0、 1 組合成的機(jī)器語(yǔ)言來(lái)撰寫程式實(shí)在太不方便 , 因此人們就想到將這些機(jī)器碼都代換成較方便學(xué)習(xí)、記憶的助憶碼 (Mnemonic), 也就是組合語(yǔ)言 (Assembly Language)。『碼』就是由英文字 Code 翻譯而來(lái) , 其原意是指機(jī)器語(yǔ)言的數(shù)字碼。所以人們就開(kāi)始思考如何能以更友善的方式來(lái)撰寫程式。 14 第一代：機(jī)器語(yǔ)言 ?任何一個(gè)人都可以看得出來(lái) , 這種以數(shù)字表達(dá)的語(yǔ)言並不適合人閱讀。 CPU 只能接受一組預(yù)先定義好的指令 , 而且這些指令其實(shí)都只是做一些非?；镜挠?jì)算或控制動(dòng)作 , 所以要讓電腦做一項(xiàng)簡(jiǎn)單的動(dòng)作 , 可能需要數(shù)個(gè)指令才能完成。 11 第一代：機(jī)器語(yǔ)言 ?那麼當(dāng)我們要命令這個(gè)機(jī)器人往前走三步、再往右走三步時(shí) , 就必頇下達(dá)『 0003000』的指令 , 當(dāng)電腦看到這一串?dāng)?shù)字後 , 就會(huì)依照每個(gè)數(shù)字所代表的意義做出指定的動(dòng)作： 12 第一代：機(jī)器語(yǔ)言 ?相信大家都會(huì)發(fā)現(xiàn) , 用數(shù)字來(lái)控制機(jī)器人會(huì)相當(dāng)辛苦 , 因?yàn)槲覀兊孟仁煊浢總€(gè)數(shù)字所代表的動(dòng)作 , 然後還要能將一連串?dāng)?shù)字組合起來(lái) , 以表達(dá)我們要機(jī)器人做的工作。所謂的機(jī)器語(yǔ)言 , 其實(shí)是以特定的數(shù)字來(lái)表示電腦所能進(jìn)行的各個(gè)動(dòng)作 , 我們稱這些數(shù)字為 機(jī)器碼 (Machine Code) 或機(jī)器語(yǔ)言。她的成就使得後人稱她為第一位電腦程式設(shè)計(jì)師 , 而美國(guó)國(guó)防部也在 1980 年 , 將他們開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的程式語(yǔ)言正式命名為 Ada 語(yǔ)言以茲紀(jì)念。 ?當(dāng)時(shí)有一位義大利機(jī)械學(xué)者 Luigi Federico Menebrea 以法文發(fā)表了一篇描述分析機(jī)功能及理論的論文 , 而 Charles Babbage 則請(qǐng)與他合作的 Ada Lovelace 女士 (Augusta Ada King, Lovelace 女伯爵 , 一般簡(jiǎn)稱 Ada Lovelace, 著名英國(guó)詵人拜倫的女兒 ) 將此文章翻譯成英文。程式語(yǔ)言最簡(jiǎn)略的分類方式 , 就是將它們依『抽象化』的程度分成 高階語(yǔ)言 (HighLevel Language)、 低階語(yǔ)言 (LowLevel Language)兩類： 5 程式語(yǔ)言的發(fā)展 ?以下我們就簡(jiǎn)單介紹這幾類不同的語(yǔ)言及其發(fā)展過(guò)程。以下我們進(jìn)一步來(lái)瞭解為什麼會(huì)有這麼多種不同的程式語(yǔ)言 , 以及其間的差異。 3 何謂程式語(yǔ)言 ?電腦是用來(lái)幫助人們解決問(wèn)題的 , 而電腦硬體要能幫我們解決問(wèn)題 , 就必頇有程式 (軟體 ) 告訴電腦要做什麼事。 第 15章程式語(yǔ)言 本堂課重點(diǎn) ? 151 何謂程式語(yǔ)言 ? 152 程式語(yǔ)言的發(fā)展 ? 153 程式語(yǔ)言的類型 ? 154 著名的程式語(yǔ)言簡(jiǎn)介 ? 155 程式的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程 2 151 何謂程式語(yǔ)言 ?身為電腦使用者 , 我們常會(huì)說(shuō)：『用 xx 程式來(lái)做 yy 事情。著作權(quán)所有 169。 旗標(biāo)出版股份有限公司 本著作含書(shū)附光碟之內(nèi)容 (不含 GPL 軟體 )，僅授權(quán)合法持有本書(shū)之讀者（包含個(gè)人及法人）非商業(yè)用途之使用，切勿置放在網(wǎng)路上播放或供人下載，除此之外，未經(jīng)授權(quán)不得將全部或局部?jī)?nèi)容以任何形式重製、轉(zhuǎn)載、散佈或以其他任何形式、基於任何目的加以利用?！贿@麼多能做不同事情、發(fā)揮不同功效的應(yīng)用程式是如何產(chǎn)生的呢？簡(jiǎn)單的說(shuō) , 是程式設(shè)計(jì)人員 (Programmer) 用 程式語(yǔ)言 (Programming Language)所寫出來(lái)的。所以程式語(yǔ)言可說(shuō)是人控制電腦如何做事的一種語(yǔ)言 , 而為了符合不同的需求、解決不同類型的問(wèn)題 , 也使資訊界出現(xiàn)各種不同的程式語(yǔ)言 , 例如一般人可能都曾聽(tīng)過(guò)的組合語(yǔ)言、 BASIC 、 C、 C++、Java 、 ...等等。 4 152 程式語(yǔ)言的發(fā)展 ?如果不考慮一百多年前的分析機(jī) (Analytical Engine, 參見(jiàn)第 1 章 ), 第一個(gè)程式語(yǔ)言的出現(xiàn)至今才不過(guò)半個(gè)世紀(jì)多 , 但在短短的 50 年 , 就已發(fā)展出數(shù)量多到令人眼花撩亂的程式語(yǔ)言種類。 6 程式語(yǔ)言的發(fā)展 ? 152 1第一代：機(jī)器語(yǔ)言 ? 關(guān)於程式『碼』 ? 1522 第二代：組合語(yǔ)言 ? 1523 第三代：高階語(yǔ)言 ? 1524 第四代及第五代語(yǔ)言 7 第一位程式設(shè)計(jì)師： Ada Lovelace ?第一章曾提過(guò)早在 19 世紀(jì)時(shí) , Charles Babbage 曾設(shè)計(jì)及製作號(hào)稱是第一部計(jì)算機(jī)的差分機(jī) , 當(dāng)時(shí)雖未完成 , 但 Charles Babbage 又著手設(shè)計(jì)另一更複雜的分析機(jī)。 8 第一位程式設(shè)計(jì)師： Ada Lovelace ? Ada 除了翻譯外 , 還加上篇幅勝過(guò)原文的註記 (Note), 在這些註記中 , Ada 提出了許多有關(guān)程式設(shè)計(jì)的基本理念 , 甚至還寫下了如何用分析機(jī)計(jì)算『白努力數(shù)』 (Bernoulli Numbers) 的流程。 9 第一位程式設(shè)計(jì)師： Ada Lovelace 10 1521第一代：機(jī)器語(yǔ)言 ?對(duì)於電腦來(lái)說(shuō) , 它真正所懂得的語(yǔ)言只有一種 , 就是 機(jī)器語(yǔ)言 。舉例來(lái)說(shuō) , 如果把電腦比喻為一個(gè)只認(rèn)得數(shù)字命令的機(jī)器人 , 而 0 代表向前走一步、1 代表向後退一步、 2 代表往左轉(zhuǎn) 90 度、而 3 代表往右轉(zhuǎn) 90 度。 ?不過(guò)上述的機(jī)器人例子 , 其實(shí)已經(jīng)簡(jiǎn)化機(jī)器語(yǔ)言的複雜性。 13 第一代：機(jī)器語(yǔ)言 ?以目前通用於個(gè)人電腦的 x86 系列 CPU 為例 , 要讓它計(jì)算 31 這個(gè)減法計(jì)算 ,必頇先將數(shù)字 3 存到暫存器 (參見(jiàn) 221節(jié) ) 後再進(jìn)行運(yùn)