長沙市南雅中學(xué) 鄧宇昂

計(jì)算機(jī)語言發(fā)展探析

長沙市南雅中學(xué) 鄧宇昂

計(jì)算機(jī)語言作為人機(jī)交互的重要工具，在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上具有舉足輕重的地位。然而計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展與自然語言的發(fā)展一樣，經(jīng)歷了幾個不同的時期，也有許多計(jì)算機(jī)語言被時代所拋棄。本文著重探究計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展歷程，并希望通過對發(fā)展歷程的回顧，對未來的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測。

計(jì)算機(jī)；編程語言；發(fā)展趨勢；

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)語言自身也在迅速發(fā)展。但計(jì)算機(jī)在實(shí)際運(yùn)用中面臨越來越復(fù)雜多樣的問題，并不是依靠計(jì)算機(jī)語言在種類和數(shù)量上的擴(kuò)張就可以完全滿足的。軟件的開發(fā)、應(yīng)用陷入危機(jī)狀態(tài)。開發(fā)具有更強(qiáng)符號處理功能的智能機(jī)，程序語言的發(fā)展產(chǎn)生新飛躍顯得特別重要。因此，探討計(jì)算機(jī)語言發(fā)展的歷史，并在其中尋找規(guī)律性的東西，對于當(dāng)前的科技工作者來說，是一項(xiàng)艱苦而有意義的工作。

1. 計(jì)算機(jī)語言的起源

1.1 計(jì)算機(jī)語言的作用

計(jì)算機(jī)程序語言，是用來描述和實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程的有規(guī)則的人工語言符號系統(tǒng)。它有相對于自然語言更強(qiáng)的精確性和適應(yīng)性，用戶通過程序設(shè)計(jì)語言，把科學(xué)問題翻譯成解法，輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算，代替部分人力不及的復(fù)雜危險的工作，從而節(jié)省了人力、物力。從另一方面講，目前計(jì)算機(jī)硬件所從事的是一些繁瑣單調(diào)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，僅限于描述性和斷定性的工作，控制功能較簡單機(jī)械，如果程序語言與計(jì)算機(jī)硬件及相關(guān)軟件結(jié)合的話，就能進(jìn)行有效的信息處理，提高處理問題的能力。

1.2 計(jì)算機(jī)語言發(fā)展的初級階段

第一代計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言也稱機(jī)器語言。人們從CPU指令系統(tǒng)中，挑選出由0和1序列組成的二進(jìn)制機(jī)器代碼，編成指令序列，由計(jì)算機(jī)去理解和執(zhí)行。但是，機(jī)器語言序列太長，難記，又不直觀，難理解，程序生產(chǎn)效率低，任務(wù)繁重，限制了計(jì)算機(jī)的推廣使用。為了減輕編程的勞動強(qiáng)度，人們發(fā)明第二代計(jì)算機(jī)程序語言，也稱匯編語言。它用助記符號來表示機(jī)器指令的操作符和操作數(shù)，經(jīng)過一個匯編程序?qū)⒅噶钪饌€翻譯成相應(yīng)的機(jī)器指令后才能執(zhí)行。從而使得人們不必花更多精力去記憶和查詢機(jī)器代碼地址，生產(chǎn)效率質(zhì)量都有顯著提高。但是，匯編語言指令不能被計(jì)算機(jī)直接識別、理解和執(zhí)行，編程強(qiáng)度仍很大，要熟悉計(jì)算機(jī)內(nèi)部具體構(gòu)造和熟記機(jī)器指令，這嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)的普及與推廣。

2.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)語言

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)語言建立在第一代計(jì)算機(jī)語言的基礎(chǔ)上，在便捷易學(xué)等方面都有了極大的提升，也為計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展提供了良好的環(huán)境。下面本文將介紹兩種主流程序設(shè)計(jì)語言與一種流行的語言，希望通過對這三種語言的分析得出未來的發(fā)展趨勢。

2.1 C語言

C語言是一門結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，由三種基本結(jié)構(gòu)組成：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。C語言是一門“面向過程”的程序設(shè)計(jì)語言，用C語言編寫程序解決問題的過程可以看作是對問題所包含數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的過程。用公式表達(dá)即為“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”，即先完成組織并存儲要加工處理的數(shù)據(jù)問題；再用語句對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。C語言在很多方面繼承和發(fā)揚(yáng)了許多高級程序設(shè)計(jì)語言的特色，它提供了標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，允許用戶編寫自定義函數(shù)，通過函數(shù)之間不同層次的調(diào)用滿足自身的需要，移植性好；它提供了算術(shù)、賦值、關(guān)系、邏輯等運(yùn)算，處理能力強(qiáng)；三種基本結(jié)構(gòu)使得程序結(jié)構(gòu)整齊精練；語句簡練，書寫靈活，運(yùn)行效率高，既可用來開發(fā)大型系統(tǒng)軟件，還可開發(fā)應(yīng)用軟件，具有強(qiáng)大的生命力。但是，由于指針的引入，在一定意義下影響到操作的安全性，運(yùn)算符多，優(yōu)先級復(fù)雜，對初學(xué)者造成了巨大的困難。

但總的來說，C語言作為廣泛使用的一種高級計(jì)算機(jī)語言，被程序員大量使用，在計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展史上也有著舉足輕重的地位，可以說沒有C語言就沒有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)語言。

2.2 J a v a語言

Java是1995年推出的一種典型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，主要應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、個人PC、數(shù)據(jù)中心、游戲控制臺、科學(xué)超級計(jì)算機(jī)。Java是面向網(wǎng)絡(luò)，通過它所提供的類庫，可以處理TCP/IP協(xié)議，可以通過URL地址在網(wǎng)絡(luò)上訪問其它對象，能較方便地與其他計(jì)算結(jié)點(diǎn)協(xié)同工作。Java程序語言需要經(jīng)過編譯和解釋兩個過程后才能被電腦執(zhí)行，它需要一個虛擬機(jī)作為機(jī)器與編譯程序之間的連接者，這個虛擬機(jī)是想象中的機(jī)器，它的實(shí)現(xiàn)需要通過在現(xiàn)實(shí)中的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行軟件模擬，即Java源程序經(jīng)過編譯器編譯后變成虛擬機(jī)能夠理解的字節(jié)碼，虛擬機(jī)對字節(jié)碼進(jìn)行解釋，虛擬機(jī)將字節(jié)碼發(fā)送給解釋器，解釋器將其翻譯成特定機(jī)器能夠理解的機(jī)器碼，然后進(jìn)行運(yùn)行。

Java的誕生是對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模式的挑戰(zhàn)，對計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)業(yè)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。目前，各種風(fēng)格、各種類型的程序設(shè)計(jì)語言都在發(fā)展，其中以面向?qū)ο笳Z言的發(fā)展最為迅速。但是，面向?qū)ο笳Z言不能解決所有問題，它們也應(yīng)吸收其它風(fēng)格的語言的長處，成為以面向?qū)ο鬄橹鳌⒓骖櫰渌L(fēng)格的新型語言。

2.3 P y t h o n語言

Python是一種解釋型、面向?qū)ο蟆討B(tài)語義、語法優(yōu)美的腳本語言，它支持現(xiàn)有的各種主流操作系統(tǒng)，它的源程序和二進(jìn)制代碼可以免費(fèi)獲得。Python語言本身只提供了一個編程語言所需功能的最小內(nèi)核，其他許多豐富的功能都由擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)。由于在設(shè)計(jì)時就考慮了擴(kuò)展性，可以很方便地用C或者C++編寫Python的擴(kuò)展模塊以添加新的功能，或者把Python解釋器自身嵌入到其他程序內(nèi)部。正因?yàn)橛幸陨咸攸c(diǎn)，Python特別適用于混合語言編程開發(fā)。程序員可以充分利用腳本語言和系統(tǒng)編程語言兩者的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到提高開發(fā)效率，增強(qiáng)程序的靈活性和交互性的目的。

Python語言近年來異軍突起，因其書寫方便、易學(xué)、語言簡練等特性，受到諸多程序員的喜愛，這可以大大降低程序設(shè)計(jì)的時間，讓程序員從大量的代碼中解脫出來。然而Python的不足之處在與不能編寫操作系統(tǒng)，但這點(diǎn)局限并非十分重要，因?yàn)楹苌儆腥诵枰戄^為基層的操作系統(tǒng)。

2.4 J a v a和C的幾點(diǎn)區(qū)別

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)語言也在不斷進(jìn)步，上述幾類主流語言既有聯(lián)系，又有區(qū)別。以經(jīng)典的C和Java為例，Java的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)信息交換的重要里程碑，對Internet的應(yīng)用有很大的促進(jìn)作用。和C語言相比，各有特點(diǎn)。其中很重要的一點(diǎn)是兩種語言的簡潔性，倘若一個程序需要用C寫1000行代碼，用Java語言100行就可以解決，這為程序員節(jié)省了大量的時間。這些高級程序之間，還存在很多細(xì)微的區(qū)別，其功能與應(yīng)用有待于進(jìn)一步的探討。

3.對未來的展望

縱觀計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展歷史，我們可以看出語句的簡練是一個非常重要的方向，所以未來計(jì)算機(jī)語言一定會朝著更加偏向自然語言的方向發(fā)展。近年來，語音識別技術(shù)的發(fā)展也給計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展帶來了新希望，可以預(yù)測，在未來，大量的程序不需要專業(yè)的程序員編寫，用戶只需用語言表達(dá)出個人的需求，計(jì)算機(jī)將自動對自然語言進(jìn)行識別，再將自然語言編譯為計(jì)算機(jī)是別的機(jī)器碼，最后完成程序設(shè)計(jì)工作。

自計(jì)算機(jī)問世起，人們一直致力于研制更好的程序設(shè)計(jì)語言，數(shù)量在不斷激增。隨著技術(shù)的發(fā)展，還會有新風(fēng)格語言的出現(xiàn)，但機(jī)器語言的發(fā)展一定是朝著自然語言的方向，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的作用就是為人類服務(wù)，一切發(fā)展也應(yīng)以適應(yīng)人類習(xí)慣為目標(biāo)。也只有這樣，計(jì)算機(jī)才會更便捷地為我們提供服務(wù)，才會為世界的發(fā)展提供新動力。

[1]范華,秦茂玲,張?。敢旵程序設(shè)計(jì)語言[J]．計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2008(6)：64-66．

[2]陳斌．淺析Java語言程序設(shè)計(jì)[J]．信息技術(shù),2012(9)：9．

[3]羅霄,任勇,山秀明．基于Python的混合語言編程及其實(shí)現(xiàn)[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2004(12)：17-18,112．

鄧宇昂，男，湖南省長沙市南雅中學(xué)。