计算机网络中程序设计语言的发展经历哪几个过程

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程序设计语言的发展经历了机器语言、汇编语言、高级语言和非过程化语言4个过程。从发展历程来看,程序设计语言可以分为4代:第一代机器语言、第二代汇编语言、第三代高级语言、第四代非过程化语言。

程序设计语言是用于书写计算机程序的语言。语言的基础是一组记号和一组规则。根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中,这些记号串就是程序。程序设计语言有3个方面的因素,即语法、语义和语用。语法表示程序的结构或形式,亦即表示构成语言的各个记号之间的组合规律,但不涉及这些记号的特定含义,也不涉及使用者。语义表示程序的含义,亦即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义,但不涉及使用者。

程序设计语言的发展经历了机器语言、汇编语言、高级语言和非过程化语言4个阶段。

自20世纪60年代以来,世界上公布的程序设计语言已有上千种之多,但是只有很小一部分得到了广泛的应用。从发展历程来看,程序设计语言可以分为 4 代。

第一代机器语言

机器语言是由二进制 0、1 代码指令构成,不同的 CPU 具有不同的指令系统。机器语言程序难编写、难修改、难维护,需要用户直接对存储空间进行分配,编程效率极低。这种语言已经被渐渐淘汰了。

第二代汇编语言

汇编语言指令是机器指令的符号化,与机器指令存在着直接的对应关系,所以汇编语言同样存在着难学难用、容易出错、维护困难等缺点。但是汇编语言也有自己的优点:可直接访问系统接口,汇编程序翻译成的机器语言程序的效率高。 从软件工程角度来看,只有在高级语言不能满足设计要求,或不具备支持某种特定功能的技术性能(如特殊的输入输出)时,汇编语言才被使用。

第三代高级语言

高级语言是面向用户的、基本上独立于计算机种类和结构的语言。其最大的优点是:形式上接近于算术语言和自然语言,概念上接近于人们通常使用的概念。高级语言的一个命令可以代替几条、几十条甚至几百条汇编语言的指令。因此,高级语言易学易用,通用性强,应用广泛。高级语言种类繁多,可以从应用特点和对客观系统的描述两个方面对其进一步分类。

一、从应用角度分类

从应用角度来看,高级语言可以分为基础语言、结构化语言和专用语言。

(1) 基础语言

基础语言也称通用语言。它历史悠久,流传很广,有大量的已开发的软件库,拥有众多的用户, 为人们所熟悉和接受。 属于这类语言的有 FORTRAN、COBOL、BASIC、ALGOL等。FORTRAN 语言是国际上广为流行、也是使用得最早的一种高级语言,从 20 世纪90 年代起,在工程与科学计算中一直占有重要地位,备受科技人员的欢迎。BASIC 语言是在 20 世纪 60 年代初为适应分时系统而研制的一种交互式语言,可用于一般的数值计算与事务处理。BASIC 语言结构简单,易学易用,并且具有交互能力,成为许多初学者学习程序设计的入门语言。

(2) 结构化语言

20 世纪 70 年代以来,结构化程序设计和软件工程的思想日益为人们所接受和欣赏。在它们的影响下,先后出现了一些很有影响的结构化语言,这些结构化语言直接支持结构化的控制结构,具有很强的过程结构和数据结构能力。PASCAL、C、Ada 语言就是它们的突出代表。

PASCAL 语言是第一个系统地体现结构化程序设计概念的现代高级语言,软件开发的最初目标是把它作为结构化程序设计的教学工具。由于它模块清晰、控制结构完备、有丰富的数据类型和数据结构、语言表达能力强、移植容易,不仅被国内外许多高等院校定为教学语言,而且在科学计算、数据处理及系统软件开发中都有较广泛的应用。

C 语言功能丰富,表达能力强,有丰富的运算符和数据类型,使用灵活方便,应用面广,移植能力强,编译质量高,目标程序效率高,具有高级语言的优点。同时,C 语言还具有低级语言的许多特点,如允许直接访问物理地址,能进行位操作,能实现汇编语言的大部分功能,可以直接对硬件进行操作等。用 C 语言编译程序产生的目标程序,其质量可以与汇编语言产生的目标程序相媲美,具有“可移植的汇编语言”的美称,成为编写应用软件、操作系统和编译程序的重要语言之一。

(3) 专用语言

是为某种特殊应用而专门设计的语言,通常具有特殊的语法形式。一般来说,这种语言的应用范围狭窄,移植性和可维护性不如结构化程序设计语言。随着时间的发展,被使用的专业语言已有数百种,应用比较广泛的有 APL 语言、Forth 语言、LISP 语言。

二、从客观系统的描述分类

从描述客观系统来看,程序设计语言可以分为面向过程语言和面向对象语言。

(1) 面向过程语言

以“数据结构+算法”程序设计范式构成的程序设计语言,称为面向过程语言。前面介绍的程序设计语言大多为面向过程语言。

(2) 面向对象语言

以“对象+消息”程序设计范式构成的程序设计语言,称为面向对象语言。比较流行的面向对象语言有 Delphi、Visual Basic、Java、C++等。

Delphi 语言具有可视化开发环境 , 提供面向对象的编程方法,可以设计各种具有Windows 内格的应用程序(如数据库应用系统、通信软件和三维虚拟现实等),也可以开发多媒体应用系统。

Visual Basic 语言简称 VB,是为开发应用程序而提供的开发环境与工具。它具有很好的图形用户界面,采用面向对象和事件驱动的新机制,把过程化和结构化编程集合在一起。它在应用程序开发中的图形化构思,无需编写任何程序,就可以方便地创建应用程序界面,且与 Windows 界面非常相似,甚至是一致的。

Java 语言是一种面向对象的、不依赖于特定平台的程序设计语言,简单、可靠、可编译、可扩展、多线程、结构中立、类型显示说明、动态存储管理、易于理解,是一种理想的、用于开发 Internet 应用软件的程序设计语言。

第四代非过程化语言

4GL 是非过程化语言,编码时只需说明“做什么”,不需描述算法细节。

数据库查询和应用程序生成器是 4GL 的两个典型应用。用户可以用数据库查询语言(SQL)对数据库中的信息进行复杂的操作。 用户只需将要查找的内容在什么地方、 据什么 根条件进行查找等信息告诉 SQL,SQL 将自动完成查找过程。应用程序生成器则是根据用户的需求“自动生成”满足需求的高级语言程序。真正的第四代程序设计语言应该说还没有出现。所谓的第四代语言大多是指基于某种语言环境上具有 4GL 特征的软件工具产品, System Z、如PowerBuilder、FOCUS 等。第四代程序设计语言是面向应用,为最终用户设计的一类程序设计语言。它具有缩短应用开发过程、降低维护代价、最大限度地减少调试过程中出现的问题以及对用户友好等优点。

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