計算機語言發(fā)展探析

長沙市南雅中學(xué) 鄧宇昂

計算機語言發(fā)展探析

長沙市南雅中學(xué) 鄧宇昂

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

計算機；編程語言；發(fā)展趨勢；

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

1. 計算機語言的起源

1.1 計算機語言的作用

計算機程序語言，是用來描述和實現(xiàn)計算過程的有規(guī)則的人工語言符號系統(tǒng)。它有相對于自然語言更強的精確性和適應(yīng)性，用戶通過程序設(shè)計語言，把科學(xué)問題翻譯成解法，輸入計算機，進行運算，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，目前計算機硬件所從事的是一些繁瑣單調(diào)的算術(shù)和邏輯運算，僅限于描述性和斷定性的工作，控制功能較簡單機械，如果程序語言與計算機硬件及相關(guān)軟件結(jié)合的話，就能進行有效的信息處理，提高處理問題的能力。

1.2 計算機語言發(fā)展的初級階段

第一代計算機程序設(shè)計語言也稱機器語言。人們從CPU指令系統(tǒng)中，挑選出由0和1序列組成的二進制機器代碼，編成指令序列，由計算機去理解和執(zhí)行。但是，機器語言序列太長，難記，又不直觀，難理解，程序生產(chǎn)效率低，任務(wù)繁重，限制了計算機的推廣使用。為了減輕編程的勞動強度，人們發(fā)明第二代計算機程序語言，也稱匯編語言。它用助記符號來表示機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算機直接識別、理解和執(zhí)行，編程強度仍很大，要熟悉計算機內(nèi)部具體構(gòu)造和熟記機器指令，這嚴重影響計算機的普及與推廣。

2.現(xiàn)代計算機語言

現(xiàn)代計算機語言建立在第一代計算機語言的基礎(chǔ)上，在便捷易學(xué)等方面都有了極大的提升，也為計算機的快速發(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)進行加工處理的過程。用公式表達即為“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)進行加工處理。C語言在很多方面繼承和發(fā)揚了許多高級程序設(shè)計語言的特色，它提供了標準庫函數(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、邏輯等運算，處理能力強；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算機語言，被程序員大量使用，在計算機語言的發(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)代計算機語言。

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)超級計算機。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算結(jié)點協(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，它需要一個虛擬機作為機器與編譯程序之間的連接者，這個虛擬機是想象中的機器，它的實現(xiàn)需要通過在現(xiàn)實中的計算機上進行軟件模擬，即Java源程序經(jīng)過編譯器編譯后變成虛擬機能夠理解的字節(jié)碼，虛擬機對字節(jié)碼進行解釋，虛擬機將字節(jié)碼發(fā)送給解釋器，解釋器將其翻譯成特定機器能夠理解的機器碼，然后進行運行。

Java的誕生是對傳統(tǒng)計算機模式的挑戰(zhàn)，對計算機軟件產(chǎn)業(yè)都產(chǎn)生了深遠的影響。目前，各種風(fēng)格、各種類型的程序設(shè)計語言都在發(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?、動態(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)，它的源程序和二進制代碼可以免費獲得。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展模塊實現(xiàn)。由于在設(shè)計時就考慮了擴展性，可以很方便地用C或者C++編寫Python的擴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。正因為有以上特點，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，達到提高開發(fā)效率，增強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)，但這點局限并非十分重要，因為很少有人需要去寫較為基層的操作系統(tǒng)。

2.4 J a v a和C的幾點區(qū)別

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機語言也在不斷進步，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)是計算機信息交換的重要里程碑，對Internet的應(yīng)用有很大的促進作用。和C語言相比，各有特點。其中很重要的一點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，還存在很多細微的區(qū)別，其功能與應(yīng)用有待于進一步的探討。

3.對未來的展望

縱觀計算機語言的發(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，所以未來計算機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)展也給計算機語言的發(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出個人的需求，計算機將自動對自然語言進行識別，再將自然語言編譯為計算機是別的機器碼，最后完成程序設(shè)計工作。

自計算機問世起，人們一直致力于研制更好的程序設(shè)計語言，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)，但機器語言的發(fā)展一定是朝著自然語言的方向，因為計算機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。也只有這樣，計算機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)計語言[J]．計算機技術(shù)與發(fā)展,2008(6)：64-66．

[2]陳斌．淺析Java語言程序設(shè)計[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現(xiàn)[J]．計算機應(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)。