漫谈计算机语言

待我称王封你为后i 2022-05-27 14:15 161阅读 0赞

面对需求人员不断提出的变态需求，软件开发人员的主要工作就是将需求人员口中或文档中的**自然语言**翻译成计算机能够理解的**形式语言**。**自然语言**指的是人类的语言，比如汉语、英语等，它具有多义性（在不同的上下文中，意义是不同的），冗余性（语法错了一点 并不会让人引起误解）。而**形式语言**是用精确的数学或机器可处理的公式定义的语言，例如计算机编程语言，它的特点就是语法非常严格，并不具有多义性和冗余性。

计算机编程语言可以分为**高级语言**和**低级语言**。**高级语言**编程更加容易、维护容易，具备可移植性（一份代码可以运行在多个平台上），典型代表 ：Java、Python、C、C++、Ruby、C\#等。**低级语言**只能在某个平台上运行，不具备可移植性，比如说我们在Intel x86编写的代码，无法在PowerPC或ARM上运行，它的典型代表有机器语言和汇编语言。

高级语言中又可以分为**解释型语言（interpreting）**和**编译型语言（compiling）**。解释型语言通过解释器读入高级语言写的指令，然后解释执行，Ruby、Python、PHP都是解释型语言。编译型语言使用编译器把高级语言变成目标代码。下面举个例子来介绍解释型语言和编译型语言的区别。

sum = x*4  - y

针对上面这行代码，计算机首先要做**词法分析**，将代码变成一个个token。下图中的每一行表示一个token。  
![image.png][]

再获得token之后，进行**语法分析** 构建抽象语法树（AST）。  
![image.png][image.png 1]

解释型语言会对抽象语法树进行解释执行，而编译型语言会继续进行**语义分析**、**中间代码生成** 、**代码优化**、**目标代码生成**。

目前很多语言都是**混合了解释和编译**，例如Java，如下图所示，Java编译器先把Java编译成Class文件，然后在各个JVM上解释执行，由于每个平台对应一个JVM，因此Java是跨平台的。由于2-8原则的存在，JVM发现一段代码经常执行，那么，JVM将这段代码编译成本地代码，即如果有热点代码，就编译成本地代码（Native Code）。

![image.png][image.png 2]

计算机高级语言还可以分为**静态语言**和**动态语言**。静态语言是代码经过编译之后，类型就确定了，典型代表就是Java。静态语言可以通过IDE来进行类型错误检查。而动态语言类型错误无法在编译期检查出来，会在运行期出现。为了帮助大家更好的理解，直接上代码。当执行`test(new Women())`,IDEA会报告编译出错。为了消除这个错误，我们可以**抽象**出一个对象`Person`，然后让`Man`和`Women`都继承于这个`Person`，而且`void test(Person p)`，这样一来既消除了错误，又维护了原有的功能。

class Man {
      public void eat(){
        System.out.println(" man eat!");
      }
    }
    class Women {
      public void eat(){
        System.out.println(" Women eat!");
      }
    }
    
    void test(Man m){
      m.eat();
    }

## 如何定义一门语言 ##

通过上述内容的介绍，我们知道了计算机语言的分类，那么，我们该如何  
定义一门语言呢？首选我们需要定义BNF。**通过BNF来判定源代码是否符合该规范**。下面，以Java的Class的BNF为例。

*  修饰符（modifier）是“public、private、protected、static等”关键字（keyword）之一；
 *  修饰符之后是class关键字，class之后是标识符（identifier），标识符是有“a…z $..”组成
 *  可选的extends
 *  可选的implements

具体实例

public class Employee extend Person{
        ...
        略
        ...
    
    }

编译器首先读取public这个token，同时，由于编译器事先知道BNF，那么 它知道public是modifier是符合语法的。

然后，编译器读入class，同BNF进行比较，符合语法的。直到编译器读入extend，发现和BNF规定的不相符，提示错误。

如果源代码符合BNF规则，则继续进行词法分析、语法分析、语义分析等等，这里就不做过多介绍了，我会在后续文章中详细介绍的。

## 所有语言的基本逻辑 ##

*  顺序
 *  分支（if else，switch）

## \- 循环（while 、for） ##

![image][]

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