从汇编语言到高级编程语言的演变，高级编程语言的演变

计算机基础课第 27 期分享

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汇编器仍然强迫程序员思考  用什么寄存器和内存地址，如果你突然要一个额外的数，可能要改很多代码让我们想一想。

 

01

用胶带来补"漏洞"

 

葛丽丝·霍普博士（作为美国海军军官，她是哈佛1号计算机的首批程序员之一）也遇到了这个问题，这台机器我们在前面提过。这台巨大机电野兽在 1944 年战时建造完成，帮助盟军作战。程序写在打孔纸带上，放进计算机执行。顺便一说，如果程序里有漏洞，真的就直接用胶带来补"漏洞"。

Mark 1 的指令集非常原始，甚至没有 JUMP 指令，如果代码要跑不止一次，得把带子的两端连起来  做成循环，换句话说，给 Mark 1 编程简直是噩梦。

 

02

第一个编译器

 

战后，霍普继续在计算机前沿工作，为了释放电脑的潜力，她设计了一个高级编程语言，叫"算术语言版本 0"，简称"A-0"。汇编与机器指令是一一对应的，但一行高级编程语言可能会转成几十条二进制指令，为了做到这种复杂转换Hopper 在 1952 年创造了第一个编译器。编译器专门把高级语言 转成低级语言，比如汇编或机器码（CPU 可以直接执行机器码）。

尽管"使编程更简单"很诱人，但很多人对霍普的点子持怀疑态度。她曾说"我有能用的编译器，但没人愿意用，他们告诉我计算机只能做算术,不能运行程序"。

但这个点子是好的。

不久，很多人尝试创造新编程语言，如今有上百种语言！可惜的是，没有任何 A-0 的代码遗留下来。所以我们用 Python 举例（一门现代编程语言）。

假设我们想相加两个数字，保存结果。

记住，如果用汇编代码，我们得从内存取值，和寄存器打交道，以及其他底层细节。但同样的程序可以用 Python 这样写：不用管寄存器或内存位置，编译器会搞定这些细节，不用管底层细节。程序员只需要创建 代表内存地址的抽象，叫"变量"，给变量取名字。现在可以把两个数 存在变量里，这里取名 A 和 B, 实际编程时你可以随便取名。然后相加两个数，把结果存在变量 C。底层操作时，编译器可能把变量 A 存在寄存器 A，但我不需要知道这些！眼不见心不烦。

这是个重要历史里程碑，但 A-0 和之后的版本没有广泛使用.

 

03

FORTRAN主宰了早期计算机编程

 

FORTRAN，名字来自 "公式翻译"。这门语言数年后由 IBM 在 1957 年发布，主宰了早期计算机编程。

FORTRAN 项目总监 John Backus 说过，"我做的大部分工作都是因为懒，我不喜欢写程序，所以我写这门语言，让编程更容易"。你懂的，典型的"懒人"，创造自己的编程语言。

平均来说，FORTRAN 写的程序，比等同的手写汇编代码短 20 倍，然后 FORTRAN 编译器会把代码转成机器码。人们怀疑性能是否比得上手写代码，但因为能让程序员写程序更快，所以成了一个更经济的选择，运行速度慢一点点，编程速度大大加快。

 

04

COBOL的诞生

 

当时 IBM 在卖计算机，因此最初 FORTRAN 代码只能跑在 IBM 计算机上。1950 年代大多数编程语言和编译器，只能运行在一种计算机上。如果升级电脑，可能要重写所有代码！因此工业界，学术界，政府的计算机专家在 1959 年组建了一个联盟—数据系统语言委员会，Grace Hopper 担任顾问。开发一种通用编程语言，可以在不同机器上通用，最后诞生了一门高级，易于使用，"普通面向商业语言"，简称 COBOL。

为了兼容不同底层硬件，每个计算架构需要一个 COBOL 编译器，最重要的是，这些编译器都可以接收相同 COBOL 代码。不管是什么电脑，这叫"一次编写，到处运行"。如今大多数编程语言都是这样，不必接触 CPU 特有的汇编码和机器码，不必接触 CPU 特有的汇编码和机器码，减小了使用门槛。

 

05

计算机成为大众化工具

 

在高级编程语言出现之前，编程只是计算机专家和爱好者才会做的事，而且通常是主职。但现在，科学家，工程师，医生，经济学家，教师等等，都可以把计算机用于工作。

感谢这些语言，计算机科学从深奥学科变成了大众化工具。同时，编程的抽象也让计算机专家，现在叫"专业程序员"，制作更复杂的程序。如果用汇编写可能要上百万行。

 

06

编程语言的飞速发展

 

当然，计算机的历史没有在 1959 年结束，编程语言设计的黄金时代才刚刚开始。和硬件一起飞速发展。

在 1960 年代，有 ALGOL, LISP 和 BASIC 等语言；

70年代有：Pascal，C 和 Smalltalk；

80年代有：C++，Objective-C 和 Perl；

90年代有：Python，Ruby 和 Java；

新千年 Swift, C#, Go 在崛起；

 

有些语言你可能听起来耳熟 - 很多现在还存在，你现在用的浏览器很可能是 C++ 或 Objective-C 写的，我刚才说的编程语言名字 只是冰山一角。新的编程语言在不断诞生，新语言想用更聪明的抽象，让某些方面更容易或更强大或利用新技术和新平台带来的优势，让更多人能快速做出美妙的事情。

许多人认为编程的"圣杯"是直接用英文，直接对计算机说话，然后它会理解并执行，这种智能系统目前只存在于科幻小说。

 

现在你理解了编程语言，接下来几节我们会深入了解编程语言和用语言写的软件，是怎么做到那些酷事的。

下周见

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