零.计算机语言发展史以及未来方向

算法是计算机的灵魂,编程语言是塑造计算机灵魂的工具

计算机编程语言的发展,是随着计算机本身硬件发展而发展的。硬件速度越快、体积越小、成本越低,应用到人类社会的场景就会越多,那么所需要的算法就会越复杂,也就要求计算机编程语言越高级。

计算机编程语言的发展历经了从低级到高级发展。发展的核心思想就是“让人更容易编程”。越容易使用的语言,就有越多人使用;越多人使用,就有越多协作;越多协作,就可以创造越复杂的物体;现代社会,一个软件动辄几十人协作、几百人协作、甚至几千人协作也成为可能,这自然就为开发复杂软件提供了“人力基础”。这是一个人类普遍的社会现象,越容易使用的工具,通过使用数量,通过大量人的协作,彻底改变某个行业甚至人类社会。

计算机语言经历了三代:第一代是机器语言,第二代是汇编语言,第三代是高级语言。

第一代语言:机器语言(相当于人类的原始阶段)

机器语言由数字组成所有指令。机器语言通常由数字串组成(最终被简化成0和1),对于人类来说,机器语言过于繁琐。使用机器语言,人类无法编出复杂的程序。如下为一段典型的机器码:

  1. 0000,0000,000000010000 代表 LOAD A, 16

  2. 0000,0001,000000000001 代表 LOAD B, 1

  3. 0001,0001,000000010000 代表 STORE B, 16

第二代语言:汇编语言(相当于人类的手工业阶段)

为了编程的方便,以及解决更加复杂的问题。程序员开始改进机器语言,使用英文缩写的助记符来表示基本的计算机操作。这些助记符构成了汇编语言的基础。如下是一些常见的汇编语言助记符(单词)比如:LOAD、MOVE之类,这样人更容易使用了。识别几百、几千个单词,感觉要比几百几千个数字,美妙多了。汇编语言相当于人类的手工业社会,需要技术极其娴熟的工匠,但是开发效率也非常低。

汇编语言虽然能编写高效率的程序,但是学习和使用都不是易事,并且很难调试。另一个复杂的问题,汇编语言以及早期的计算机语言(Basic、Fortran等)没有考虑结构化设计原则,而是使用goto语句来作为程序流程控制的主要方法。这样做的后果是:一大堆混乱的调转语句使得程序几乎不可能被读懂。对于那个时代的程序员,能读懂上个月自己写的代码都成为一种挑战。

汇编语言仍然应用于工业电子编程领域、软件的加密解密、计算机病毒分析等。

第三代:高级语言(相当于人类的工业阶段)

对于简单的任务,汇编语言可以胜任。但是随着计算机的发展,渗透到了工作生活的更多的方面,一些复杂的任务出现了,汇编语言就显得力不从心(应该说是程序员使用汇编语言解决复杂问题出现了瓶颈)。于是,出现了高级语言。像我们熟知的C、C++、Java等等都是高级语言。

高级语言允许程序员使用接近日常英语的指令来编写程序。例如,实现一个简单的任务:A+B=C , 使用机器语言、汇编语言和高级语言的的实现如下图所示。

计算机语言演变.png

从上面这个简单的加法计算,可以看出越到高级语言,越接近人的思维,人使用起来就越方便。

高级语言的出现,尤其是面向对象语言的出现,相当于人类的工业社会,高级语言极其易用,编程门槛和难度大大降低,大量的人员进入软件开发行业,为软件爆发性的增长提供了充足的人力资源。目前以及可预见的将来,计算机语言仍然处于“第三代高级语言”阶段。

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