清华软件工程：第10章 程序设计语言和编码

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• 应用特性
• 不同的程序设计语言满足不同的技术特性， 可以对应于不同的应用。例如Prolog语言适 用于人工智能领域、SQL语言适用于关系数 据库。语言的技术特性对软件工程各阶段有 一定的影响，特别是确定了软件需求之后， 程序设计语言的特性就很重要了，要根据不 同项目的特性选择相应特性的语言。
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程序设计语言的发展和分类
• 程序设计语言的分类
– 按语言级别：低级语言和高级语言； – 按应用范围：通用语言和专用语言； – 按用户要求：过程式语言和非过程式语言； – 按语言所含的成分：顺序语言、并发语言
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▪ 将设计翻译成代码的便利程度：语言若直 接支持结构化部件、复杂的数据结构、特 殊I/O处理、按位操作和OO方法，则便于 将设计转换成代码。
▪ 编译器的效率：编译器应生成效率高的代 码
▪ 源代码的可移植性：语言的标准化有助于 提高程序代码的可移植性，源程序中应尽 量不用标准文本以外的语句。
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程序设计语言的基本成分
• 程序设计语言基本成份可归纳为四种：数 据成分、运算成分、控制成分、传输成分
– 数据成分：它指明该语言能接受的数据，用 来描述程序中的数据。如各种类型的变量、 数组、指针、记录等。作为程序操作的对象， 具有名称、类型和作用域等特征。使用前要 对数据的这些特征加以说明。数据名称由用 户通过标识符命名，类型说明数据需占用存 储单元的多少和存放形式，作用域说明数据 可以使用的范围。
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▪ 紧致性（compactness）：指程序员必须 记忆的与编码有关的信息总量。刻画紧致 性的指标有：对结构化部件的支持程度， 可用关键字和缩写的种类，算术及逻辑操 作符的数目，预定义函数的个数等。
▪ 局部性：程序由模块组成，应采用高内聚 低耦合、模块独立、局部化等原则。
▪ 线性：人们习惯于按逻辑上线性的次序理 解程序，程序中大量的分支和循环、随意 的GOTO语句会破坏程序的线性，提倡结 构化程序设计。
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Байду номын сангаас
内容摘要
• 程序设计语言 • 程序设计风格
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内容摘要
• 程序设计语言 • 程序设计风格
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基本概念
• 程序设计语言是指用于书写计算机程序的 语言，它是一种实现性的软件语言
• 语法（syntax）用来表示构成语言的各个 记号之间的组合规则，它是构成语言结构 正确成分所需遵循的规则集合
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影响程序员心理的语言特性有：
▪ 一致性：指语言采用的标记法（使用的符 号）协调一致的程度。如，一符多用的标 记法容易导致错误。
▪ 二义性：对语句不同理解所产生的二义性 将导致程序员对程序理解的混乱。如，
if then if then else x := a ** b ** c
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• 以 C语言为例，其数据构造方式可分为基本 类型和派生类型
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• 运算成分：它指明该语言允许执行的 运算，用来描述程序中所需进行的运 算。如 + 、- 、* 、/ 等。
• 控制成分：它指明该语言允许的控制 结构，人们可利用这些控制成分来构 造程序中的控制逻辑。基本的控制成 分包括：顺序结构、条件选择结构和 重复结构。如下页图
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第10章 程序设计语言和编码
• 编码阶段的任务是根据详细设计说明书 编写程序
• 程序设计语言的特性和程序设计风格会 深刻地影响软件的质量和可维护性
• 为了保证程序编码的质量，程序员必须 深刻理解、熟练掌握并正确地运用程序 设计语言的特性
• 此外，还要求源程序具有良好的结构性 和良好的程序设计风格
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程序设计语言的特性
• 心理特性
– 从设计到编码的转换基本上是人的活动，因 此，语言的性能对程序员的心理影响将对转 换产生重大影响
– 在维持现有机器的效率、容量和其它硬件限 制条件的前提下，程序员总希望选择简单易 学、使用方便的语言，以减少程序出错率， 提高软件可靠性，从而提高用户对软件质量 的可信度
（1）计算表达式1
（2）计算表达式2，若计算结果为0，则终止循环； 否则转（3）
（3）执行循环体
（4）计算表达式3
（5）转向（2）
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• 语用（pragmatic）用来表示构成语言的各 个记号和使用者的关系。
如：语言是否允许递归？是否要规定递归 层数的上界？这种上界如何确定？这些都属 于语用上的问题。
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▪ 配套的开发工具：CASE工具可减少编码时 间，提高代码质量。尽可能使用工具和程 序设计支撑环境。
▪ 可复用性：指编程语言能否提供可复用的 软件成分，复用时需要修改调整的内容多 少
▪ 可维护性：包括可理解性、可测试性、可 修改性。源程序的可读性和文档化特性是 影响可维护性的重要因素。
– 如C语言中for语句的构成规则是： for（表达式1；表达式2；表达式3）语句 语法中不涉及到这些记号的含义，也不涉及使用者
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• 语义（semantic）用来表示按照各种表示方式所表 示的各个记号的特定含义，但它不涉及到使用者。
如上述for语句中：表达式1表示循环初值；表达 式2表示循环条件；表达式3表示循环的增量；语句 为循环体。整个语句的语义是：
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基本程序控制结构
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• 传输成分：它指明该语言允许的数据传 输方式，在程序中可用它进行数据传输。
例如：Turbo C语言标准库提供了两个 控制台格式化输入、输出函数printf ( ) 和scanf ( )，这两个函数可以在标准输 入输出设备上以各种不同的格式读写数 据。 Printf ( )函数用来向标准输出设 备(屏幕)写数据 ，scanf ( ) 函数用来 从标准输入设备(键盘)上读数据。
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▪ 传统性：传统性容易影响人们学习新语种 的积极性
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• 工程特性
• 程序设计语言的特性影响人们思考程序的方 式，从而也限制了人们与计算机进行通信的 方式。为满足软件工程的需要，程序设计语 言还应该考虑：将设计翻译成代码的便利程 度、编译器的效率、源代码的可移植性、配 套的开发工具、软件的可复用性和可维护性。