程序语言与编码

公共属性： MailSubject:(Write only, String) MailMessage:(Write only, String) MailAttachments:(Write only, String)
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视觉组织
• 通过在程序中添加一些空格、空 行和缩进等技巧，帮助人们从视 觉上看清程序的结构 • 例如，通过缩进技巧可清晰地观 察到程序的嵌套层次，同时还容 易发现诸如“遗漏end”那样的错 误
软件工程
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
– 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： （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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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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第四代语言的特点：
– 对用户友善，一般用类自然语言、图形或 表格等描述方式，普通用户很容易掌握
– 多数与数据库系统相结合，可直接对数据 库进行操作 – 对许多应用功能均有默认的假设，用户不 必详细说明每一件事情的做法
– 程序码长度及获得结果的时间与使用 COBOL语言相比约少一个数量级 – 支持结构化编程，易于理解和维护
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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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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。
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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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程序设计语言的选择
• 为一个特定的开发项目选择编程语言时， 通常要考虑如下因素：
– – – – – – – 应用领域 算法和计算复杂性 软件运行环境 用户需求，特别是性能需求 数据结构的复杂性 软件开发人员的知识水平 可用的编译器与交叉编译器
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• 项目所属的应用领域常常是首要的标准
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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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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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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
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功能性注释
• 通常嵌在源程序体内，主要描述程序 段的功能。 • 书写功能性注解时应注意的问题：
注解要正确，错误的注解比没有注解更坏； 为程序段作注解，而不是为每一个语句作注解； 用缩进和空行，使程序与注释容易区分； 注解应提供一些从程序本身难以得到的信息，而 不是语句的重复。
优先选择高级语言 开发和维护高级语言程序比开发和维护低 级语言程序容易得多 必要时使用低级语言 高级语言程序经编译后所产生的目标程序 的功效要比完成相同功能的低级语言程序 低得多，所以在有些情况下会部分或全部 使用低级语言
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使用低级语言的情况：
对运行时间和存储空间有过高要求的项 目，如电子笔记本中的软件
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程序的注释
• 程序中的注解用来帮助人们理解程序， 决不是可有可无的 • 一些正规的程序文本中，注解行的数 量约占整个源程序的1／3到1／2， 甚至更多 • 注解分为序言性注解和功能性注解
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序言性注释
• 通常臵于每个程序模块的开头部分， 主要描述：
模块的功能 模块的接口：包括调用格式、参数的解释、该模 块需要调用的其它子模块名 重要的局部变量：包括用途、约束和限制条件 开发历史：包括模块的设计者、评审者、评审日 期、修改日期以及对修改的描述
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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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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。
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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 和分布式语言
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• 程序设计语言的发展史
第一代语言：机器语言和汇编语言 第二代语言：早期的高级语言，如BASIC， FORTRAN，COBOL等 第三代语言：具有很强的数据结构和过程 描述能力，支持结构化编程，如Pascal， Modula，C，Ada等 第四代语言（4GL）：这类语言出现于七 十年代，其目的是为了提高程序开发速度， 以及让非专业用户能直接编制计算机程序
在某些不能提供高级语言编译程序的计 算机上开发程序，如单片机上的软件 大型系统中对系统执行时间起关键作用 的模块
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内容摘要
• 程序设计语言 • 程序设计风格
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程序设计风格
• 编程的依据是详细设计的结果，因此程序 的质量主要取决于设计，但编程的质量也 在很大程度上影响着程序的质量 • 编程风格主要包括：
– – – – 源程序中的内部文档 数据说明 语句构造 输入／输出
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源程序文档化 • 在源程序中可包含一些内部文档， 以帮助阅读和理解源程序 • 在源程序中的内部文档主要包括：
– 标识符的命名 – 注解 – 程序的视觉组织
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标识符的命名
• 选择含义明确的名字，使其能正确提示标 识符所代表的实体
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•
例如，下面的模块级注释描述了公共的和私有的过程（在类模块中称为“方法”）、 属性及其数据类型，以及如何将该类作为对象来使用的有关信息：
公共方法： MailAddRecipient(strName As String, Optional fType As Boolean) strName: //要加入到邮件中的收件人名称。 fType: Outlook MailItem Type //属性设臵。 SendMail(Optional blnShowMailFirst As Boolean) blnShowMailFirst: //发送前是否显示 Outlook邮件信息。如果不能解 析收件人的地址，让代码将它设臵为 True。 私有方法： InitializeOutlook() CreateMail()
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目前，第四代语言的种类繁多，尚无标准， 在语法和能力上有很大差异，其中一些支 持非过程式编程，更多的是既含有非过程 语句，也含有过程语句。 典型的4GL有：数据库查询语言、报表生 成程序、应用生成程序、电子表格、图形 语言等。 多数4GL是面向领域的，很少是通用的。
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自然语言 最理想的是可以使用自然语言（如英语、 法语或汉语），使计算机能理解并立即 执行请求。但迄今为止，自然语言理解 仍然是计算机科学研究中的一个难点， 尽管在实验室的研究中取得了一定的成 果，但在现实中的应用仍然是相当有限 的。
–COBOL适用于商业领域 –FORTRAN适用于工程和科学计算领域 –Prolog、Lisp适用于人工智能领域 –Smalltalk、C++适用于OO系统的开发 –有些语言适用于多个应用领域，如C
• 若有多种语言都适合于某项目的开发时， 也可考虑选择开发人员比较熟悉的语言
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• 选择高级语言还是低级语言
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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
紧致性（compactness）：指程序员必须 记忆的与编码有关的信ห้องสมุดไป่ตู้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。
–例如，表示总量的变量名用Total，表示平 均值的用Average等
• 名字不要太长，太长会增加打字量，且易 出错。必要时可使用缩写 • 不用相似的名字，相似的名字容易混淆， 不易发现错误
–如cm,cn,cmn,cnm,cnn,cmm
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• 不用关键字作标识符 • 同一个名字不要有多个含义 • 名字中避免使用易混淆的字符。 如数字0与字母O； 数字1与字母I或l； 数字2与字母z等