计算机语言与计算机语言学

第14卷第4期1994年12月西安JOURNALOFX工业学院学报vof.14No.4IANINSTITUTEOFTECHNOLOGYL地e1994计算机语言与计算机语言学’罗钧晃钟联炯(计葬机工程系)【摘要】通过语言与计葬机语言的比较,给出了计葬机语言的定义和组成成分,并对计算机语言进行比较与分类,探讨了计葬机语言的发展规律与发展方向,最后提出了建立计算机语言学这一新学科的必要性、这一学科的研究任务及其与其它学科的关系.【关键词】语言计葬机科学计葬机语言计葬机语言学【中图号1TP3lll·1语言与计算机语言1·1什么是计算机语言什么是语言?语言学家给语言下的定义是:“语言是一种特殊的社会现象,是人类进行思维和交际的重要工具,是一种音义结合的符号系统.’,[l]现在来研究计算机语言.首先,计算机是人类社会发展到一定阶段的产物,计算机语言是随着计算机的产生而产生的,它是一种特殊的社会现象.其次,语言是人类的一种思维工具.计算机能辅助人们进行一定的逻辑思维,它所用的思维工具就是计算机语言.计算机是不能主动思维的,它所以能思维是因为人们把思维成果或思维方法告诉了它.要把思维成果或思维方法告诉计算机,除了用自然语言思维外,人们还要用计算机语言,可见计算机语言是计算机进行思维的工具,也是人类进行逻辑思维的一种工具.再次,语言是人类进行交际的重要工具.人要与计算机交换信息,计算机之间要交换信息,就要用计算机语言.计算机工作者之间要交换思维成果或方法除了用自然语言外,也要用计算机语言.所以我们说计算机语言是人和计算机、计算机和计算机、计算机工作者之间进行通讯的工具.1994一01一18收稿320第14卷西安工业学院学报第4期最后,语言是音义结合的符号系统.语言是用音的符号表示一定意义的系统.计算机语言主要用的是编码,即先用O,1为高、低电平编码,扩展到0,1串,再用0,1串为字符、数字、符号等文字编码,再由这些文字序列为要解决的问题进行编码.1·2计算机语言的组成语言由语音、语法、词汇三部分组成.计算机语言由编码、词汇和语法三部分组成.编码就计算机来说就是高、低电平,就机器语言来说就是O,1符号,对于汇编语言和高级语言来i沽就是数字、字母和其它符号.词汇就是语言中词语的总和,在机器语言中相当指令系统及地址等,在汇编语言中相当助记符、标号、汇编命令等,在高级语言中相当保留字、界符、标识符及常数等·月讨胃计算机语言中的语法,是由码组词法和用词造句法的规则的总和,常用上下文无关文法来定义计算机语言的语法结构.1.3语言与计算机语言的异同对语言和计算机语言的进一步研究,还可以得出以下结论:(1)计算机语言和语言都是特殊的社会现象,是进行思维和交际的工具·(2)语言是音义结合的符号系统而计算机语言是码义结合的符号系统·(3)语言三要素是语音、词汇和语法,计算机语言三要素是编码、词汇和语法.(4)语言中的词义是社会成员约定俗成的,计算机语言中的词义是人为规定的·(5)语言中的词义模糊而计算机语言要求词义确切.(6)语言的语法是从语言中出来的,而计算机语言的语法是语言设计者规定好的·(7)语言中的语法规则多而繁,计算机语言中的语法规则少而简·(8)语言中词汇的形义结合得紧而计算机语言中词汇(除保留字外)的形义结合得比较松.如在英语中,我们遇见“NATURE”这一词形,就能迅速反映出其一般含义.而在一段程序中我们碰到“LP”这一标识符蒯是难确定其含义·(9)语言特别是语言中词汇具有扩展性与自遗忘性,使语言中词汇越来越丰富,表述能力越来越强,而计算机语言则没有这一性质.2计算机语言的特征和分类2.1计算机语言的多样性与等价性在某一裸机上加上一种操作系统,就得到了一台具有这种操作系统功能的虚拟计算机—操作系统计算机(。6C).以。6C为基础,加上某一种语言的编译或解释程序,就得到了具有这种语言的高级语言计算机(HLc).例如我们常用的FORTRAN,ALGOL〔3〕,PAScAL[4j,c,BASIC,LISP,ADA,PRoLOG,SMALTALK等计算机.这些高级语言计算机各有特点,在不同的应用领域各显神通,直观看起来在某一领域有的功能强些,有的功能弱些.然而我们知道,不管用那种语言所编制的功能多么复杂的程序,最后的运行都要落实到对应裸机所提供的机器指令的执行上,也就是说各种语言的能力不会超过实现它的裸机的能力.把一种裸机可实现多罗钓影钟联炯:计葬机语言与计算机语言学321种高级语言的现象称为计算机语言的多样性,把各种高级语言的表示能力超不过实现它的裸机的能力称为计算机语言的等价性.其实,关于计算机语言的等价性问题,早有结论,就是任何程序都可用图林语言编码,也就是说计算机语言虽然经历了机器语言、汇编语言、高级语言等发展阶段,有一千多种高级语言出现,然而它们是等价的,本质是相同的,多样性不过是其本质(等价性)的显现,等价性对多样性起着制约的作用.2.2计算机语言的分类2.2.1纵向分类计算机语言经历了机器语言、汇编语言、高级语言与现在有的科学家所称谓的第四代语言等几个发展阶段,这样划分的主要依据是对于数据存储和操作的抽象程度.机器语育主要用0,1代码对计算机硬件的高低电平进行指代,用0,1串对计算机能进行的操作及存储地址等进行编码,是计算机的数据操作与存储能力的第一级逻辑抽象,至于操作及存储的物理意义是计算机设计时由硬件事先规定好的,而用机器语言进行编码时所用操作序列及存储内容的实际意义是由编码人员确定的,是用机器语言指令的逻辑意义表示出来的.汇编语言用英文字母、数字和一些符号对机器语言指令和存储空间及数据进行编码,为0、1串进行命名,通过汇编程序,使得程序设计人员从原来记忆O、1串的烦恼中解放出来,变按二进制数字与地址空间的存取与操作为按名存取与操作,可见汇编语言是对机器语言的一次逻辑抽象,是对计算机能力的二级抽象,其所用词汇的物理意义由汇编程序及机器语言指令的逻辑意义所规定,汇编语言所编程序的实际意义由拿已扁语言指令的逻辑意义所表示.高级语言把人们利用机器语言或汇编语言编程时所用数据的逻辑结构,和对数据进行使用时的操作序列的逻辑结构,归纳抽象为数据类型和语句,利用英文字母、数字和一些符号通过一定规则(语法)对其编码,所用编码的自然语言含义与对应逻辑结构的意义尽量接近,用高级语言所编程序的实际意义由高级语言各成分的逻辑意义表示出来.各成分的物理意义由编译程序及机器语言指令的逻辑意义所规定.可见高级语言是对计算机能力的高度概括,是较好的思维与交际工具,是码义结合的书写符号系统.所谓第四代语言,就是把某一领域内的通用数据结构和功能模块用高级语言进行编码,一般通过显示屏幕利用菜单形式和用户进行会话,由用户通过键盘等选择自己所用功能模块,并填写相应参数,’即回答计算机“做什么”,而不管“怎么做”.可见第四代语言其实是计算机在某一领域的应用,是计算机与人之间进行信息交换的工具,是码义结合的会话符号系统.2.2.2横向分类高级语言从一诞生起就发展很快,至今全世界就设计出了一千多种,实现了五百多种,较普遍使用的就有十多种.只所以出现如此众多的语言,是与计算机的广泛应用分不开的,是由人们用计算机解决问题时对所解决问题的抽象观点不同而引起的.这些观点一般有过程型、函数型、逻辑型和对象型,与这些观点对应的语言也称为过程型语言、函数型语言、逻辑型语言及对象型语言.过程型语言认为计算机所解决的问题是由一个个小问题的顺次解决而解决的,把解决各322第14卷西安工业学‘院学报第4期个小问题的动作及所参加的成员,抽象为操作(语句)和数据.前期高级语言大多是过程型的仁2一5〕.函数型语言认为计算机所解决的问题是从一个域到另一个域的函数映射,把要解决的问题划分成一个个相关成员的集合和集合间的函数关系.典型代表如LlsP困.逻辑型语言认为计算机所解决的间题是由已知事实及一定规则进行逻辑推理得到一定结论,把要解决的问题描述为一系列事实与规则的集合.典型代表如PRoLoG〔,一吕〕.对象型语言认为计算机要解决的问题是由参与问题的所有个体及个体间的相互作用的结果,把问题描述为表述个体的对象集合及个体间相互作用的消息集合〔9一”,‘5〕,典型代表如SMALUI,ALK.3计算机语言的发展方向计算机高级语言虽然种类繁多,但它的产生与发展也受到两方面的限制,其一是实现它的物理机器原理等价性的限制;其二是它所抽象与表述的现实世界的同一隆的限制.所以会出现过程型、函数型、逻辑型、对象型等高级语言,是因为现实世界在不同领域以不同的表现形式为主,以其它表现形式为辅;还因为人们对于现实世界认识的主观性与片面性.由于高级语言所抽象的现实世界的同一性和人们认识的不断深广,高级语言必将向着各型的综合与统一的方向发展,多范例语言的出现就是一个佐证〔’卜’7〕.由于现实世界的复杂性及计算机应用的广泛性,计算机语言作为人与计算机间的交际工具,也以面向各个应用领域,方便使用,采取发散式发展,使属于第四代语言这一范畴的语言种类越来越多.语言是现实世界的组成部分,再美妙的语言也不能描述活生生的现实世界,计算机语言也是一样.4关于计算机语言学计算机语言从诞生至今,发展迅速,种类繁多,应用面广,有其发展变化的规律,也有其内部组成的规律,已形成一个完整的系统,我们认为有必要建立计算机语言学这一专门学科.它以计算机语言为其研究对象,揭示计算机语言的本质,研究其组成成分,探讨其发展变化的规律,对其进行科学的分类和比较等.计算机语言学作为一门新兴学科,与许多学科有着密切地联系.哲学为进行计算机语言研究提供世界观与方法论,自然语言学的研究成果可以借鉴,计算机语言学的研究也可以促进自然语言学的研究.例如通过与自然语言的比较,我们知道词汇稀少,语气简单,词义随程序设计人员而变化,是计算机语言比起自然语言具有较低的描述能力;自然语言具有自扩展性与自遗忘性(统称自适应性),而计算机语言则没有,它是被动地由人们强行规定的.这两点限制了计算机语言的发展与应用,这也是计算机语言设计时应考虑的一个问题,如SMALLTALK语言就具有词汇的机械式增长的机制.通过把计算机语言学与计算机科学的其它学科对比研究,我们会发现许多有趣的规律.如计算机的组成原理是语言得以实现的基础,语言又是计算机功能的外现.操作系统、编译程序等也是语言实现的基础,而它们又都是语言的应用实例.数据结构、程序设计、软件工程、人工智能及其它应用领域是设计语言时抽象成分的直接来原,同时又是语言的最直接最广泛的用钟联炯:计葬机语言与计算机语言学323户.罗协爵总之,计算机语言的研究不仅对于现有计算机语言的学习、使用具有重要的现实意义,而且对于计算机及计算机语言的设计与发展有着深远的历史意义.参考文献1王振昆等.语言学基础.北京:中央广播电视大学出版社,19832普莱特.程序设计语言的设计与实现.北京:清华大学出版社,19823肖军模.程序设计语言编译方法.大连:大连理工大学出版社,19824都曼丽.PASCAL程序设计.西安:陕西科学技术出版社,19885孙东昌等.ADA程序设计.合肥:中国科学技术大学出版社,19916PH温斯顿等.LISp程序设计.北京:清华大学出版社,19837周立柱.PRoLoG逻辑程序设计及应用.北京:清华大学出版社,19918陈兆乾等.TURB0pROLoG程序设计.南京:南京大学出版社,19949夏小东等.面向对象的程序设计SM叭工LTALK/v语言及环境.北京:北京航空航天大学出版社,199010陈宏中等.面向对象的程序设计与c+.同济大学出版社,19921贾维嘉.面向对象语言SM叭击LTALK与程序设计.中南工业大学出版社,199012朱海滨.论面向对象与逻辑系统的结合.软件学报,1992(4)13B.J.MAcLENNAN.程序设计语言中的值与对象.计算机科学,1992(3)14郭浩志.当今程序设计语言的发展特征.计算机科学,1990(1)15麦中凡.Oop基本概念与语言.计算机科学,1990(2)16胡运发.人工智能语言逻辑及发展趋势.计算机科学,1989(1)17张运祯等.多范例语言概观.计算机科学,1989(1)ComPuterUnguageandComPuterLingL山tics乙叹,吃加己戚刀乙切户刁及咖户叼A加traCtTlledefinitionandthecomPosltionofeomPuterlanguageare乡venirt切15胆peraftercomPuterlanguagesareeomParedwithnaturallanguages:n飞enthedeveloPingruleandthedeve1OPingdirectionofcomPuterlanguagesaredireeted盯tertheconPuterlan即gesareelasified;切stthel叉:鹏ibilityofsetti雌uP”comPuterlinguistics“15Putout·KeywordslanguageeomPuterseienceeomPuterlangu铭ecornPuterlinguistics