软件设计师笔记系列（二）
前言
在计算机科学的世界里，程序设计语言是一个核心组成部分，它不仅仅是计算机和程序员之间的交流桥梁，更是实现各种软件和应用的基石。理解程序设计语言的基本概念和原理是每一个 aspiring 程序员和计算机科学学生的必修课程。
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在本章中，我们将深入探讨程序设计语言的基本概念，包括解释器和编译器的工作原理，函数的定义和调用方式，以及编译程序的各个阶段和它们的作用。我们还将讨论符号表的重要性和它在编译过程中的角色。
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通过学习本章，你将建立一个坚实的基础，理解程序是如何从源代码转换成可以在计算机上运行的程序的，以及程序设计语言如何帮助我们创建复杂的软件系统。
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文章目录
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- 第二章 程序设计语言基础知识（3~6分）
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- 2.1 程序设计语言概述
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- 2.1.1 程序设计语言的基本概念
- 2.1.2 程序设计语言的基本成分
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- 函数定义
- 2.2.2 编译程序基本原理
- 总结
第二章 程序设计语言基础知识（3~6分）
2.1 程序设计语言概述
2.1.1 程序设计语言的基本概念
解释器：翻译源程序时不生产独立的目标程序。
解释程序和源程序要参与到程序的运行过程中。
编译器：翻译时将源程序翻译成独立保存的目标程序。
机器上运行的是与源程序等价的目标程序，源程序和编译程序都不再参与目标程序的运行过程。
许多程序设计语言规定，程序中的数据必须具有类型，其作用是：
- 便于为数据合理分配存储单元
- 便于对参与表达式计算的数据对象进行检查
- 便于规定数据对象的取值范围及能够进行的运算
2.1.2 程序设计语言的基本成分
函数定义
函数的定义包括两部分：函数首部和函数体。函数的定义描述了函数做什么和怎么做。
函数定义的一般形式为：
返回值的类型 函数名(形式参数表) //函数首部 函数名(实参表)；
{
函数体；
}
(1)值调用（Call by Value）。若实现函数调用时将实参的值传递给相应的形参， 则称为是传值调用。在这种方式下形参不能向实参传递信息。
(2)引用调用（Call by Reference）。引用是 C++ 中引入的概念，当形式参数为引用类型时，形参名实际上是实参的别名，函数中对形参的访问和修改实际上就是针对相应实参所做的访问和改变。
传值调用：
将实参的值传递给形参，实参可以是变量、常量和表达式。
不可以实现形参和实参间双向传递数据的效果。
传引用（地址）调用：
将实参的地址传递给形参，形参必须有地址，实参不能是常量（值），表达式。可以实现形参和实参间双向传递数据的效果，即改变形参的值同时也改变了实参的值。
2.2.2 编译程序基本原理
编译方式：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成
解释方式：词法分析、语法分析、语义分析
编译器和解释器都不可省略词法分析、语法分析、语义分析且顺序不可交换
即词法分析、语法分析、语义分析是必须的。
编译器方式中中间代码生成和代码优化不是必要，可省略。
即编译器方式可以在词法分析、语法分析、语义分析阶段后直接生成目标代码
符号表：不断收集、记录和使用源程序中一些相关符号的类型和特征等信息，并将其存入符号表中。记录源程序中各个字符的必要信息，以辅助语义的正确性检查和代码生成。
1）词法分析
输入：源程序
输出：记号流
词法分析阶段的主要作用是 分析构成程序的字符及由字符按照构造规则构成的符号，是否符合程序语言的规定。
2）语法分析
输入：记号流
输出：语法树（分析树）
语义分析阶段可以发现程序中所有的语法错误
语法分析阶段的主要作用是 对各条语句的结构进行合法性分析，分析程序中的句子结构是否正确。
3）语义分析
输入：语法树（分析树）
语义分析阶段的主要作用是进行类型分析和检查
语义分析阶段不能发现程序中所有的语义错误
语义分析阶段可以发现静态语义错误，不能发现动态语义错误，动态语义错误运行时才能发现
4）中间代码生成
常见的中间代码有：后缀式、三地址码、三元式、四元式和树（图）等形式。
中间代码与具体的机器无关（不依赖具体的机器）,可以将不同的高级程序语言翻译成同一种中间代码。
中间代码可以跨平台。
因为与具体的机器无关，使用中间代码有利于进行与机器无关的优化处理和提高编译程序的可移植性。
6）目标代码生成
目标代码生成阶段的工作与具体的机器密切相关
寄存器的分配工作处于目标代码生成阶段
有限自动机是词法分析的一个工具，它能正确地识别正规集
确定的有限自动机（ DFA )：对每一个状态来说识别字符后转移的状态是唯一的
不确定的有限自动机（ NFA )：对每一个状态来说识别字符后转移的状态是不唯一的
总结
经过本章的学习，我们已经掌握了程序设计语言的基本知识和原理。我们了解了解释器和编译器的区别和各自的工作方式，以及函数定义和调用的不同方式。
我们还深入探讨了编译程序的基本原理，包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等阶段，以及它们在将源代码转换成目标代码的过程中的作用。我们也了解了符号表的重要性和它在帮助编译器检查源代码的正确性和生成目标代码的过程中的角色。
通过理解程序设计语言的这些基本概念和原理，我们为自己打下了一个坚实的基础，为进一步学习程序设计和开发复杂的软件系统做好了准备。
希望通过本章的学习，你已经对程序设计语言有了一个更深更全面的理解，为你未来的学习和职业生涯打下了坚实的基础。
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