爱华网摘要
本文从Pascal、C和Visual Basic这三种语言出发，介绍了程序设计语言的定义、分类；简要介绍机器语言、汇编语言的发展历史；以Pascal、C和Visual Basic语言为代表，详细介绍了高级语言的发展情况；总结出高级语言的一些共有特性，并对程序设计语言的发展趋势做出展望。
关键词 程序设计语言 高级语言 展望
一、程序设计语言
一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。国际标准化组织将软件定义为：电子计算机程序及运用数据处理系统所必需的手续、规则和文件的总称。对此定义，一种公认的解释是：软件由程序和文档两部分组成。软件是指计算机系统中的各种程序，而程序是用计算机语言来描述的指令序列。因此，我们就需要一种人与计算机交流的工具，这个工具就是程序设计语言。
程序设计语言，又称编程语言，是一组用来定义计算机程序的语法规则。它是一种被标准化的交流技巧，用来向计算机发出指令。一种计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。
程序设计语言按其发展演变过程可分为3种：机器语言、汇编语言和高级语言。前二者统称为低级语言。
二、机器语言和汇编语言简介
机器语言是最底层的计算机语言，这种语言本质上是计算机能识别的唯一语言，机器语言直接由机器指令（二进制）构成，因此由它编写的计算机程序不需要转换就可直接被计算机系统识别并运行，执行速度快、效率高。但也存在着严重的缺点：机器语言难掌握，编程繁琐、可读性差、易出错，并且依赖于具体的机器，通用性差。由于每台计算机的指令系统往往各不相同，所以，在一台计算机上执行的程序，要想在另一台计算机上执行，必须另编程序，可移植性较差，造成了重复工作。
汇编语言是第二代程序设计语言，为了克服机器语言难掌握、编程繁琐、可读性差和易出错的缺点，人们采用能帮助记忆的英文缩写符号（称为指令助记符）来代替机器语言指令代码中的操作码，用地址符号来代替地址码。尽管汇编语言与机器语言相比有不少优势，但缺点仍然很明显，由于这种“助记符”语言基本上是与机器指令一一对应的，汇编语言与机器语言的差别仅仅体现在表示形式上，导致了用汇编语言编写的程序和机器语言一样依赖于具体的机器。但是，用汇编语言编写的程序，其目标程序占用内存空间少，运行速度快，在某些场合发挥着高级语言不可替代的作用。比如驱动程序、嵌入式操作系统和实时运行程序的开发，单片机的软件开发等。
机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，要求编程人员必须对机器硬件结构及工作原理十分熟悉，这对非计算机专业人士来说是很困难的。人们寻求一种接近自然并能被计算机所接受的通用易学的编程语言，这就是随后出现的高级语言。
三、高级语言及其展望
高级语言是第三代计算机程序设计语言，它接近人类的自然语言和数学公式，同时又不依赖于具体的硬件，编写出的程序能在不同的机器上运行。1957年，第一个完全脱离机器硬件的高级语言——FORTRAN在IBM公司研发成功。随后的50多年，共有几百种高级语言相继出现，使用较普遍的有FORTRAN、COBOL、BASIC、LISP、Pascal、C、C++、VC、VB、Delphi、C#、Java等。
1、Pascal
Pascal是一种计算机通用的高级程序设计语言。Pascal的取名是为了纪念十七世纪法国著名哲学家和数学家Blaise Pascal。它由瑞士NiklausWirth教授于六十年代末设计并创立。1971年，瑞士联邦技术学院尼克劳斯·沃尔斯教授发明了另一种简单明晰的计算机程序设计语言，这就是以电脑先驱帕斯卡的名字命名的Pascal语言。Pascal语言语法严谨，层次分明，程序易写，具有很强的可读性，是第一个结构化的编程语言。它一出世就受到广泛欢迎，迅速地从欧洲传到美国。沃尔斯一生还写作了大量有关程序设计、算法和数据结构的著作，因此，他获得了1984年度“图灵奖”。
Pascal的优点很明显：严格的结构化形式，丰富完备的数据类型，运行效率高，查错能力强。但传统Pascal的标准库中缺乏对网络编程的支持，并且仅通过自带的graph单元难以实现较好的图形界面，这些缺点大多需要嵌入汇编语言代码才能得到解决，缺乏与机器语言的接口。另一方面，作为一个面向过程的编程语言，和90年代兴起的面向对象的语言相比，不利于大型软件的开发。
2、C
C语言是当今世界上最为流行的计算机高级语言之一，它是1972年由美国的Dennis Ritchie设计发明的，并首次在UNIX操作系统的DEC PDP-11计算机上使用。它由早期的编程语言BCPL发展演变而来，在1970年,AT&T贝尔实验室的KenThompson根据BCPL语言设计出较先进的并取名为B的语言,在此基础上，利用这些语言的很多优点，并增加了数据类型的概念以及其它强大功能，1978年贝尔实验室正式发表了C语言。早期的C语言主要是用于UNIX系统，因为它是与UNIX操作系统一起被开发出来的。由于C语言的强大功能和各方面的优点逐渐被人们所认识，到了20世纪80年代，C语言开始被应用到其它操作系统，并很快在各类大、中、小和微型计算机上得到了广泛应用，成为当代最优秀的程序设计语言之一。
1978年由B.W.Kernighan和D.M.Ritchie合著了著名的《The C Programming Language》一书，通常简称为“K&R”，也有人称之为“K&R”标准。随着该书的出版，C语言成为最为流行的计算机高级语言。但是，在该书中并没有定义一个完整的标准C语言，C语言的快速发展导致了不同版本C语言的出现，产生了一些兼容性的问题。为了解决这一问题，后来由ANSI制定了一个C语言标准，于1983年发表，通常称之为ANSI C。ANSI C比原来的“K&R”C有了很大的发展。1987年，ANSI又公布了新标准——87 ANSI C。K&R在1988年修改了他们的经典著作《The C Programming Language》，按照ANSI C标准重新写了该书。1990年，国际标准化组织接受了87 ANSI C为ISO C 的标准。目前流行的C编译系统都是以它为基础的。1994年，ISO修订了C语言标准。后来的Java、C++及C#都是以C语言为基础发展起来的。所有流行的计算机语言其本质都是动态的，可以通过不断的吸收加入新特性来提高其功能和使用范围，C语言标准委员会将Java和C++语言的一些特性加入到C语言中，于是出现了C语言的1999标准，该版本的C语言通常称为C99。虽然C99是一个改进版本，但是很多常用的编译器仍不能完美地支持C99的所有新特性。
C语言之所以能够存在且持续发展，是因为C语言本身存在许多不同于其他语言的特点：
（1）语言简洁，结构紧凑，程序书写方便，使用灵活。C语言只有32个关键字，9种控制语句，程序书写形式自由、简练，压缩了一切不必要的成分，所以C语言不仅功能强，效率也很高。
（2）C语言是结构化的程序设计语言。结构化语言的显著特点是代码及数据的分割化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立，用函数作为程序模块以实现程序的结构化。这种结构化方式使程序层次清晰，便于编码、维护以及调试。C语言具有结构化的控制语句。程序由主函数开始运行，函数间可实现相互调用。
（3）C语言提供了丰富的运算符。C语言共有34种运算符，可以用运算符和运算对象组成的表达式实现多种操作。C语言将括号、赋值和强制类型转换操作等都作为运算符处理，从而使C语言的运算类型极其丰富，表达类型多样。
（4）C语言具有丰富的数据类型。C语言的数据类型有整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型和空类型等，能实现各种复杂的数据结构的表示和运算。
（5）C语言可以直接对硬件进行操作。C语言允许直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，能实现汇编语言的大部分功能。因此C语言既具有高级语言的优点，又具有低级语言的许多功能，可用来编写系统软件。C语言既是成功的系统描述语言，又是通用的程序设计语言。例如单片机的C51编程与用ASM-51编程相比，有如下优点：
a、对单片机的指令系统不要求有任何了解，就可以用C语言直接编程操作单片机。
b、寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节完全由编译器自动管理。
c、程序有规范的结构，可分成不同的函数，可使程序结构化。
d、库中包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力，使用方便。
e、具有方便的模块化编程技术，使已编好的程序很容易移植。
由于C程序需要通过编译、连接才能得到可执行的目标程序，所以一般仍习惯将C语言视为高级语言。
（6）C语言编写的程序可移植性好。C语言编写的程序基本上不进行修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统，程序兼容性好。
（7）C语言对语法限制不严格，程序设计自由度大。C语言程序生成代码质量高，程序执行效率高。一般的高级语言语法检查比较严格，能够检查出几乎所有的语法错误。而C语言允许程序编写者有较大的自由度。
C语言的上述特点使它成为一种非常实用的程序设计语言，既可以用于编写系统软件，又可以用于编写应用软件，特别适用于编写各种与硬件环境相关的系统软件。
3、Visual Basic
VisualBasic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。
1991年，微软公司推出了Visual Basic 1.0。当时引起了很大的轰动。这个连接编程语言和用户界面的进步被称为Tripod（有些时候叫做Ruby），最初的设计是由阿兰·库珀（Alan Cooper）完成的。许多专家把VB的出现当做是软件开发史上的一个具有划时代意义的事件。在当时，它是第一个“可视”的编程软件。这使得程序员欣喜之极，都尝试在VB的平台上进行软件创作。微软也不失时机地在四年内接连推出2.0、3.0、4.0三个版本。并且从VB 3.0开始，微软将Access的数据库驱动集成到了VB中，这使得VB的数据库编程能力大大提高。从VB 4.0开始，VB也引入了面向对象的程序设计思想。VB功能强大，学习简单。而且，VB还引入了“控件”的概念，使得大量已经编好的VB程序可以被我们直接拿来使用。2002年开始，微软将.NETFramework与Visual Basic结合而成为Visual Basic .NET (VB.NET)，重新打造VB，新增许多特性及语法，又将VB推向一个新的高度。通过几年的发展，它已成为一种专业化的开发语言和环境。用户可用Visual Basic快速创建Windows程序，并可编写企业水平的客户端/服务器程序及强大的数据库应用程序。最新版本Visual Basic 2012也带将来许多令人期待的新功能。
因此从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数量。
一些批评家认为VisualBasic是一种给儿童和菜鸟程序员的语言，它自从设计开始就是一种简单的语言。一些C++和Java中的特性在VB中并没有出现。在感受开发的方便和快速的同时，一些类似于编译时进行类型和声明检查的功能在默认情况下是关闭的。这样一些程序员一边感叹VB的易用性，一边沮丧地看着一些类似于“未定义类型”错误的发生。一些批评家认为Visual Basic的简单特性使得其在未来具有伤害性。很多人自学了VB，但是并没有学到好的编程习惯。当VB进入课堂的时候，学生们不会学到很多基础的程序技术和结构，因为很多技术已经包含在那些对用户可见的组件里面了。不用学习标准的编程习惯，因为VB具有可视化的特性，所以导致了一些莫名其妙的代码的产生。而且很多错误和警告的检查默认情况下都是关闭的，程序员很难找到隐藏的错误。有经验的程序员在用VB 编程的时候都会把这些选项打开。一些批评家批评微软简单地拷贝了BASIC的思想到Visual Basic中。Visual Basic开发的程序只能运行在MicrosoftWindows中，且运行时还需要VB运行库。Visual Basic不能很好的综合Windows的基础API，很多时候要使用低级运算的“小伎俩”来进行编程。而C语言的低级内存运算比VB的要简单得多。
然而VisualBasic的最大的优势在于它的易用性，可以让经验丰富的VB程序员或是刚刚懂得皮毛的人都能用自己的方式快速开发程序。而且VB的程序可以非常简单的和数据库连接。比如利用控件可以绑定数据库，这样一来用VB写出的程序就可以掌握数据库的所有信息而不用写一行代码。Visual Basic开发的程序虽然仅在Microsoft Windows中得到原生支持，但Linux等平台中存在着一些项目，使得能够使用Visual Basic的代码在这些平台下顺利编译。任何语言开发的程序都需要一定运行时环境的支持。传统Visual Basic开发的程序需要VB运行库的支持；Visual Basic .NET 开发的程序（如C#）需要.Net Framework 的支持；Java开发的程序需要Java虚拟机的支持。
基于上述三种语言，高级语言具有以下方面的特点：
（1）高级程序设计语言不依赖于具体的机器，对计算机了解较少的人也可以学习和使用，有良好的可移植性，在一种类型的机器上编写的程序不做很大的改动就能在别的机器上运行。
（2）编写高级语言程序时，不用考虑具体的寄存器和内存的分配，不用知道如何实现将数据的外部形式转换成计算机内部形式，也不必了解机器的硬件。
（3）每条高级语言语句对应于多条汇编指令或机器指令，编程效率高。
（4）高级语言提供了丰富的数据结构和控制结构，提高了问题的表达能力，降低了程序的复杂性。
（5）高级语言接近于自然语言，编程更加容易，编写出的程序有良好的可读性，便于交流和维护。
人们从使用机器语言、使用汇编语言到使用高级语言来指挥计算机工作。使用这类语言指挥计算机工作，必须严格按照所用语言的语法编制计算机程序，程序的长短与要求计算机解决的问题的复杂度密切相关。为了使用计算机完成复杂的工作，经常需要编制出非常庞大的计算机程序。由于传统的程序设计语言的语法繁琐复杂，编写程序的技巧难于掌握。因此，只有受过专门训练的计算机专业人员才能熟练、正确地使用传统的程序设计语言编写出计算机程序。特别是为了能编写规模庞大的程序，不仅需要受过专门的程序设计训练，有使用所选用的程序设计语言的丰富经验，而且更重要的是应该受过严格的软件工程训练，有从事大型软件的通讯工具，即需要新一代的计算机程序设计语言( 即第四代语言)，以便克服人类应用计算机的过程中所遇到的一系列问题。第四代语言的基本目标是提高计算机应用系统的质量和开发生产率。
一般来说，第四代语言应具有原型开发、简明代码、可移植性、数据字典和数据仓、智能缺省和应用生成器等特点。可以预言，下个世纪将是以知识信息处理为中心的信息化社会，计算机系统除了继续在确定型数据领域发挥巨大作用以来，将为适应知识信息处理发生根本变革，新的语言必将在这一变革展示其无比的优越性。
参考文献：
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[5]百度百科
[6]维基百科
