Java 程式設計(二)  ：第一章 認識 Java 與程式開發      下一頁

 

第一章 認識 Java 與程式開發

1-1 何謂程式語言？

內容：

  • 1-1-1 編寫劇本的工具

  • 1-1-2 高階語言與機械語言

1-1-1 編寫劇本的工具

何謂『程式』（Program）？打個比方，就是程式設計師（Programmer）扮演著『編劇者』的角色，製作了一套『劇本』，讓電腦依照劇本內容演出，如果將『程式』改稱為『演出表』，也許會更貼切。

我們需要一套規則來製作『劇本』，設計師利用此規則製作劇本；電腦也按照相同的規則執行劇本內容，如此一來，電腦與設計師之間的期望值才不至於發生落差。如果將製作劇本的規格工具化，任何人利用該工具製作劇本，所製作出來的劇本大多數『電腦』也都能明瞭其意思，此工具即是『程式語言』（Program language）。另外，利用程式語言編寫劇本，必須符合該語言的『文法』（grammar），『文法』即是程式的規則，如圖 1-1 所示。

圖 1-1 程式語言與程式

由此可見，程式語言就如同『英文』一樣，我們利用正確的『單字』（如，關鍵字），與正確的文法（如，程式規則），將若干個單字組合成一個『句字』（如，敘述句）。也依照文法規範，將若干個句字組合成一篇文章（如，程式）。只要都合乎語言規則，任何人都可以依照文法規則閱讀該篇文章。同理可證，只要利用標準語言規則所編寫的程式，電腦應該都能執行才是。

到底電腦是一部機械裝置，它的處理能力是由人們所編寫軟體所規劃著。到目前為止，電腦還未具備思考及哲學推斷能力，只能依照程式軟體的步驟進行著。也就說，它僅能依照『劇本』演出，自己並無法判斷劇本的對錯；假如劇本有疏忽或不完整的地方，導致『演出』亂無章法或不能滿足預先所期望的結果，這完全不可歸咎於電腦，而是編寫『劇本』的軟體工程師的疏忽。

既然電腦是一部機器，沒有理解『人』自然語言的能力，也無法讀取一般文字（如中文、英文）所編寫的劇本；吾人並不能直接指揮電腦從事某些工作，必須透過某一種工具編寫劇本才行。另一方面，真實環境裡存在著多種表演型態（如歌仔戲、布袋戲、西洋歌劇、現代舞...等），每一種演出都有其特殊的地方，也需要其專屬的工具來編寫劇本。程式設計也如同此道理，需要許多專屬工具來製作各式各樣的劇本。隨著時代變遷與科技的進步，程式語言也不斷的演進並滿足時勢所需，如目前常見的 C、Java、Fortran、VB 等等。每種程式語言都有其專門屬性，及特殊運用領域，無法直接比較之間的優劣點。雖然各種程式語言的運用領域不同，但編寫程式的技巧幾乎是相同的；也就是說，雖然有那麼多程式語言，利用他們將真實環境程式化的技巧及邏輯思維大致上是一樣的。

1-1-2 高階語言與機械語言

為了滿足各種環境需求，所以需要發展出許多『程式語言』來應對，這種想法，完全是從『人』的立場思考，純粹是方便『人』編寫程式，對『電腦』（演出者）來說，根本不是這麼一回事。因為到目前為止，電腦大多是由各種數位 IC 組成的機械，僅能辨識『0』與『1』，更清楚的說，電腦只能了解利用 0 與 1 的『機械語言』所編寫的程式，不管是早期的Pascal、Fortran 到現在還有不少愛用者的C、VB，以及本書介紹的Java，如果沒有經過適當的轉換，電腦都看不懂。只是因為要人們利用機械語言編寫程式，非一般人所能及，所以需要使用C、Java…這些比較靠近人類自然語言的程式語言編寫程式，然後利用稱之為『編譯器』（Compiler）的專屬軟體，將其翻譯成電腦所認識的『機械語言』，如圖 1-2 所示。

圖 1-2 程式語言的編譯器

我們將『人』所使用的語言工具，稱之為『高階語言』，所編寫出來程式檔案稱為『原始檔』；電腦所認識的語言稱為『低階語言』或『機械語言』，其所構成的檔案稱為『目的檔』或『機械碼』；而將原始檔轉換成目的檔的工具稱為『編譯器』。

不同系列的『中央處理機』（CPU）都有各自的『機械語言』，之間是很難相容的；譬如 Motorola 68000 系列與 Intel Pentium 系列之間的機械碼，則完全不能相容。也就是說，同樣語言編寫出來的程式，利用 Pentium 主機編譯後得到的機械碼，無法移植到 Alpha 主機上執行，因為兩者之間的 CPU 型態並不相同；即使是相同 CPU 型態的主機，若使用不同的作業系統，其機械碼不一定可以相容。如果要機械碼相容的話，不但必須使用相同系列的CPU（如 Pentium 系列），也要採用相同系列的作業系統才可以（如 Windows 系列）。由此可見，機械語言對系統的相依性非常高，同樣的程式語言，在不同的主機電腦上，都有各自的『編譯器』。

翻轉工作室：粘添壽

 

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