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编程语言是什么

其实,程序指的就是一系列指令,用来告诉计算机做什么,而编写程序的关键在于,我们需要用计算机可以理解的语言来提供这些指令。

虽然借助 Siri(Apple)、Google Now(Android)、Cortana(Microsoft)等技术,我们可以使用汉语直接告诉计算机做什么,比如“Siri,打开酷狗音乐”,但使用过这些系统的读者都知道,它尚未完全成熟,再加上我们语言充满了模糊和不精确因素,使得设计一个完全理解人类语言的计算机程序,仍然是一个有待解决的问题。

为了有效避开所有影响给计算机传递指令的因素,计算机科学家设计了一些符号,这些符号各有其含义,且之间无二义性,通常被它们为编程语言。编程语言中的每个结构,都有固定的使用格式(称为语法)以及精确的含义(称为语义)。换句话说,编程语言指定了成套的规则,用来编写计算机可以理解的指令。习惯上,我们将这一条条指令称为计算机代码,而用编程语言来编写算法的过程称为编码

本教程要讲解的 Python 就是一种编程语言,除此之外,你肯定也听说过其他一些编程语言,如 C、C++Java、Ruby 等。至今,计算机科学家已经开发了成百上千种编程语言,且随着时间演变,这些编程语言又产生了多个不同的版本。但无论是哪个编程语言,也无论有多少个版本,虽然它们在细节上可能有所不同,无疑它们都有着固定的、无二义性的语法和语义。

以上提到的编程语言,都是高级计算机语言,设计它们的目的是为了方便程序员理解和使用。但严格来说,计算机硬件只能理解一种非常低级的编程语言,称为机器语言

比如说,让计算机对 2 个数做求和操作,那么 CPU 可能要执行以下指令:
  1. 将位于内存空间位置在 2001 的数加载到 CPU 中;
  2. 再将位于内存空间位置在 2002 的数也加载到 CPU中;
  3. 在 CPU中,对这 2 个数做求和操作;
  4. 将结果存储在位置为 2003 的内存空间。
可以看到,对 2 个数执行求和操作需要做这么多工作,且这还只是笼统地描述,实际会更加复杂。

而使用 Python 这样的高级语言,对 2 个数求和可以很自然地用 c = a + b 表示,但由此带来的问题是,我们需要设计一种方法,将高级语言翻译成计算机可以执行的机器语言,有两种方法可以实现,分别是使用编译器和解释器。

使用编译器将自身等效转换成机器语言的高级语言,通常称为编译型语言;而使用解释器将自身转换成机器语言的高级语言,称为解释型语言,Python 就是解释型编程语言的一种。

关于编译型语言和解释型语言的含义和区别,后续章节会进行详细介绍。

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