编程的码

㈠ 电脑的编程码

（1）机器语言与汇编语言

计算机中CPU 的功能很强，但它只认识由二进制数字构成的机器码指令（机器语言），可以直接执行。例如，某条简单的机器码加法指令为0000010001111100B。人工对这种指令很难看出它的含义。若由人工编写程序，其过程无疑极其烦琐，且难于理解、编制和调试。因而只有在早期的计算机中才用过机器码指令。如果将上述指令写成“ADD AL,7CH”，专业人员即可看出是将A寄存器中低八位的数据和十六进制数7CH相加，并且将结果仍存放于A寄存器的低八位中。这种指令和机器码指令一一对应，但意义明显多了。因而对程序的理解、编制和调试要方便多了。这种以字符形式代替机器码的指令称为汇编指令，其指令集合称为汇编语言。为了加强汇编语言的能力，加入了一些不是机器码指令的语句，这种汇编语言称为宏汇编语言。虽然使用宏汇编语言比使用机器码方便多了，但是利用汇编语言进行编程依然是非常辛苦的。

由汇编语言写成的程序是一个文本文件（由ASCII 表示，人是可以看懂的），称为汇编语言源程序。CPU不认识这种程序（它只认机器码指令），所以执行之前要先由计算机将其转化为由机器码指令构成的目的程序，这个过程叫汇编。由机器码指令转化为汇编语言程序的过程叫反汇编。汇编语言要将程序中的每一步CPU的动作指明，仍极烦琐。但由汇编语言编制的程序运行效率高，故在专业人员中仍得到广泛的应用。如果说机器码指令是第一代计算机语言，汇编语言则是第二代语言。

（2）高级语言与编译系统

为了提高编制程序的效率，也为了使一般用户能够掌握编制程序的能力，计算机语言发展了第三代语言，即高级语言。高级语言的表达方式近似于自然语言，易于理解和检查。有了高级语言，一般用户才开始进入了计算机的应用领域。使用高级语言编制的源程序依然是文本文件，计算机仍然不能直接执行，也要转化为机器码指令的目的程序才能执行。

转化的方法有解释和编译两种。

解释的方法是对源程序中的每一句命令都先把它翻译成为可以执行的用二进制数表示的目的代码予以执行，执行完毕后再解释、执行下一句。这样的好处是对于调试程序非常方便，哪一句出了问题就可以直接地显示和修改。缺点是速度太慢。就像我们以零售方式去买大量的货物一样不合适。

编译的方法是首先对源程序从头到尾进行扫描，找出所有可以识别出来的语法错误和一些逻辑错误，并要求用户对源程序再次编辑改正，直到再次编译时不再发现错误。编译程序对源程序再次扫描进行优化后，得出由机器码指令构成的工作文件，此时编译过程完毕。由于高级语言将不少功能作为函数提供给用户使用，而用户程序中仅仅给出了函数名并没有完成函数功能的程序。所以要从编译系统提供的库文件中找出相应的函数程序和工作文件，合成为可以执行的目的程序。这个过程叫做链接。所以，一个高级语言源程序的执行要经过编辑、编译、链接、执行等几个过程。由于一些软件公司提供了集成化环境（如Turbo C，Turbo Pascal），用户不必自己直接一步一步地执行这些过程，而是由集成化环境软件代替人工执行了，但是实际工作并没有消失。

软件系统中，提供编辑源程序功能的编辑程序、解释功能的程序、编译功能的程序和链接的程序组成编译系统。

为了方便用户编辑文本文件（包括源程序或称源文件及各种文书文件），系统软件提供了多种编辑工具。如早期的行编辑（EDLIN.COM）及以后的全屏幕编辑（EDIT.COM，WORDSTAR等）。为方便中文的编辑，我国的计算机工作者开发了CCED，WPS 等编辑软件。解释和编译程序并不通用，不同的高级语言各自具有不同的编译程序。近来为方便用户，计算机软件生产厂家提供了一体化的编译环境，将各个有关功能都集成于一体，为程序的编辑、运行、调试提供了方便。

（3）常用的高级语言和第四代语言

常用的高级语言

① FORTRAN：第一个高级语言是FORTRAN 语言，它是公式翻译的意思（Formula Translation中的For 和Tran的组合），目的是用于科学计算。其特点是数学函数丰富、计算速度快，目前新的版本努力弥补其在字符和图形处理方面的不足。它经历了FORTRANII，FORTRANIV，FORTRAN77，FORTRAN5等重要的发展阶段，曾几次列为美国国家标准。其影响力至今不衰。

② BASIC：BASIc语言由FORTRAN 语言脱胎而来，意义是初学者通用指令代码（Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code）。它原意是为初学FORTRAN的人提供入门的训练。它易学易用，适于初学者学习使用，因而受到广泛的欢迎。正因如此，各个厂家开发了约几百种版本，影响广泛，但也互不统一，使得交流移植不便。一个相当长的时期内，有的人认为BASIC 将被淘汰。事实上，BASIC 不仅没有灭绝，而且有长足的发展，显示了强大的生命力。在IBM PC机的随机DOS 系统盘中都提供了BASIC 的软件。早期提供的是BASIC 和BASICA。它们都是解释型的高级语言，运行速度慢，且没有集成环境的支持。现在提供的是Visual BASIC，既可解释执行，也可以编译执行，功能很强，适合于各种用户的要求。

③ Pascal：Pascal语言是由ALGOL 60发展而来的一种结构化的高级语言。其结构严谨、数据类型丰富，深得专业计算机工作者的重视，曾经成为计算机教育的标准语言。现在发展为Delphi语言，功能同样很强，也适合于各种应用。

④ COBOL：通用商用语言（common business-oriented language）。这是一种描述性很强的语言，非常适合于描述现实世界的数据结构。虽然它的运算能力并不强（可以满足商业应用的需要），但程序的书写和英语非常近似，会英语的人非常容易掌握。所以在美国近一半以上的用户曾经使用的是COBOL 语言。美国现在运行的一些程序仍然是COBOL程序。

⑤ C：C 语言是一种高效、强有力的语言，既具有结构化高级语言的特点，又具有像汇编语言一样的处理低级操作（直接指挥计算机的硬件系统）的功能。所以有人将它称为中级语言。在专业计算机工作者之中曾经广泛应用它编制各种应用程序和系统程序，如UNIX操作系统的内核就是用C语言重新写过的。现在虽然发展成为C++、Visual C++、C#，其在教学中依然得到广泛的应用。

Visual C++，Delphi，Visual BASIC 是目前应用最广的、所谓“面向对象”的三门高级语言。

第四代语言

人们称高级语言是第三代语言，其特点是面向过程。所谓面向过程，是指用户在程序中不但要说明解决什么问题，还要告诉计算机如何去解决，即详细地告诉计算机解决问题的每一个步骤。有人称此时的计算机是“勤快的笨蛋”。计算机技术的发展为适应用户的要求，只需描述要解决的问题，这就要求计算机具有一定的智能。目前称具有这种功能的语言为第四代语言（4GL）。但完全具有这种功能不是一件容易的事。一些称为4GL 的编程语言只能在一个小范围内使用。现实离人们对于第四代语言的期待还相差很远。

㈡ C语言编程之二进制原码、反码和补码

概述

在计算机内，有符号数有3种表示法：原码、反码和补码。

在计算机中，数据是以补码的形式存储的，所以补码在c语言的教学中有比较重要的地位，而讲解补码必须涉及到原码、反码。

详细释义

所谓原码就是二进制定点表示法，即最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，其余位表示数值的大小。

反码表示法规定：正数的反码与其原码相同；负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。

补码表示法规定：正数的补码与其原码相同；负数的补码是在其反码的末位加1。

原码、反码和补码的表示方法

定点整数表示法

定点小数小时法

反码

正数：正数的反码与原码相同。

负数：负数的反码，符号位为“1”，数值部分按位取反。

例如： 符号位 数值位

[+7]反= 0 0000111 B

[-7]反= 1 1111000 B

注意：

a. 数0的反码也有两种形式，即

[+0]反=00000000B

[- 0]反=11111111B

b. 8位二进制反码的表示范围：-127～+127

原码

在数值前直接加一符号位的表示法。

例如： 符号位 数值位

[+7]原= 0 0000111 B

[-7]原= 1 0000111 B

注意：

数0的原码有两种形式：

[+0]原= 00000000B

[-0]原= 10000000B

位二进制原码的表示范围：-127～+127

补码

1）模的概念：把一个计量单位称之为模或模数。

例如，时钟是以12进制进行计数循环的，即以12为模。在时钟上，时针加上（正拨）12的整数位或减去（反拨）12的整数位，时针的位置不变。

对于一个模数为12的循环系统来说，加2和减10的效果是一样的；因此，在以12为模的系统中，凡是减10的运算都可以用加2来代替，这就把减法问题转化成加法问题了（注：计算机的硬件结构中只有加法器，所以大部分的运算都必须最终转换为加法）。

10和2对模12而言互为补数。

同理，计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制（假设字长为8），因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满8位也就是256个数后会产生溢出，又从头开始计数。产生溢出的量就是计数器的模，显然，8位二进制数，它的模数为2^8=256。在计算中，两个互补的数称为“补码”。

2）补码的表示：

正数：正数的补码和原码相同。

负数：负数的补码则是符号位为“1”。并且，这个“1”既是符号位，也是数值位。数值部分按位取反后再在末位（最低位）加1。也就是“反码+1”。

例如： 符号位 数值位

[+7]补= 0 0000111 B

[-7]补= 1 1111001 B

补码在微型机中是一种重要的编码形式，请注意：

a. 采用补码后，可以方便地将减法运算转化成加法运算，运算过程得到简化。

正数的补码即是它所表示的数的真值，而负数的补码的数值部份却不是它所表示的数的真值。

采用补码进行运算，所得结果仍为补码。

b. 与原码、反码不同，数值0的补码只有一个，即

[0]补=00000000B。

若字长为8位，则补码所表示的范围为-128～+127；进行补码运算时，应注意所得结果不应超过补码所能表示数的范围。

原码、反码和补码之间的转换

由于正数的原码、补码、反码表示方法均相同，不需转换。

在此，仅以负数情况分析。

（1） 已知原码，求补码。

例：已知某数X的原码为10110100B，试求X的补码和反码

解：由[X]原=10110100B知，X为负数。求其反码时，符号位不变，数值部分按位求反；求其补码时，再在其反码的末位加1。

1 0 1 1 0 1 0 0 原码

1 1 0 0 1 0 1 1 反码，符号位不变，数值位取反

1 1 0 0 1 1 0 0 补码，符号位不变，数值位取反+1

故：[X]补=11001100B，[X]反=11001011B。

（2） 已知补码，求原码。

分析：按照求负数补码的逆过程，数值部分应是最低位减1，然后取反。但是对二进制数来说，先减1后取反和先取反后加1得到的结果是一样的，故仍可采用取反加1 有方法。

例：已知某数X的补码11101110B，试求其原码。

解：由[X]补=11101110B知，X为负数。

1 1 1 0 1 1 1 0 补码

1 1 1 0 1 1 0 1 反码（符号位不变，数值位取反加1）

1 0 0 1 0 0 1 0 原码（符号位不变，数值位取反）

关于补码的补充例子：

一个正的整数的补码就是这个整数变成二进制的值。

举例：一个int型变量i=10,其二进制补码就是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010（0x0000000A）

2. 一个负整数的二进制补码，就是该负数的绝对值所对应的补码全部取反后加1.

举例：int i=-10的补码如何求得：

先求-10的绝对值10的补码是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010（0x0000000A）;

再将求得的补码取反： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

再将取反后得到的补码加1： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 + 1

即可得到-10的二进制补码： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110（0xFFFFFFF6）

3. +0和-0的二进制补码都是0

首先+0的二进制补码是0；

-0的二进制补码是+0的二进制补码取反后加1，+0的二进制补码为0，取反后为FFFFFFFF，加1后还是0

原码和反码在数值0都有二意，唯有补码在数值0是唯一的码值！