1.1 计算机程序设计语言的发展
计算机之所以能自动进行计算，是因为采用了程序存储的原理，计算机的工作体现
为执行程序。程序是控制计算机完成特定功能的一组有序指令的集合，编写程序所使用
的语言称为程序设计语言，它是人与计算机之间进行信息交流的工具。
从1946年世界上诞生第一台计算机起，在短短的50余年间，计算机技术迅速发展，
程序设计语言的发展从低级到高级，经历了机器语言、汇编语言、高级语言到面向对象，具体学习资料请到菜鸟教程网下载观看bbs.jiaochengcn
语言的多个阶段，具体过程如下：
⑴ 机器语言
计算机能够直接识别和执行的二进制指令（也称机器指令）的集合称为该种计算机
的机器语言。早期的计算机程序都是直接使用机器语言编写的，这种语言使用0、1代码，
因此编写出的程序难以理解和记忆，目前已不被人们使用。
⑵ 汇编语言
通过助记符代替0、1机器指令以利于理解和记忆，由此形成了汇编语言。汇编语
言实际上是与机器语言相对应的语言，只是在表示方法上采用了便于记忆的助记符号来
代替机器语言相对应的二进制指令代码，因此也称为符号语言。计算机不能直接识别汇
编语言，需要编译后才能识别。这种语言的执行效率较高，但由于难以记忆，因此使用
较少。
⑶ 高级语言
机器语言和汇编语言是面向机器的语言，高级语言采用更接近自然语言的命令或语
句，使用高级语言编程，一般不必了解计算机的指令系统和硬件结构，只需掌握解题方
法和高级语言的语法规则，就可以编写程序。高级语言在设计程序时着眼于问题域中的
过程，因此它是一种面向过程的语言，对于高级语言，人们更容易理解和记忆，这也给
编程带来很大方便，但它与自然语言还是有较大差别。
⑷ 面向对象语言
面向对象语言是比面向过程语言更高级的一种高级语言。面向对象语言的出现改变
了编程者的思维方式，使设计程序的出发点由着眼于问题域中的过程转向着眼于问题域
中的对象及其相互关系，这种转变更加符合人们对客观事物的认识。因此，面向对象语
言更接近于自然语言，面向对象语言是人们对于客观事物更高层次的抽象。
目前世界上已经设计和实现的计算机语言有上千种之多，但实际被人们广泛使用的
计算机语言不过数十种。
1.2 程序设计的发展历程
回顾程序设计发展的历史，大体上可以划分为如下几个不同的时期。
50年代的程序都是用指令代码或汇编语言来编写的，这种程序的设计相当麻烦，编
制和调试一个稍许大一点的程序常常要花费很长的时间，培养一
个熟练的程序员更需经
过长期的训练和实习，这种局面严重影响了计算机的普及应用。
60年代高级语言的出现大大简化了程序设计，缩短了解题周期，因此显示出强大的
生命力。此后，编制程序已不再是软件专业人员才能做的事了，一般工程技术人员花上
较短的时间学习，也可以使用计算机解题。这个时期，随着计算机的应用日益广泛地渗
透到各学科和技术领域，也发展了一系列不同风格的、为不同对象服务的程序设计语言。
其中较为著名的有FORTRAN、COBOL、ALGOL、LISP、PL/1、PASCAL等十几种语
言。高级语言的蓬勃兴起，使得编译和形式语言理论相应日趋完善，这是该时期的主要
特征。但就整个程序设计方法而言，并无实质性的改进。
自60年代末到70年代初，出现了大型软件系统，如操作系统、数据库，这给程序
设计带来了新的问题。大型系统的研制需要花费大量的资金和人力，可是研制出来的产
品却是可靠性差，错误多，且不易维护和修改。一个大型操作系统有时需要几千人/年的
工作量，而所获得的系统又常常会隐藏着几百甚至几千个错误。当时，人们称这种现象
为“软件危机”。
“软件危机”震动了软件界，程序设计的传统习惯和工作方式导致了不清晰的程序
结构，使得程序的可靠性难以保障；另一方面，程序设计工具的严重缺乏也使得大型系
统的开发陷入困境。此时人们开始重新审视程序设计中的一些最基本的问题。例如，程
序的基本组成部分是什么？应该用什么样的方法来设计程序？如何保证程序设计正确？
程序设计的主要方法和技术应如何规范等等。
1969年，E.W.Dijkstra首先提出了结构化程序设计的概念，他强调了从程序结构和
风格上来研究程序设计。经过几年的探索和实践，结构化程序设计的应用确实取得了成
效，用结构化程序设计的方法编写出来的程序不仅结构良好，易写易读，而且易于证明
其正确性。
到20世纪70年代末结构化设计方法得到了很大的发展，Niklans Wirth又提出了“算
法+数据结构 = 程序设计”的程序设计方法，他将软件划分成若干个可单独命名和编址
的部分，它们被称为模块，模块化使软件能够有效地被管理和维护，能够有效的分解和
处理复杂问题。在80年代，模块化程序设计方法普遍被人们接受。
虽然几十年来结构化程序设计技术得到了广泛的使用，但有些问题仍未得到很好的
解决。由于软件开发是对问题的求解过程，从认识论角度看，软件开发过程包括人们对
要解决问题及相关事物的认识和基于认识所进行的描述。而结构化设计方法不能直接反
映出人类认识问题的
过程。另外，结构化设计方法中，程序模块和数据结构是松散地耦
合在一起的，因此，当应用程序比较复杂时，容易出错，难以维护。随着计算机软件的
发展，软件系统越来越复杂庞大，结构化程序设计方法已显得力不从心。
在20世纪80年代，人们又提出了面向对象的程序设计方法。这种方法直接对问题
域中的客观事物建造分析模型中的对象，使得对象的描述与客观事物一致，保持问题域
中的单个事物及事物之间的关系的原貌，而面向对象的的语言可以直接描述问题域中的
对象及其相互关系。用面向对象的程序设计方法，可以使人们对复杂系统的认识过程与
系统的程序设计与实现过程尽可能地一致，这是因为它从客观世界中所存在的事物出发，
比较符合人们的思维方式。因此，目前这种面向对象的程序设计模式正逐渐取代“数据
结构+算法”的面向过程的程序设计模式。
1.3 结构化程序设计概述
自提出结构化程序设计的概念后，经过十几年的发展，结构化程序设计已经具有了
很广泛的内容，大体上可以归纳为以下几点：
1、结构化程序的基本结构
结构化程序包含有三种基本结构，人们可以用这三种基本结构来展开程序，表示一
个良好的算法，从而使程序的结构清晰、易读易懂且质量好、效益高。这三种基本结构
为顺序结构、 选择结构和循环结构。
⑴ 顺序结构
顺序结构是一种最简单、最基本的结构，在顺序结构内，各块是按照它们出现的先
后顺序依次执行。表示了一个顺序结构形式，从图中可以看出它有一个入口a
点，一个出口 b点，在结构内A框和B框都是顺序执行的处理框。
⑵ 选择结构
选择结构中包含一个判断框，根据给定的条件p是否成立而选择执行A框或B框，
当条件成立时，执行A，否则执行B。A框或B框可以是空框，即不执行任何操作，但
判断框中的两个分支，执行完A或B后都必须汇合在一起，从出口b 退出，然后接着
执行其后的过程。所示的虚线部分就是选择结构，在选择结构中程序产生了分
支，但对于整个的虚线框而言，它仍然只具有一个入口a和一个出口b。
⑶ 循环结构
循环结构又称重复结构，是指在一定条件下反复执行一个程序块的结构。循环结构
也是只有一个入口，一个出口。根据循环条件的不同，循环结构分为当型循环结构和直
到型循环结构两种。
① 当型循环的结构，其功能是：当给定的条件p成立时，执行A框操作，
执行完A操作后，再判断p条件是否成立，如果成立，再次执行A操作，如此重复执行
A操作，直到判断p条件不成立才停止循环。此时不执行A操作，而从出口b脱离循环
结构。
② 直到型循环的结构，其功能是，先执行A框操作，然后判断给定条件
p是否成立，如果不成立，再次执行A操作；然后再对p进行判断，如此反复，直到给
定的p条件成立为止。此时不再执行A框，从出口b脱离循环。
由以上三种基本结构构成的程序，称为结构化程序。一个结构化程序，以及三种基
本结构中的每一种结构都应具有以下特点：
?有一个入口
?一个出口
?没有死语句，即每一个语句都应该有一条从入口到出口的路径通过它（至少通过
一次）。
?没有死循环（无限制的循环）。
实践证明，任何满足以上四个条件的程序，都可以表示为由以上三种基本结构所构
成的结构化程序；反之，任何一个结构化程序都可以分解为一个个基本结构。
2、结构化程序的设计方法
结构化程序主要采用自上而下、逐步细化的设计方法，即先全局后局部、先整体后
细节、先抽象后具体的设计方法。由于实际问题往往比较复杂，为了提高效率，在进行
结构化程序设计时，常常伴随着使用关键部分优先考虑的设计方法。
3、结构化程序的组织结构
在结构化程序中常常用模块化结构来组织程序，
1.4 面向对象程序设计概述
1、面向对象方法的起源
结构化程序设计技术虽已使用了几十年，但如下问题仍未得到很好的解决。
⑴ 面向过程的设计方法与人们习惯的思维方法仍然存在一定的差距，所以很难自
然、准确地反映真实世界。因而用此方法开发出来的软件，有时很难保证其质量，甚至
需要进行重新开发。
⑵ 结构化程序设计在方法实现中只突出了实现功能的操作方法（模块），而被操作
的数据（变量）处于实现功能的从属地位，即程序模块和数据结构是松散地耦合在一起
的。因此当应用程序比较复杂时，容易出错，难以维护。
由于上述缺陷，结构化程序设计方法已不能满足现代化软件开发的要求，一种全新
的软件开发技术应运而生，这就是面向对象的程序设计（Object Oriented Programming，
简称OOP）。
20世纪80年代，在软件开发中各种概念和方法积累的基础上，就如何超越程序的
复杂性障碍，如何在计算机系统中自然的表示客观世界等问题，人们提出了面向对象的
程序设计方法。面向对象的方法不再将问题分解为过程，而是将问题分解为对象。对象
将自己的属性和方法封装成一个整体，供程序设计者使用。对象之间的相互作用则通过
消息传递来实现。用面向对象的程序设计方法，可以使人们对复杂系统的认识过程与系
统的程序设计与实现过程尽可能地一致。目前，这种“对象+消息”的面向对象的程序
设计模式正逐渐
取代“数据结构+算法”的面向过程的程序设计模式。
2、面向对象语言的发展
早在20世纪60年代，就出现了最早的面向对象语言Simula67语言，具有了类和对
象的概念。随后又推出了纯面向对象设计语言，如80年代美国Xerox Palo Alto 研究中
心推出了Smalltalk，它完整地体现并进一步丰富了面向对象的概念，还开发了配套的工
具环境，为其最终实用化奠定基础。但由于当时人们已经接受并广泛应用结构化设计理
论，而不能一下子完全接受面向对象程序设计的所有思想等诸多原因，这些语言并没有
能够广泛流行起来。后来人们开始对流行的语言进行面向对象的扩充，曾经推出过许多
种类的版本，而主要成功的代表是在当时流行的程序设计语言C语言的基础上开发的
C++语言。这时面向对象语言已形成几大类别：一类是纯面向对象的语言，如Smalltalk
和Eiffel；另一类是混合型的面向对象语言，如C++和Objective C；还有一类是与人工
智能语言结合形成的，如LOOPS、Flavors和CLOS；适合网络应用的有JAVA语言等。
C++语言是由AT&T公司的贝尔实验室的Bjarne Stioustrup 博士开发的，它的创作
灵感来源于计算机语言多方面成果的凝聚，特别是BCPL（Basic Combined Programming
[/url]
[url=bbs.jiaochengcn/forum.php?mod=forumdisplay&fid=58]Language，C语言的基础）和Simula 67（以面向对象为核心的语言），同时也借鉴了Algol68
语言。C++的名字是由Rick Masenirti提出，到1983年确定。
C++是一门高效实用的混合型程序设计语言，它包括两部分内容：一是C++基础部
分，它是以C语言为核心的； 另一部分是C++面向对象特性部分，是C++对C语言的
扩充部分。这样它既支持面向对象程序设计方法，又支持结构化程序设计方法，同时广
泛的应用基础和丰富的开发环境的支持，也使面向对象设计得到很快普及。
3、C++语言对面向对象方法的支持
C++语言是C语言的扩展，其基础部分除了一些细微的差别外，可以说是C语言的
目前流行的编程语言超级，它保留了C语言功能强、效率高、风格简洁、适合于大多数的系统程序设计任务
等优点，使得C++与C之间取得了兼容性，因此，在过去的软件开发中积累的大量的C
的库函数和实用程序都可在C++中应用。
另外，C++语言通过对C的扩充，克服了原有C语言的缺点，特别是引进了面向对
象语言的要素，使得C++语言成为一种面向对象的程序设计语言，它对面向对象程序设
计方法的支持体现在如下几个方面：
⑴ 支持数据封装
在C++语言中，类是支持数据封装的工具，对象是数据封装的实现。在封装中还提
供了一种对数据访问的控制机制，使得有些数据被隐藏在封装体内，因此具
有隐蔽性。
封装体与外界进行信息交换是通过操作接口进行的。这种访问控制机制体现在类的成员
中可以有公有成员、私有成员和保护成员。
⑵ 支持继承性
C++语言允许单继承和多继承。继承是面向对象语言的重要特性。一个类可以根据
需要生成它的派生类，派生类还可以再生成它的派生类。派生类继承了基类成员，另外
它还可以定义自己的成员。继承是实现抽象和共享的一种机制。
⑶ 支持多态性
C++语言支持多态性表现在：
① C++语言允许函数重载和运算符重载；
② C++语言可以定义虚函数，通过它来支持动态联编。动态联编是多态性的一个重
要特征。

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