譯者序
第12版的變化
前言
致謝
第1章　預(yù)備知識(shí)1
1.1　掌握程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言概念的必要性1
1.2　程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域3
1.2.1　科學(xué)計(jì)算應(yīng)用3
1.2.2　商業(yè)應(yīng)用3
1.2.3　人工智能4
1.2.4　Web軟件4
1.3　語(yǔ)言評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4
1.3.1　可讀性5
1.3.2　可寫(xiě)性9
1.3.3　可靠性9
1.3.4　成本10
1.4　影響語(yǔ)言設(shè)計(jì)的因素11
1.4.1　計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)11
1.4.2　程序設(shè)計(jì)方法學(xué)13
1.5　程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分類14
1.6　語(yǔ)言設(shè)計(jì)中的權(quán)衡14
1.7　實(shí)現(xiàn)方法15
1.7.1　編譯16
1.7.2　純解釋18
1.7.3　混合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)19
1.7.4　預(yù)處理程序19
1.8　程序設(shè)計(jì)環(huán)境20
小結(jié)20
復(fù)習(xí)題21
習(xí)題21
第2章　主要程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言發(fā)展簡(jiǎn)史23
2.1　Zuse研制的Plankalkl語(yǔ)言23
2.1.1　歷史背景23
2.1.2　語(yǔ)言概述25
2.2　偽代碼25
2.2.1　短碼26
2.2.2　快碼26
2.2.3　UNIVAC編譯系統(tǒng)27
2.2.4　相關(guān)工作27
2.3　IBM 704和Fortran27
2.3.1　歷史背景27
2.3.2　設(shè)計(jì)過(guò)程28
2.3.3　Fortran I概述28
2.3.4　Fortran II29
2.3.5　Fortran IV、77、90、95、2003和200829
2.3.6　評(píng)價(jià)30
2.4　函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：LISP31
2.4.1　人工智能的開(kāi)端和列表處理31
2.4.2　LISP的設(shè)計(jì)過(guò)程32
2.4.3　語(yǔ)言概述32
2.4.4　評(píng)價(jià)33
2.4.5　LISP的兩種后繼語(yǔ)言34
2.4.6　相關(guān)語(yǔ)言34
2.5　邁向成熟的步：ALGOL 6035
2.5.1　歷史背景35
2.5.2　早期設(shè)計(jì)過(guò)程35
2.5.3　ALGOL 58概述36
2.5.4　ALGOL 58報(bào)告的接受度37
2.5.5　ALGOL 60的設(shè)計(jì)過(guò)程37
2.5.6　ALGOL 60概述37
2.5.7　評(píng)價(jià)38
2.6　商業(yè)處理語(yǔ)言：COBOL39
2.6.1　歷史背景39
2.6.2　FLOW-MATIC40
2.6.3　COBOL的設(shè)計(jì)過(guò)程40
2.6.4　評(píng)價(jià)40
2.7　分時(shí)處理的開(kāi)始：Basic42
2.7.1　設(shè)計(jì)過(guò)程43
2.7.2　語(yǔ)言概述43
2.7.3　評(píng)價(jià)43
2.8　滿足所有人的需求：PL/I46
2.8.1　歷史背景47
2.8.2　設(shè)計(jì)過(guò)程47
2.8.3　語(yǔ)言概述48
2.8.4　評(píng)價(jià)48
2.9　兩種早期的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言：APL和SNOBOL49
2.9.1　APL的起源及特征49
2.9.2　SNOBOL的起源和特征50
2.10　數(shù)據(jù)抽象的開(kāi)端：SIMULA 6750
2.10.1　設(shè)計(jì)過(guò)程50
2.10.2　語(yǔ)言概述50
2.11　正交設(shè)計(jì)：ALGOL 6850
2.11.1　設(shè)計(jì)過(guò)程51
2.11.2　語(yǔ)言概述51
2.11.3　評(píng)價(jià)51
2.12　ALGOL系列語(yǔ)言的早期繼承者52
2.12.1　簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)：Pascal52
2.12.2　一個(gè)輕便的系統(tǒng)語(yǔ)言：C53
2.13　基于邏輯的程序設(shè)計(jì)：Prolog55
2.13.1　設(shè)計(jì)過(guò)程55
2.13.2　語(yǔ)言概述55
2.13.3　評(píng)價(jià)56
2.14　歷史上規(guī)模的語(yǔ)言設(shè)計(jì)：Ada56
2.14.1　歷史背景56
2.14.2　設(shè)計(jì)過(guò)程56
2.14.3　語(yǔ)言概述57
2.14.4　評(píng)價(jià)58
2.14.5　Ada 95和Ada 200558
2.15　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)：Smalltalk59
2.15.1　設(shè)計(jì)過(guò)程59
2.15.2　語(yǔ)言概述60
2.15.3　評(píng)價(jià)60
2.16　結(jié)合命令式和面向?qū)ο蟮奶匦裕篊 61
2.16.1　設(shè)計(jì)過(guò)程61
2.16.2　語(yǔ)言概述62
2.16.3　評(píng)價(jià)62
2.16.4　Swift：Objective-C的替代品62
2.16.5　另一個(gè)相關(guān)語(yǔ)言：Delphi63
2.17　基于命令式的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言：Java63
2.17.1　設(shè)計(jì)過(guò)程63
2.17.2　語(yǔ)言概述64
2.17.3　評(píng)價(jià)65
2.18　腳本語(yǔ)言66
2.18.1　Perl的起源與特點(diǎn)66
2.18.2　JavaScript的起源與特點(diǎn)67
2.18.3　PHP的起源與特點(diǎn)69
2.18.4　Python的起源與特點(diǎn)69
2.18.5　Ruby的起源與特點(diǎn)70
2.19　.NET旗幟語(yǔ)言：C#70
2.19.1　設(shè)計(jì)過(guò)程70
2.19.2　語(yǔ)言概述71
2.19.3　評(píng)價(jià)71
2.20　混合標(biāo)記程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言72
2.20.1　XSLT72
2.20.2　JSP73
小結(jié)74
文獻(xiàn)注記74
復(fù)習(xí)題74
習(xí)題76
程序設(shè)計(jì)練習(xí)76
第3章　語(yǔ)法和語(yǔ)義描述77
3.1　概述77
3.2　語(yǔ)法描述的一般問(wèn)題78
3.2.1　語(yǔ)言識(shí)別器78
3.2.2　語(yǔ)言生成器79
3.3　語(yǔ)法描述的形式化方法79
3.3.1　Backus-Naur范式與上下文無(wú)關(guān)文法79
3.3.2　擴(kuò)展的BNF范式88
3.3.3　文法和識(shí)別器90
3.4　屬性文法90
3.4.1　靜態(tài)語(yǔ)義90
3.4.2　基本概念91
3.4.3　屬性文法的定義91
3.4.4　內(nèi)在屬性91
3.4.5　屬性文法示例91
3.4.6　計(jì)算屬性值93
3.4.7　評(píng)價(jià)94
3.5　描述程序的含義：動(dòng)態(tài)語(yǔ)義94
3.5.1　操作語(yǔ)義95
3.5.2　指稱語(yǔ)義97
3.5.3　公理語(yǔ)義100
小結(jié)110
文獻(xiàn)注記110
復(fù)習(xí)題110
習(xí)題111
第4章　詞法和語(yǔ)法分析115
4.1　概述115
4.2　詞法分析116
4.3　語(yǔ)法分析問(wèn)題122
4.3.1　語(yǔ)法分析基礎(chǔ)122
4.3.2　自頂向下的語(yǔ)法分析器123
4.3.3　自底向上的語(yǔ)法分析器124
4.3.4　語(yǔ)法分析的復(fù)雜度124
4.4　遞歸下降的語(yǔ)法分析124
4.4.1　遞歸下降的語(yǔ)法分析過(guò)程124
4.4.2　LL文法類129
4.5　自底向上的語(yǔ)法分析131
4.5.1　自底向上的語(yǔ)法分析器的語(yǔ)法分析問(wèn)題131
4.5.2　移進(jìn)-歸約算法133
4.5.3　LR語(yǔ)法分析器133
小結(jié)137
復(fù)習(xí)題138
習(xí)題138
程序設(shè)計(jì)練習(xí)139
第5章　名字、綁定與作用域140
5.1　概述140
5.2　名字140
5.2.1　設(shè)計(jì)問(wèn)題140
5.2.2　名字形式141
5.2.3　特殊單詞141
5.3　變量142
5.3.1　名字142
5.3.2　地址142
5.3.3　類型143
5.3.4　值143
5.4　綁定的概念143
5.4.1　屬性到變量的綁定144
5.4.2　綁定類型144
5.4.3　存儲(chǔ)綁定和生存期147
5.5　作用域149
5.5.1　靜態(tài)作用域149
5.5.2　分程序150
5.5.3　聲明順序153
5.5.4　全局作用域153
5.5.5　對(duì)靜態(tài)作用域的評(píng)價(jià)156
5.5.6　動(dòng)態(tài)作用域156
5.5.7　對(duì)動(dòng)態(tài)作用域的評(píng)價(jià)157
5.6　作用域和生存期157
5.7　引用環(huán)境158
5.8　有名常量159
小結(jié)161
復(fù)習(xí)題161
習(xí)題162
程序設(shè)計(jì)練習(xí)165
第6章　數(shù)據(jù)類型167
6.1　概述167
6.2　基本數(shù)據(jù)類型168
6.2.1　數(shù)值類型168
6.2.2　布爾類型170
6.2.3　字符類型171
6.3　字符串類型171
6.3.1　設(shè)計(jì)問(wèn)題171
6.3.2　字符串及其運(yùn)算171
6.3.3　字符串長(zhǎng)度選項(xiàng)173
6.3.4　評(píng)價(jià)173
6.3.5　字符串類型的實(shí)現(xiàn)174
6.4　枚舉類型175
6.4.1　設(shè)計(jì)問(wèn)題175
6.4.2　設(shè)計(jì)175
6.4.3　評(píng)價(jià)176
6.5　數(shù)組類型177
6.5.1　設(shè)計(jì)問(wèn)題177
6.5.2　數(shù)組和索引178
6.5.3　下標(biāo)綁定和數(shù)組的種類179
6.5.4　數(shù)組初始化180
6.5.5　數(shù)組運(yùn)算181
6.5.6　矩陣數(shù)組和鋸齒形數(shù)組182
6.5.7　切片182
6.5.8　評(píng)價(jià)183
6.5.9　數(shù)組類型的實(shí)現(xiàn)183
6.6　關(guān)聯(lián)數(shù)組185
6.6.1　結(jié)構(gòu)與運(yùn)算185
6.6.2　關(guān)聯(lián)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)186
6.7　記錄類型186
6.7.1　記錄的定義187
6.7.2　記錄中字段的引用187
6.7.3　評(píng)價(jià)188
6.7.4　記錄類型的實(shí)現(xiàn)188
6.8　元組類型189
6.9　列表類型190
6.10　聯(lián)合類型192
6.10.1　設(shè)計(jì)問(wèn)題192
6.10.2　判別式與自由聯(lián)合類型192
6.10.3　F#的聯(lián)合類型193
6.10.4　評(píng)價(jià)193
6.10.5　聯(lián)合類型的實(shí)現(xiàn)194
6.11　指針和引用類型194
6.11.1　設(shè)計(jì)問(wèn)題194
6.11.2　指針運(yùn)算194
6.11.3　指針的相關(guān)問(wèn)題195
6.11.4　C和C 中的指針196
6.11.5　引用類型198
6.11.6　評(píng)價(jià)199
6.11.7　指針和引用類型的實(shí)現(xiàn)199
6.12　可選類型203
6.13　類型檢查203
6.14　強(qiáng)類型204
6.15　類型等價(jià)205
6.16　理論和數(shù)據(jù)類型208
小結(jié)209
文獻(xiàn)注記210
復(fù)習(xí)題210
習(xí)題211
程序設(shè)計(jì)練習(xí)212
第7章　表達(dá)式與賦值語(yǔ)句214
7.1　概述214
7.2　算術(shù)表達(dá)式214
7.2.1　運(yùn)算符求值順序215
7.2.2　運(yùn)算分量求值順序219
7.3　重載運(yùn)算符221
7.4　類型轉(zhuǎn)換222
7.4.1　表達(dá)式中的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換222
7.4.2　顯式類型轉(zhuǎn)換223
7.4.3　表達(dá)式錯(cuò)誤224
7.5　關(guān)系表達(dá)式和布爾表達(dá)式224
7.5.1　關(guān)系表達(dá)式224
7.5.2　布爾表達(dá)式225
7.6　短路求值226
7.7　賦值語(yǔ)句227
7.7.1　簡(jiǎn)單賦值227
7.7.2　條件賦值227
7.7.3　復(fù)合賦值運(yùn)算符227
7.7.4　一元賦值運(yùn)算符228
7.7.5　賦值表達(dá)式229
7.7.6　多重賦值229
7.7.7　函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的賦值230
7.8　混合方式賦值230
小結(jié)231
復(fù)習(xí)題231
習(xí)題232
程序設(shè)計(jì)練習(xí)233
第8章　語(yǔ)句級(jí)控制結(jié)構(gòu)234
8.1　概述234
8.2　選擇語(yǔ)句235
8.2.1　二路選擇語(yǔ)句235
8.2.2　多路選擇語(yǔ)句238
8.3　重復(fù)語(yǔ)句244
8.3.1　計(jì)數(shù)控制循環(huán)245
8.3.2　邏輯控制循環(huán)248
8.3.3　用戶定義的循環(huán)控制機(jī)制249
8.3.4　基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的迭代250
8.4　無(wú)條件分支253
8.5　保護(hù)命令254
8.6　結(jié)論256
小結(jié)256
復(fù)習(xí)題257
習(xí)題257
程序設(shè)計(jì)練習(xí)258
第9章　子程序260
9.1　概述260
9.2　子程序基礎(chǔ)260
9.2.1　子程序的一般性質(zhì)260
9.2.2　基本定義260
9.2.3　參數(shù)262
9.2.4　過(guò)程與函數(shù)265
9.3　子程序的設(shè)計(jì)問(wèn)題265
9.4　局部引用環(huán)境266
9.4.1　局部變量266
9.4.2　嵌套子程序267
9.5　參數(shù)傳遞方法267
9.5.1　參數(shù)傳遞的語(yǔ)義模型268
9.5.2　參數(shù)傳遞的實(shí)現(xiàn)模型268
9.5.3　參數(shù)傳遞方法的實(shí)現(xiàn)272
9.5.4　常用語(yǔ)言的參數(shù)傳遞方法272
9.5.5　參數(shù)類型檢查274
9.5.6　多維數(shù)組參數(shù)276
9.5.7　設(shè)計(jì)考量277
9.5.8　參數(shù)傳遞實(shí)例277
9.6　子程序作為參數(shù)280
9.7　子程序間接調(diào)用281
9.8　函數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題282
9.8.1　函數(shù)的副作用283
9.8.2　返回值類型283
9.8.3　返回值的個(gè)數(shù)283
9.9　重載子程序283
9.10　泛型子程序284
9.10.1　C 泛型函數(shù)285
9.10.2　Java 5.0泛型方法286
9.10.3　C# 2005泛型方法287
9.10.4　F#泛型函數(shù)288
9.11　用戶定義的重載運(yùn)算符288
9.12　閉包289
9.13　協(xié)同程序290
小結(jié)292
復(fù)習(xí)題293
習(xí)題294
程序設(shè)計(jì)練習(xí)295
第10章　子程序?qū)崿F(xiàn)297
10.1　調(diào)用和返回的一般語(yǔ)義297
10.2　簡(jiǎn)單子程序的實(shí)現(xiàn)297
10.3　具有棧動(dòng)態(tài)局部變量的子程序?qū)崿F(xiàn)299
10.3.1　更復(fù)雜的活動(dòng)記錄299
10.3.2　不含遞歸的例子301
10.3.3　遞歸302
10.4　嵌套子程序304
10.4.1　基礎(chǔ)304
10.4.2　靜態(tài)鏈305
10.5　分程序309
10.6　動(dòng)態(tài)作用域的實(shí)現(xiàn)310
10.6.1　深層訪問(wèn)310
10.6.2　淺層訪問(wèn)311
小結(jié)312
復(fù)習(xí)題312
習(xí)題313
程序設(shè)計(jì)練習(xí)315
第11章　抽象數(shù)據(jù)類型與封裝結(jié)構(gòu)316
11.1　抽象的概念316
11.2　數(shù)據(jù)抽象簡(jiǎn)介317
11.2.1　浮點(diǎn)型抽象數(shù)據(jù)類型317
11.2.2　用戶自定義抽象數(shù)據(jù)類型317
11.2.3　示例318
11.3　抽象數(shù)據(jù)類型的設(shè)計(jì)問(wèn)題319
11.4　語(yǔ)言示例319
11.4.1　C 中的抽象數(shù)據(jù)類型320
11.4.2　Java中的抽象數(shù)據(jù)類型325
11.4.3　C#中的抽象數(shù)據(jù)類型326
11.4.4　Ruby中的抽象數(shù)據(jù)類型327
11.5　參數(shù)化抽象數(shù)據(jù)類型330
11.5.1　C 330
11.5.2　Java 5.0331
11.5.3　C# 2005333
11.6　封裝結(jié)構(gòu)333
11.6.1　概述334
11.6.2　C中的封裝334
11.6.3　C 中的封裝334
11.6.4　C#程序集335
11.7　命名封裝336
11.7.1　C 命名空間336
11.7.2　Java包337
11.7.3　Ruby模塊338
小結(jié)338
復(fù)習(xí)題339
習(xí)題340
程序設(shè)計(jì)練習(xí)340
第12章　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)支持342
12.1　概述342
12.2　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)342
12.2.1　引言342
12.2.2　繼承343
12.2.3　動(dòng)態(tài)綁定344
12.3　面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的設(shè)計(jì)問(wèn)題346
12.3.1　對(duì)象的排他性346
12.3.2　子類是否為子類型346
12.3.3　單繼承與多繼承347
12.3.4　對(duì)象的分配和釋放347
12.3.5　動(dòng)態(tài)綁定與靜態(tài)綁定348
12.3.6　嵌套類348
12.3.7　對(duì)象的初始化349
12.4　支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的特定語(yǔ)言349
12.4.1　Smalltalk349
12.4.2　C 350
12.4.3　Java359
12.4.4　C#362
12.4.5　Ruby363
12.5　面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)366
12.5.1　存儲(chǔ)示例數(shù)據(jù)366
12.5.2　方法調(diào)用與方法的動(dòng)態(tài)綁定366
12.6　反射368
12.6.1　概述368
12.6.2　什么是反射368
12.6.3　Java中的反射369
12.6.4　C#中的反射371
小結(jié)372
復(fù)習(xí)題373
習(xí)題375
程序設(shè)計(jì)練習(xí)375
第13章　并發(fā)376
13.1　概述376
13.1.1　多處理器體系結(jié)構(gòu)377
13.1.2　并發(fā)的分類378
13.1.3　使用并發(fā)的動(dòng)機(jī)378
13.2　子程序級(jí)并發(fā)379
13.2.1　基本概念379
13.2.2　并發(fā)語(yǔ)言設(shè)計(jì)382
13.2.3　設(shè)計(jì)問(wèn)題382
13.3　信號(hào)量382
13.3.1　概述382
13.3.2　合作同步383
13.3.3　競(jìng)爭(zhēng)同步385
13.3.4　評(píng)價(jià)386
13.4　管程386
13.4.1　概述386
13.4.2　競(jìng)爭(zhēng)同步386
13.4.3　合作同步386
13.4.4　評(píng)價(jià)387
13.5　消息傳遞387
13.5.1　概述387
13.5.2　同步消息傳遞的概念388
13.6　Ada并發(fā)支持388
13.6.1　基本概念388
13.6.2　合作同步391
13.6.3　競(jìng)爭(zhēng)同步392
13.6.4　受保護(hù)對(duì)象393
13.6.5　評(píng)價(jià)394
13.7　Java線程394
13.7.1　線程類395
13.7.2　優(yōu)先級(jí)397
13.7.3　信號(hào)量397
13.7.4　競(jìng)爭(zhēng)同步397
13.7.5　合作同步398
13.7.6　非阻塞同步401
13.7.7　顯式鎖401
13.7.8　評(píng)價(jià)402
13.8　C#線程402
13.8.1　基本線程操作402
13.8.2　同步線程404
13.8.3　評(píng)價(jià)405
13.9　函數(shù)式語(yǔ)言中的并發(fā)405
13.9.1　Multi-LISP405
13.9.2　并發(fā)ML406
13.9.3　F#406
13.10　語(yǔ)句級(jí)并發(fā)407
13.10.1　高性能Fortran407
小結(jié)409
文獻(xiàn)注記410
復(fù)習(xí)題410
習(xí)題411
程序設(shè)計(jì)練習(xí)412
第14章　異常處理和事件處理413
14.1　異常處理概述413
14.1.1　基本概念414
14.1.2　設(shè)計(jì)問(wèn)題415
14.2　C 異常處理417
14.2.1　異常處理程序417
14.2.2　異常綁定到處理程序418
14.2.3　延續(xù)418
14.2.4　其他設(shè)計(jì)選擇418
14.2.5　示例419
14.2.6　評(píng)價(jià)420
14.3　Java異常處理420
14.3.1　異常類別421
14.3.2　異常處理程序421
14.3.3　異常綁定到處理程序421
14.3.4　其他設(shè)計(jì)選擇422
14.3.5　示例423
14.3.6　finally子句424
14.3.7　斷言425
14.3.8　評(píng)價(jià)425
14.4　Python和Ruby的異常處理426
14.4.1　Python426
14.4.2　Ruby427
14.5　事件處理概述428
14.6　J