高级语言与编译原理：语法和语义解析

"本资源主要讲述了编译原理中的语言和文法概念，包括高级语言的特性和分类，以及程序语言的语法、语义和语用定义。上下文无关文法和语法树在描述语言结构中的作用也得到了强调，同时提到了二义性的问题。" 在编程领域，语言和文法是理解程序设计的基础。本章节主要探讨了高级语言，如FORTRAN用于数值计算，COBOL用于事务处理，PASCAL支持结构化程序设计，ADA适用于大型程序和嵌入式实时系统，PROLOG是逻辑程序设计的选择，ALGOL、C和Java分别在不同的历史阶段和应用场景中扮演重要角色。相比机器语言或汇编语言，高级语言具有更直观、自然、易于理解和改错的特点，同时也提高了编写效率和移植性。 程序语言由语法、语义和语用三方面定义。语法规定了如何构造合法的程序，包括词法规则，它定义了单词符号如常数、标识符、运算符等的形成，以及语法规则，这些规则通过上下文无关文法来描述，例如简单的算术表达式文法示例。上下文无关文法是描述编程语言结构的一种强有力工具，但仅关注程序的形式结构，不涉及其含义。语法树是另一种表示程序结构的图形方式，有助于分析和理解程序的结构，但若文法存在二义性，则可能导致解析困难或错误。 语义则是程序的意义，即程序执行后产生的效果。它可以通过自然语言描述，但可能存在歧义和不完整性，因此更常见的是采用形式描述，如操作语义、指称语义和代数语义。语义解释了程序各个组成部分的逻辑意义和计算机实现的细节。 程序语言通常分为几个层次，从程序到子程序、语句、表达式，再到数据引用和函数调用，每个层次都有其特定的逻辑和实现意义。高级语言可进一步分为强制式语言（如FORTRAN、C、Pascal和Ada），强调命令执行顺序，和应用式语言（如LISP、ML），关注程序功能而非执行顺序。 高级语言的一般特性包括它们的分类、使用场景和设计目标。不同类型的高级语言适应不同的编程范式，为程序员提供了不同的抽象级别和表达能力，从而简化了复杂的计算任务并提高了代码的可读性和可维护性。