面向对象程序设计的由来_第一个完整的、健全的面向对象的程序设计-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/XiaoRungen/article/details/146817535

前言

程序设计思想是计算机科学的核心之一，它随着硬件技术、软件需求和人类思维的进步而不断演进。从最初的面向机器编程，到面向过程、结构化程序设计，再到面向对象思想，程序设计思想的发展不仅提高了编程效率，还极大地改善了软件的可维护性、可扩展性和可重用性。本文将详细回顾程序设计思想的发展历史，并探讨其未来趋势。

1940 年以前：面向机器的艰难起步

机器语言：二进制的世界

最早的程序设计采用机器语言，直接使用二进制码来表示机器能够识别和执行的指令和数据。简单来说，就是编写 0 和 1 的序列来代表程序语言。例如，用 0000 代表加载（LOAD），0001 代表存储（STORE）。机器语言由机器直接执行，速度快，但编写和修改极其困难，程序编写效率十分低下，编写时间往往是运行时间的几十倍甚至几百倍。有个关于机器语言和比尔盖茨的笑话，说比尔盖茨拿着绣花针在一张光盘上戳出 Windows，若真如此，连简单的“Hello world”都能让人戳到眼睛冒烟。

汇编语言：符号的进步

由于机器语言编写难度大，汇编语言应运而生。汇编语言用助记符代替机器指令的操作码，用地址符号或标号代替指令或操作数的地址。例如，用 LOAD 代替 0000，用 STORE 代替 0001。虽然汇编语言提升了可读性，但本质上仍是面向机器的语言，编写依然困难且容易出错，很多计算机专业学生对汇编课程的练习程序仍心有余悸。

脱离机器第一步：面向过程的飞跃

高级语言的诞生

面向机器的语言被视为“低级语言”，为解决其存在的问题，计算机科学家们创建了面向过程的语言，即“高级语言”。面向过程的语言不再关注机器本身的操作指令和存储等细节，而是关注解决问题的过程。

面向过程的优势

相比面向机器的思想，面向过程是一次思想上的飞跃。它将程序员从复杂的机器操作中解放出来，关注具体问题的解决；具备移植性和通用性，不再依赖于具体的机器；更易于编写和维护，大大提升了程序员的工作效率，促进了软件行业的快速发展。典型的面向过程语言有 COBOL、FORTRAN、BASIC、C 语言等。

第一次软件危机：结构化程序设计的应对

危机的根源

一些面向过程语言中的 goto 语句导致了面条式代码，极大地限制了程序的规模。随着计算机硬件的飞速发展和应用复杂度的提高，原有的程序开发方式无法满足需求，1960 年代中期爆发了第一次软件危机，表现为软件质量低下、项目无法如期完成、严重超支等，如 1963 年美国水手一号火箭发射失败就是因为一行 FORTRAN 代码错误。

解决方案的提出

为解决软件危机，1968、1969 年连续召开两次著名的 NATO 会议，提出了“软件工程”的概念，但后来证明它无法完全解决软件危机。与此同时，“结构化程序设计”作为另一种解决方案被提出。Edsger Dijkstra 发表了《GOTO 有害论》的论文，引发了论战，并产生了结构化程序设计方法。第一个结构化的程序语言 Pascal 也在此时诞生并流行起来。

结构化程序设计的特点

结构化程序设计抛弃 goto 语句，采取“自顶向下、逐步细化、模块化”的指导思想。它本质上还是面向过程的设计思想，但通过这种方法将软件的复杂度控制在一定范围内，符合人类思维的 7±2 原理，成为 1970 年代软件开发的潮流。

第二次软件危机：面向对象程序设计的崛起

危机再现

结构化编程在一定程度上缓解了软件危机，但随着硬件的快速发展、业务需求的复杂化和编程应用领域的扩大，第二次软件危机很快到来。这次危机主要体现在“可扩展性”和“可维护性”方面，传统的面向过程方法已无法适应快速多变的业务需求。

面向对象思想的发展

面向对象的思想早在 1967 年的 Simula 语言中就已提出，但第二次软件危机促进了其发展。1980 年代，C++的出现使面向对象开始流行，后来的 Java、C#将其推向了新的高峰。虽然面向对象也不是解决软件危机的银弹，但它更加贴近人类思维的特点，是软件设计思想上的一次飞跃。

编程语言详细发展历史

早期萌芽（1940 之前）

第一个编程语言比现代计算机还早诞生。1801 年的提花织布机运用打孔卡上的坑洞代表缝纫织布机的手臂动作，实现图案自动化。爱达·勒芙蕾丝在 1842 - 1843 年间翻译文章时附加的计算伯努利数方法的细节，被部分历史学家认为是世界上第一个电脑程序。Herman Hollerith 用打孔卡编码并纪录 1890 年的人口统计数据。早期的计算机代码针对应用面设计，20 世纪前十年主要用十进制算数，后来发现可用数字表现逻辑。

现代编程语言的开端（1940 年代）

最早的现代化、电力引导的计算机约在 1940 年代被创造出来。程序员在有限的速度及存储器容量限制下，撰写人工调整过的汇编语言程序，但这种方式花费大量脑力且容易出错。康拉德·楚泽于 1948 年发表了 Plankalkül 编程语言的论文，但未能实现。这期间开发的重要语言有 Plankalkül、ENIAC coding system、C - 10 等。

蓬勃发展（1950 与 1960 年代）

1950 年代设计出三个现代编程语言，其派生语言至今仍广泛使用：Fortran（公式翻译器）、LISP（枚举处理器）、COBOL（通用商业导向语言）。1950 年代晚期的 ALGOL 60 报告强化了计算想法，提出嵌套区块结构、词汇范围等创新功能，并用巴科斯 - 诺尔范式描述语言语法。Algol 68 延续了 Algol 的构想，但因一些复杂功能而名声不佳，尼克劳斯·维尔特开发了更简单的 Pascal 语言。这期间开发的重要语言众多，如 Regional Assembly Language、Autocode、FORTRAN 等。

基础范式确立（1967 - 1978）

1960 年代晚期至 1970 年代晚期，大多数现在使用的主要语言范式被发明：Simula 是第一个支持面向对象开发的编程语言；C 是早期的系统程序设计语言；Smalltalk 是完全从零开始设计的面向对象编程语言；Prolog 是第一个逻辑程序语言；ML 是静态类型函数编程语言的先驱。这期间结构化程序设计引发争议，但后来程序员普遍认为除少数情况外使用 GOTO 是不良风格。开发的重要语言有 Logo、Pascal、C 语言等。

增强与模块化（1980 年代）

1980 年代的编程语言更强大。C++合并了面向对象和系统程序设计；美国政府标准化了 Ada 语言；日本等对第五代语言进行研究；函数编程语言社区聚焦于标准化 ML 及 Lisp。语言设计出现运用模块进行大型系统开发的趋势，Modula、Ada、ML 发展出模块化系统。编译技术也因 RISC 的进展得到关注。开发的重要语言有 Ada、C++、Common Lisp 等。

互联网时代（1990 年代）

1990 年代主要推动提升程序员生产力，出现了许多“快速应用程序开发”（RAD）语言，大多是面向对象的编程语言，如 Object Pascal、Visual Basic、C#。Java 具备垃圾回收机制，受到更多关注。新的脚本语言在网络应用上表现出色。开发的重要语言有 Haskell、Python、Visual Basic 等。