9、编程语言语法与语义描述解析

编程语言语法与语义描述解析

1. 引言

编程语言的成功依赖于能否以简洁且易懂的方式进行解释。例如，ALGOL 68 和 ALGOL 60 最初虽采用简短的形式化描述引入，但因使用不同符号，描述难以理解，导致接受度下降。而有些语言因概念简单但定义松散，产生了许多略有不同的方言。

定义语言面临的挑战之一是要让不同的人群理解，包括初始评估者、实现者和使用者。新编程语言在设计定稿前，通常会由未来使用者（常是语言创造者所在组织的成员）进行评审，反馈的有效性很大程度取决于描述的精确性。

编程语言实现者需要理解语言的语句、表达式和程序单元的组合方式以及运行时的预期功能，语言定义的准确性和完整性会影响他们的工作难度。最终，语言使用者需要有语言参考手册来学习编写软件解决方案，语言手册通常是可靠的书面知识来源。

编程语言的研究可分为语义和语法分析。语法指计算机语言的语句、表达式和程序模块的结构，语义则是这些内容的含义。例如，Java 中 while 语句的语法是 while (boolean_expr) statement ，其语义是当布尔表达式为真时执行嵌入语句，为假时控制转移到 while 结构后的语句。语义和语法紧密相关，在设计良好的编程语言中，语义应自然地从语法中产生，但目前表达语法有简洁且通用的符号，而定义语义的符号尚未出现，因此解释语法比表达语义更容易。

2. 描述语法的一般问题

2.1 语言的基本概念

语言是从字母表中选取的字符串集合，无论是自然语言（如英语）还是人工语言（如 Java）。语言字符串被称为语句和句子，语言的句法规则决定了使用字母表中的哪些字符组。例如，英