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高级编程语言的发展历程 高级编程语言的发展历程 （一） 2010-07-20 高级编程语言的创始纪上写道：“初，世间无语言，仅电路与连线。 及大牛出，天地开，始有FORTRAN，LISP。ALGOL 随之，乃有万种 语。” 我们都知道，LISP 是基于递归函数的，FORTRAN 是做科学 计算的。现在的C 等等，都比较像 FORTRAN 而不像 LISP。可是很 少有人知道，最初，FORTRAN 是不支持函数递归调用的，而LISP 是一生下来就支持的，所有高级语言里面的递归调用，都是逐渐从 LISP 那里学来的。这段尘封的历史非常有趣，值得八卦一番。 一般人学编程，除了写 HelloWorld 之外，人生写的第二个程序，不 是阶乘就是菲波拉契数列，要不就是汉洛塔。而这几个程序，基本上 都是因为函数的递归调用才显得简单漂亮。没有递归的日子里， 人 民非常想念您。可是，第一版的 FORTRAN 就居然居然不支持递归。 细心的读者要问了，不支持递归的语言能图灵完全么？当然可以，图 灵机就是没递归的典型的例子。但是没递归调用的程序会很难写，尤 其像汉诺塔这种。那 么，FORTRAN 他怎么就悍然不支持递归呢， 让我们回到 1960 年。 话说当年，IBM 是计算机行业的领军者。那时候的计算机，都是比 柜子还大的大家伙，至于计算能力嘛，却比你的手机还弱。那时候计 算机所做的最多的事情，不是发邮件打游戏， 而是作计算。作计算 嘛，自然需要一种和数学语言比较接近的编程语言。于是，1960年， IBM就捣鼓出了FORTRAN，用行话说，就是公式翻译系统。这 个公 式翻译系统，就成了世界上第一个编程语言。这个编程语言能做数学 计算，能作条件判断，能 GOTO。用现在的眼光看，这个语言能构 模拟图灵机上的一切操作，所以是图灵完全的。学过数值计算的同学 都知道，科学计算无非就是一大堆数学计算按照步骤 进行而已。所 以，一些控制判断语句，数学公式加上一个数组，基本上就能完成所 IBM FORTRAN 有的科学计算了。 觉得这个语言够用了，就发布了 语 言规范，并且在自家的大型机上实现了这个语言。 在实现这个语言的时候，IBM 的工程师要写一个 FORTRAN 编译器 （请注意那时候的大型机没有操作系统）。那时候的编译器都是用机 器语言或者很低级的汇编语言写成的，所以编译器要越简单越好。这 些工程师觉得，弄一个让用 户运行时动态开辟内存的机制太麻烦了， 所以干脆，强迫用户在写程序的时候，就要定好数组的大小，变量的 类型和数目。这个要求并不过分，因为在科学计算中，数组的维度， 用到的变量等，在计算之前，就是可以知道大小的。用现在的话说， 就是不能动态开辟内存空间，也就相当于没有 malloc 的 C，或者没 有 new 的 C++。这样的好处是，一个程序要多少内存，编译的时 候就知道的一清二楚了。这个主意看上去很聪明，不过 IBM 的工程 师比你想得更加聪明，他们想，既然一个程序或者子程序要多少内存 在编译的时候都知道了，我们干脆就静态的把每个子程序在内存中的 位置，子程序中参 数，返回值和局部变量放的位置，大小都定好， 不久更加整齐高效么。是的，我们都知道，在没有操作系统管理的情 况下，程序的内存策略越简单越好，如果内存放 的整整齐齐的，计 算机的管理员就能够很好的管理机器的内存，这样也是一件非常好的 事情。 （再次强调，当年还没有操作系统呢，操作系统要等到1964 年发布 的 IBM360 才有，具体开发一个操作系统之难度可参考《人 月神话》）。 可是，聪明的读者一下子就看出来了，这样静态的搞内存分配，就递 不成归不了了。为啥呢？试想，我有个 Fib 函数，用来计算第 N 个 菲波拉契数。这个函数输入一个整数，返回一个整数，FORTRAN 编 译器帮我把这个函数给静态分配了。好，我运行 Fib(5) 起来， FORTRAN 帮我把 5 存在某个专门给输入参数的位置。我在 Fib(5) 里面递归的调用了Fib(4)，FORTRAN 一看，哈，不还是 Fib 么，参 数是 4，我存。这一存，新的参数4，就把原来的 5 给覆盖掉了， 新的返回值，也把原来的返回值给覆盖掉了。大事不