程序設計語言概念

第1部分 函數(shù)與基本原理
第1章 導言 2
1.1 程序設計語言 2
1.2 目標 3
1.2.1 總體目標 3
1.2.2 特殊主題 3
1.3 程序設計語言的歷史 4
1.4 組織：概念和語言 5
第2章 可計算性 7
2.1 部分函數(shù)與可計算性 7
2.1.1 表達式、錯誤和非終止符 7
2.1.2 部分函數(shù) 8
2.1.3 可計算性 9
2.2 本章小結 11
習題 11
第3章 Lisp語言：函數(shù)、遞歸和列表 13
3.1 Lisp語言的歷史 13
3.2 好的語言設計 13
3.3 語言簡述 15
3.4 Lisp設計中的創(chuàng)新 18
3.4.1 語句和表達式 18
3.4.2 條件表達式 19
3.4.3 Lisp抽象機 20
3.4.4 把程序作為數(shù)據(jù) 23
3.4.5 函數(shù)表達式 24
3.4.6 遞歸 25
3.4.7 高階函數(shù) 25
3.4.8 垃圾收集 26
3.4.9 純Lisp與副作用 29
3.5 本章小結 30
習題 30
第4章 基本原理 38
4.1 編譯器和語法 38
4.1.1 一個簡單編譯器的結構 38
4.1.2 文法和解析樹 41
4.1.3 解析和優(yōu)先級 43
4.2 朗母達演算 44
4.2.1 函數(shù)和函數(shù)表達式 44
4.2.2 朗母達表達式 45
4.2.3 朗母達演算編程 49
4.2.4 歸約、匯合和范式 51
4.2.5 朗母達演算的重要特征 52
4.3 指稱語義 52
4.3.1 目標語言和元語言 53
4.3.2 二進制數(shù)的指稱語義 54
4.3.3 While程序的指稱語義 55
4.3.4 透視和非標準語義 58
4.4 函數(shù)型語言和命令型語言 60
4.4.1 命令語句和聲明語句 60
4.4.2 功能型程序和命令型程序 61
4.5 本章小結 65
習題 66
第2部分 過程、類型、內(nèi)存管理與控制
第5章 Algol與ML語言 74
5.1 Algol家族的程序語言 74
5.1.1 Algol 60 74
5.1.2 Algol 68 76
5.1.3 Pascal 77
5.1.4 Modula 78
5.2 C語言的發(fā)展 78
5.3 LCF系統(tǒng)和ML 80
5.4 ML程序設計語言 82
5.4.1 交互會話和運行時環(huán)境 82
5.4.2 基本類型和類型構造器 85
5.4.3 模式、聲明、函數(shù)表達式 89
5.4.4 ML數(shù)據(jù)類型的聲明 92
5.4.5 ML的引用單元與賦值 94
5.4.6 ML小結 97
5.5 本章小結 98
習題 98
第6章 類型系統(tǒng)和類型推測 105
6.1 程序設計中的類型 105
6.1.1 程序的組織和文檔 105
6.1.2 類型錯誤 106
6.1.3 類型與優(yōu)化 107
6.2 類型安全和類型檢查 108
6.2.1 類型安全 108
6.2.2 編譯時和運行時的類型檢查 108
6.3 類型推測 110
6.3.1 第一個類型推測的示例 110
6.3.2 類型推測算法 111
6.4 多態(tài)和重載 118
6.4.1 參數(shù)多態(tài) 118
6.4.2 參數(shù)多態(tài)的實現(xiàn) 120
6.4.3 重載 122
6.5 類型聲明和類型等價性 123
6.5.1 透明的類型聲明 123
6.5.2 C語言的聲明和結構 124
6.5.3 ML類型聲明 125
6.6 本章小結 126
習題 127
第7章 作用域、函數(shù)和存儲管理 133
7.1 塊結構的語言 133
7.2 內(nèi)嵌塊 135
7.2.1 活動記錄和局部變量 135
7.2.2 全局變量和控制鏈 138
7.3 函數(shù)和子程序 139
7.3.1 函數(shù)的活動記錄 139
7.3.2 參數(shù)傳遞 141
7.3.3 全局變量（一階情況） 144
7.3.4 末端遞歸（一階情況） 146
7.4 高階函數(shù) 148
7.4.1 一階函數(shù) 148
7.4.2 將函數(shù)傳遞給函數(shù) 149
7.4.3 從嵌套作用域中返回函數(shù) 152
7.5 本章小結 154
習題 155
第8章 順序語言中的控制 168
8.1 結構化控制 168
8.1.1 意大利面條式的代碼 168
8.1.2 結構化控制 168
8.2 異常 169
8.2.1 異常機制的目的 169
8.2.2 ML異常 171
8.2.3 C++異常 173
8.2.4 關于異常的更多內(nèi)容 175
8.3 延續(xù) 179
8.3.1 表示"程序其余部分"的函數(shù) 179
8.3.2 延續(xù)傳遞形式和末端調(diào)用 180
8.3.3 延續(xù)的編譯 183
8.4 函數(shù)和求值順序 183
8.5 本章小結 186
習題 187
第3部分 模塊、抽象與面向對象程序設計
第9章 數(shù)據(jù)抽象和模塊化 192
9.1 結構化程序設計 192
9.1.1 數(shù)據(jù)細化 193
9.1.2 模塊化 194
9.2 支持抽象機制的語言 196
9.2.1 抽象 197
9.2.2 抽象數(shù)據(jù)類型 198
9.2.3 ML抽象數(shù)據(jù)類型 198
9.2.4 表達無關性 201
9.2.5 數(shù)據(jù)類型介紹 202
9.3 模塊 204
9.3.1 Modula和Ada 205
9.3.2 ML模塊 207
9.4 一般抽象 210
9.4.1 C++函數(shù)模板 210
9.4.2 標準的ML算符 212
9.4.3 C++標準模板庫 215
9.5 本章小結 218
習題 220
第10章 面向對象語言的概念 226
10.1 面向對象設計 226
10.2 面向對象語言中的4個基本概念 227
10.2.1 動態(tài)查找 227
10.2.2 抽象 229
10.2.3 子類型 231
10.2.4 繼承 232
10.2.5 作為對象的閉包 233
10.2.6 繼承不是子類型 234
10.3 編程結構 235
10.4 設計模式 236
10.5 本章小結 239
10.6 展望：Simula、Smalltalk、C++、Java 239
習題 240
第11章 對象的歷史：Simula和Smalltalk 246
11.1 Simula面向對象機理 246
11.1.1 對象和仿真 246
11.1.2 Simula的主要概念 247
11.2 Simula中的對象 247
11.2.1 Simula中面向對象的基本特點 248
11.2.2 一個點線圓的例子 248
11.2.3 示例代碼和對象表示 250
11.3 Simula中的子類和繼承 251
11.3.1 對象類型和子類型 252
11.4 Smalltalk的發(fā)展 254
11.5 Smalltalk語言的特點 255
11.5.1 術語 255
11.5.2 類和對象 255
11.5.3 繼承 258
11.5.4 Smalltalk的抽象性 260
11.6 Smalltalk的靈活性 260
11.6.1 動態(tài)查找和多態(tài) 260
11.6.2 布爾變量和塊 261
11.6.3 self和super 262
11.6.4 系統(tǒng)擴充：Ingalls測試 263
11.7 子類型與繼承的重要性 264
11.7.1 對象類型作為接口 264
11.7.2 子類型 265
11.7.3 子類型和繼承 265
11.8 本章小結 267
習題 268
第12章 C++對象與運行效率 277
12.1 設計目標和限制 277
12.1.1 與C的兼容性 277
12.1.2 C++的成功 278
12.2 C++概述 278
12.2.1 增加了C中沒有的對象 279
12.2.2 面向對象的特點 282
12.2.3 好的決定和問題所在 282
12.3 類、繼承和虛函數(shù) 284
12.3.1 C++類和對象 284
12.3.2 C++派生類（繼承） 285
12.3.3 虛函數(shù) 287
12.3.4 為什么C++的查找比Smalltalk的查找簡單 288
12.4 子類型 292
12.4.1 子類型原理 292
12.4.2 公有基類 293
12.4.3 public成員的特殊類型 294
12.4.4 抽象基類 294
12.5 多重繼承 295
12.5.1 多重繼承的實現(xiàn) 296
12.5.2 命名沖突、繼承和虛擬基類 298
12.6 本章小結 301
習題 302
第13章 可移植性和安全性：Java語言 319
13.1 Java語言概述 320
13.1.1 Java語言的目標 320
13.1.2 設計決策 320
13.2 Java的類和繼承 322
13.2.1 類和對象 322
13.2.2 包和可視性 325
13.2.3 繼承 325
13.2.4 抽象類和接口 327
13.3 Java的類型及子類型關系 328
13.3.1 類型的分類 328
13.3.2 類和接口的子類型關系 329
13.3.3 數(shù)組、協(xié)變和反協(xié)變 330
13.3.4 Java 異常類的層次關系 331
13.3.5 子類型多態(tài)和通用編程 333
13.4 Java系統(tǒng)架構 336
13.4.1 Java虛擬機 336
13.4.2 類加載器 337
13.4.3 Java鏈接器、檢驗器及類型約束 337
13.4.4 字節(jié)碼解釋器和方法查詢 338
13.5 安全特性 342
13.5.1 緩沖區(qū)泄漏攻擊 343
13.5.2 Java沙箱 344
13.5.3 安全和類型安全 346
13.6 本章小結 347
習題 349
第4部分 并發(fā)性與邏輯編程
第14章 并發(fā)和分布式編程 358
14.1 并發(fā)的基本概念 359
14.1.1 執(zhí)行順序和非確定性 359
14.1.2 通信、協(xié)調(diào)和原子性 361
14.1.3 互斥和封鎖 361
14.1.4 信號量 364
14.1.5 管程 365
14.2 Actor模型 366
14.3 并發(fā)ML 369
14.3.1 線程和通道 369
14.3.2 選擇式通信和保護命令 371
14.3.3 一流的同步操作：事件 373
14.4 Java的并發(fā)性 377
14.4.1 線程、通信與同步 378
14.4.2 同步方法 380
14.4.3 虛擬機與存儲模型 382
14.4.4 分布式程序設計與遠程方法調(diào)用 386
14.5 本章小結 388
習題 390
第15章 邏輯編程范例和Prolog 396
15.1 邏輯編程的歷史 396
15.2 邏輯編程范例的簡要概述 397
15.2.1 說明性編程 397
15.2.2 交互編程 397
15.3 作為原子動作統(tǒng)一解決的等式 398
15.3.1 項 398
15.3.2 置換 399
15.3.3 最通用的合一置換 399
15.3.4 合一算法 400
15.4 子句作為過程聲明的一部分 402
15.4.1 簡單子句 402
15.4.2 計算過程 402
15.4.3 子句 404
15.5 Prolog編程 405
15.5.1 單個程序的多重使用 405
15.5.2 邏輯變量 406
15.6 Prolog中的數(shù)學 409
15.6.1 數(shù)學運算符 410
15.6.2 數(shù)學比較關系 410
15.6.3 對算術表達式的賦值 412
15.7 控制、雙性語法和元變量 414
15.7.1 剪切 414
15.7.2 雙性語法和元變量 415
15.7.3 控制設備 416
15.7.4 失敗的否定 418
15.7.5 高階編程和Prolog中的元編程 419
15.8 Prolog的評價 421
15.9 書目評價 423
15.10 本章小結 423
附錄A 程序實例補充 425
A.1 程序和面向對象機制 425
A.1.1 類型的程序：典型案例版本 426
A.1.2 shape程序：面向對象版本 430
附錄B 術語表 433