第一部分 引 言第1章 程序设计语言的位置 21.1 走向高级语言 21.1.1 机器语言是晦涩难懂的 31.1.2 汇编语言是低级的 31.1.3 高级语言的优点 51.2 规模的问题 61.2.1 人的错误因素 61.2.2 程序设计语言扮演的角色 71.3 程序设计范型 71.3.1 命令式程序设计 81.3.2 函数式程序设计 91.3.3 面向对象的程序设计 111.3.4 逻辑程序设计 121.3.5 语言的选择 121.4 语言实现：在裂谷上架桥 121.4.1 编译 131.4.2 解释 141.4.3 编译器和解释器：对比 15练习 15引文注记 16第2章 语言的描述：语法结构 182.1 表达式的记法 202.1.1 前缀记法 202.1.2 后缀记法 212.1.3 中缀记法：优先级和结合性 212.1.4 混合记法 222.2 抽象语法树 222.3 词语法 242.4 上下文无关文法 252.4.1 文法介绍 252.4.2 上下文无关文法的定义 262.4.3 BNF：Backus-Naur范式 262.4.4 语法分析树描绘了具体语法 272.4.5 语法的歧义性 282.4.6 悬空的else的歧义性 282.4.7 导出 292.5 表达式的文法 302.5.1 中缀表达式中的表列 302.5.2 从抽象语法到具体语法 312.6 文法的各种变形 332.6.1 扩充的BNF 332.6.2 语法图 35练习 35引文注记 38第二部分 命令式程序设计第3章 语句：结构化程序设计 413.1 结构化程序设计的必要性 413.1.1 静态程序和动态计算 413.1.2 命令式语言的设计原则 423.1.3 一个例子 423.1.4 不变式：程序设计 433.2 语法制导的控制流 443.2.1 语句的复合 443.2.2 选择：条件语句 453.2.3 循环结构：while和repeat 463.2.4 定性迭代：for循环 483.2.5 选择：case语句 483.2.6 case语句的实现 493.3 设计考虑：语法 503.3.1 序列：分隔符和终止符 503.3.2 避免悬空的else 523.4 处理循环中的特殊情况 533.4.1 循环中的break和continue语句 543.4.2 return语句 563.4.3 goto语句 563.5 使用不变式做程序设计 563.5.1 前条件和后条件 573.5.2 实例：线性搜索 583.6 部分正确性的证明规则 603.6.1 断言和公式 613.6.2 复合语句的证明规则 613.6.3 条件语句的证明规则 623.6.4 有关while语句的规则 623.6.5 关于赋值的规则 623.6.6 化简规则 633.6.7 Pascal中的语句 633.7 C语言的控制流 633.7.1 赋值运算符 643.7.2 表达式里的赋值 653.7.3 C语言的for循环：非定性迭代 653.7.4 循环中的break和continue语句 66练习 66引文注记 70第4章 类型：数据表示 724.1 类型的作用 724.1.1 值和它们的类型 734.1.2 类型表达式 734.1.3 本章中的类型 734.1.4 静态布局决策 744.1.5 有关类型名、数组和记录的预览 754.2 基本类型 764.2.1 枚举 764.2.2 整型和实型 774.2.3 布尔表达式的短路求值 774.2.4 子域 784.2.5 基本类型的布局 784.2.6 程序设计的风格：字符和类型转换 784.3 数组：元素的序列 794.3.1 数组类型 794.3.2 数组的布局 814.3.3 数组边界和存储分配 824.3.4 数组的值和初始化 834.4 记录：命名的域 844.4.1 记录类型有一组特定的域 844.4.2 变量声明分配存储空间 844.4.3 对记录的操作 844.4.4 数组和记录的比较 854.5 联合和变体记录 854.5.1 变体记录的布局 864.5.2 变体记录损害类型安全 874.6 集合 884.6.1 集合的值 884.6.2 集合类型 884.6.3 集合类型的实现 884.6.4 集合的运算 884.7 指针：效率和动态存储分配 894.7.1 指针类型 904.7.2 指针操作 904.7.3 数据结构的增长和缩减 904.7.4 悬空指针和存储流失 914.7.5 指针作为代理 924.8 两种字符串列表 954.8.1 Pascal的一种表示 954.8.2 C语言的一种表示 964.9 类型和错误检查 974.9.1 变量约束：变量的类型 984.9.2 类型系统：表达式的类型 984.9.3 类型检查的基本规则 994.9.4 类型名和类型等价 994.9.5 静态和动态类型检查 101练习 102引文注记 104第5章 过程活动 1055.1 对过程的介绍 1065.1.1 过程调用 1065.1.2 过程的要素 1065.1.3 递归：过程的多个活动 1095.1.4 过程的价值 1095.2 参数传递方式 1105.2.1 值调用 1105.2.2 引用调用 1115.2.3 值结果调用 1135.3 名字的作用域规则 1145.3.1 词法作用域和动态作用域 1145.3.2 词法作用域与局部变量的重命名 1155.3.3 宏展开与动态作用域 1165.3.4 按名调用与词法作用域 1175.4 源文本中的嵌套作用域 1185.4.1 声明的作用域 1185.4.2 嵌套作用域：C中的变量声明 1195.4.3 嵌套作用域：Pascal中的过程声明 1215.5 活动记录 1225.5.1 活动间的控制流 1225.5.2 活动记录的元素 1245.5.3 堆存储分配和释放 1275.5.4 堆栈分配和释放 1275.5.5 在编译时分配静态变量 1285.6 词法作用域：在C中的过程 1285.6.1 C程序的存储布局 1295.6.2 局部变量的存储 1295.6.3 C的过程调用和返回 1305.6.4 运行时的变量访问 1315.6.5 过程作为参数 1315.6.6 悬空指针 1325.6.7 尾递归消除 1325.7 词法作用域：嵌套过程和Pascal 1355.7.1 可见性规则 1355.7.2 访问非局部变量：控制链和访问链 1365.7.3 过程的调用和返回 1385.7.4 过程作为参数 1395.7.5 用于快速访问的区头向量 139练习 141引文注记 143第三部分 面向对象程序设计第6章 数据和操作 1476.1 程序构造的结构 1476.1.1 过程：提高计算的层次 1486.1.2 程序静态文本的模块划分 1496.1.3 用户定义数据类型 1506.1.4 几种方法的比较 1516.2 信息隐藏 1526.2.1 动机：区分行为与实现 1526.2.2 数据不变式 1546.2.3 数据的可见性 1546.2.4 实现的隐藏和程序开发 1546.3 使用模块设计程序 1556.3.1 表达式求值程序的设计 1556.3.2 程序组织 1576.3.3 讨论：程序组织 1616.4 模块和用户定义类型 1616.4.1 导出名字和导入名字 1616.4.2 导出类型 1626.5 C++的类声明 1646.5.1 类声明中的数据和操作 1646.5.2 将类名作为定义的类型使用 1666.5.3 公用、私用和保护成员 1676.6 C++的动态存储分配 1686.6.1 指向对象的指针 1686.6.2 用建构函数和析构函数进行动态存储分配 1696.6.3 链表的单元 1696.7 模板：参数化类型 1726.8 C++对象的实现 1736.8.1 一个简单实现 1736.8.2 函数体的在线展开 1746.8.3 类声明中的私用变量 174练习 175引文注记 178第7章 面向对象程序设计 1797.1 什么是对象 1797.1.1 对象的外部和内部视图 1797.1.2 形状的属性 1807.2 面向对象的思想 1817.2.1 将对象组织为类层次结构 1817.2.2 对象响应消息，对象具有状态 1827.3 继承 1847.3.1 接收者决定一个消息的含义 1857.3.2 信息隐藏是为了可扩充性 1867.3.3 添加子类 1877.3.4 对象和类 1897.4 用C++语言做面向对象的程序设计 1897.4.1 C++语言回顾 1897.4.2 基类和派生类 1907.4.3 公用基类 1907.4.4 虚函数 1917.4.5 C++中形状实例的细节 1937.4.6 初始化和继承 1947.5 一个扩充的C++例子 1947.5.1 素数筛 1947.5.2 基类 1967.5.3 派生类 1967.5.4 基类和派生类的初始化 1967.5.5 子类型和超类型 1977.5.6 虚函数 1987.5.7 生成过滤器对象 1997.5.8 剩余的程序 1997.6 派生类和信息隐藏 1997.6.1 公用和私用的基类 2007.6.2 私用性原理 2007.6.3 继承成员的可访问性 2017.7 Smalltalk中的对象 2027.7.1 系统类 2027.7.2 类定义中的元素 2037.7.3 消息语法 2057.8 Smalltalk对象的self 2077.8.1 发送给self的消息 2087.8.2 发送给super的消息 208练习 209引文注记 212第四部分 函数式程序设计第8章 函数式程序设计的要素 2158.1 一个很小的表达式语言 2158.1.1 Little Quilt操作什么 2158.1.2 为方便而做的扩充 2178.1.3 评论：Little Quilt的设计 2198.2 类型：值和运算 2208.2.1 构造和检查值的操作 2218.2.2 基本类型 2218.2.3 类型的积 2218.2.4 ML中的类型 2238.3 函数声明 2248.3.1 函数作为算法 2258.3.2 函数声明和应用的语法 2258.3.3 递归函数 2268.4 表达式的求值方式 2268.4.1 最内求值 2278.4.2 选择性求值 2278.4.3 递归函数的求值 2288.4.4 从左到右的最外求值 2288.4.5 短路求值 2308.5 词法作用域 2318.5.1 val约束 2318.5.2 fun约束 2328.5.3 嵌套的约束 2338.5.4 同时约束 2338.6 类型检查 2348.6.1 类型推理 2348.6.2 类型名和类型等价 2358.6.3 重载：多重含义 2358.6.4 强制：隐式类型转换 2368.6.5 多态性：参数化类型 236练习 237引文注记 240第9章 一个有类型语言中的函数式程序设计 2419.1 表的探查 2419.1.1 表上的运算 2429.1.2 定义在表上的两个函数：append和reverse 2429.2 函数的分情况声明 2449.2.1 函数应用 2459.2.2 模式 2469.2.3 模式和情况分析 2469.3 函数作为一级的值 2489.3.1 将函数映射到表的各个元素上 2499.3.2 匿名函数 2519.3.3 选择性复制 2519.3.4 积累结果 2529.4 ML：隐含类型 2539.4.1 类型推理 2539.4.2 参数化多态性 2549.5 数据类型 2549.5.1 值构造符 2559.5.2 微分：一个传统实例 2579.5.3 多态数据类型 2589.5.4 讨论 2599.6 ML的异常处理 2599.7 在Standard ML中实现Little Quilt 2619.7.1 一些辅助函数 2629.7.2 拼块的表示 2639.7.3 sew运算 2639.7.4 turn运算 2649.7.5 拼块的显示 2669.7.6 Little Quilt中的表达式 267练习 269引文注记 271第10章 表的函数式程序设计 27210.1 Scheme，一种Lisp方言 27210.1.1 为什么用Scheme 27310.1.2 如何与Scheme解释器交互 27310.1.3 怎样写表达式 27410.1.4 怎样定义函数 27510.1.5 匿名函数值 27510.1.6 条件式 27510.1.7 let结构 27610.1.8 引号 27710.2 表的结构 27810.2.1 表元素 27810.2.2 表的运算 27910.3 表的操作 28010.3.1 一个有用的函数 28110.3.2 连接两个表 28110.3.3 将函数映射到表的所有元素上 28210.3.4 关联表 28310.3.5 子表达式的表 28410.3.6 一个参数化的函数 28510.4 启发性的实例：微分 28610.4.1 语法制导的微分 28610.4.2 常量 28710.4.3 变量 28710.4.4 对和式与乘积的微分规则 28710.4.5 和式的微分 28710.4.6 乘积的微分 28910.4.7 对微分程序的总结 28910.5 表达式化简 29010.6 表的存储管理 29210.6.1 cons分配单元 29310.6.2 相等的概念 29310.6.3 分配和释放 295练习 296引文注记 298第五部分 其他范型第11章 逻辑式程序设计 30011.1 用关系做计算 30111.1.1 关系 30111.1.2 规则和事实 30111.1.3 查询 30211.2 Prolog初步 30411.2.1 项 30411.2.2 与Prolog交互 30511.2.3 存在性查询 30511.2.4 全称性的事实和规则 30611.2.5 否定作为失败 30711.2.6 合一 30811.2.7 算术 30911.3 Prolog的数据结构 30911.3.1 Prolog中的表 30911.3.2 项作为数据 31011.4 程序设计技术 31211.4.1 猜测和验证 31211.4.2 用变量作为项里的占位符 31411.4.3 差表 31711.5 Prolog的控制 31811.5.1 合一和替换 31911.5.2 将规则应用于目标 32011.5.3 Prolog搜索树 32211.5.4 目标的顺序将改变解 32311.5.5 规则顺序影响对解的搜索 32411.5.6 出现检查问题 32611.6 割 32611.6.1 割作为第一个条件 32711.6.2 割的作用 32811.6.3 应用割的程序设计 32911.6.4 否定等同于失败 332练习 333引文注记 334第12章 并发程序设计导引 33612.1 硬件的并行性 33612.1.1 输入/输出的并行执行 33612.1.2 中断和分时 33712.1.3 多处理器组织结构 33812.1.4 反应式系统 33812.2 流：隐式的同步 33812.2.1 进程网络 33912.2.2 管道实例 33912.3 作为交错的并发性 34012.3.1 线程的交错 34112.3.2 Ada中的并发作业 34112.4 进程的活性性质 34312.4.1 资源共享限制并发性 34312.4.2 哲学家就餐问题 34312.4.3 死锁：无法继续 34412.4.4 活锁：没有进程能够取得进展 34412.4.5 公平性 34412.4.6 避免死锁的发生 34512.5 共享数据的安全访问 34512.5.1 “非确定”的进程 34512.5.2 临界区和互斥 34612.5.3 可串行化与安全性 34712.6 Ada中的并发性 34812.6.1 握手式同步 34812.6.2 同步通信 34912.6.3 有选择的接收 35212.7 共享变量的同步访问 35312.7.1 对缓冲区的直接访问 35312.7.2 信号量：互斥 355练习 359引文注记 362第六部分 语言的描述第13章 语义方法 36613.1 综合属性 36813.1.1 求值顺序 36913.1.2 总结 36913.2 属性文法 37013.3 自然语义 37213.3.1 一个计算器 37213.3.2 环境为名字约束值 37313.3.3 let约束 37313.3.4 基于Prolog的实现 37513.4 指称语义 37613.5 一个Scheme计算器 37713.6 词法作用域中的lambda表达式 37813.6.1 lambda表达式的自然语义 37913.6.2 环境的一种实现 38013.7 一个解释器 38113.7.1 常量 38113.7.2 加引号项 38113.7.3 变量 38213.7.4 条件表达式 38213.7.5 let表达式 38213.7.6 lambda表达式 38313.7.7 函数应用 38413.7.8 初始化环境 38413.7.9 解释器的使用 38513.8 一个扩充：递归函数 38613.8.1 作为值的递归函数 38613.8.2 对解释器的修改 387练习 388引文注记 389第14章 静态类型和Lambda演算 39014.1 纯lambda演算中的相等 39114.1.1 语法约定 39214.1.2 自由变量和约束变量 39214.1.3 替换 39314.1.4 beta-相等 39414.2 再论替换 39514.3 纯lambda项的计算 39614.3.1 归约 39714.3.2 不终止的归约 39814.3.3 Church-Rosser定理 39814.3.4 计算规则 39914.4 作为lambda项的程序设计结构 40014.4.1 一个应用lambda演算 40014.4.2 Curry化 40114.4.3 常量的归约规则 40114.4.4 语言ML0 40214.4.5 不动点算子 40314.5 带类型的lambda演算 40414.6 多态类型 40614.6.1 取自标准ML的例子 40614.6.2 显式的多态性 40714.6.3 单态与多态 40814.6.4 Core-XML的类型规则 409练习 411引文注记 412第15章 语言概览 41415.1 Pascal：一种教学语言 41415.1.1 Pascal的程序结构 41515.1.2 声明 41515.1.3 类型 41615.1.4 表达式 41615.1.5 语句 41615.2 C：系统程序设计 41715.2.1 C语言程序结构 41715.2.2 C的函数 41815.2.3 C的变量声明 41915.2.4 表达式 41915.2.5 C的控制流 42015.2.6 指针和数组 42015.2.7 头文件 42115.2.8 标准输入/输出 42215.3 C++：多种程序设计风格 42215.3.1 C++中的类 42215.3.2 C++的继承 42415.4 Smalltalk语言 42415.4.1 表达式 42615.4.2 类和实例方法 42615.4.3 系统类 42715.5 Standard ML 42815.5.1 与ML解释器交互 42815.5.2 基于模式匹配的函数定义 43015.5.3 数据类型 43015.5.4 异常 43015.6 Scheme：一种Lisp方言 43115.6.1 基本结构 43215.6.2 表操作 43315.7 Prolog 43415.7.1 项 43515.7.2 与Prolog交互 43615.7.3 规则 43615.7.4 查询 43615.7.5 算术 43615.7.6 作为数据的项 437参考文献 438索引 450
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