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世上第一個高階語言 Fortran:簡化編程過程 讓用家更易入門

試想像編程的時候不是打英文及數字,而是由數字符號 0和1來指示電腦進行操作。

在高階程式發明之前,編程員必需使用低階語言(如機器語言)來編寫機器代碼,對於人類來說可讀性極差,不止在撰寫方面經常遇到困難,編程員可能在寫完後幾天就忘記內容了,令維護亦十分艱難。

在 IBA 工作的工程師約翰·巴科斯(J. Backus),因深受編寫機器程式痛苦,所以申請開發一套由接近人類語言的編程語言以取代低階語言,就是 Fortran。Fortran 是 Formula Translation  的縮寫,於 1957 年 IBM 開發公布,是世界第一個正式被採用,並流傳至今的高階程式語言。

因為編寫程式困難而開發 Fortran:簡化編程過程

機器語言是用二進位代碼表示的電腦能直接識別和執行的一種機器指令的集合,它的語言指令是由一連串 0 與 1 所排列組合而成的。不同的機器有不同的機器語言,因此要使用機器語言必須對機器本身的架構相當熟悉。因為語言的內容都是0與1,所以令維護很困難。

1953年12月,IBM公司工程師約翰·巴科斯(J. Backus)因深深體會編寫程式很困難,而寫了一份備忘錄給董事長斯伯特·赫德(Cuthbert Hurd),建議為IBM704系統設計全新的電腦語言以提升開發效率,後來赫德批准了這項計劃。

他領導13人小組在 1957年成功開發出第一套FORTRAN語言。在同年4月20日星期五的下午,一位IBM軟體工程師決定在電廠內編譯第一支FORTRAN程式,當程式碼輸入後,經過編譯後,印表機列出很多編程員都曾面對過的一行訊息:「原始程式錯誤……右側括號後面沒有逗號」。

Fortran語言作為第一種高級語言不僅是一次創新,也是一次革命。它使程序員擺脫了使用匯編語言的冗長乏味的負擔,而且它使得不再只是計算機專家才能編寫計算機程序,只要稍加努力學習和使用Fortran,就能按自己的意圖編寫出用於科學計算的程序。

在此之後,Fortran亦不斷推出更新,進行改善。其中最為流行的是1958年出現的FortranII,它對FortranI進行了很多擴充(如引進了子程序)FortranII在很多機器上得以實現。

由於 Fortran 的實用性,它傳播得很快,在過程中不可避免地產生了多種版本。各種Fortran語言的語義和語法的規定又不完全一致,這給用戶帶來了極大的不便。

1962年5月,當時的美國標準化協會ASA(American Standard Association) 成立了工作組開展此項工作,1966年正式公佈了兩個美國標準文本:標準基本 Fortran X3.10-1966(相當於FortranII)和標準Fortran X3.9-1966(相當於FortranIV)。

至今仍在使用 預測還有50年壽命

FORTRAN 是為了科學、工程問題中的那些能夠用數學公式表達的問題而設計的語言,主要用於數值計算,雖然在工程和數學上的成就非凡,但它的檔案處理能力並不強,也因此它並不適合於商業用途。加上在FORTRAN發展時,並沒有所謂結構化程式設計的概念,像非區段性的if指令等都是它的一些缺點。

隨著其他程序設計語言的迅速發展,Fortran語言不再是惟一適用的程序設計語言。但這並不代表它的壽命走到了盡頭。2017年的一份報告預測這個有近60年歷史的 Fortran,還會有50年或以上的壽命,對比 Python只有25年可以活。

其強大的生命力在於它能緊跟時代的發展,不斷更新標準,每次新的文本推出都在功能上有一次突破性進展。

另一個原因亦是因為「歷史遺留」的問題。生活中有很是基於FORTRAN所製作而成,導入新的程式語言替換所需的成本又太高,亦令FORTRAN至今仍然在使用。

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