FORTRAN

概述

FORTRAN（FORmula TRANslation，公式翻译）是世界上第一个广泛使用的高级编程语言，由 John Backus 领导的 IBM 团队于1954-1957年开发，专为科学计算设计。

关键内容

语言特性

• 算术表达式：直接书写数学公式 Y = A*X**2 + B*X + C
• DO 循环：DO n i = m1, m2, m3，对应科学计算中最常见的迭代模式
• 算术 IF：IF (expression) n1, n2, n3，根据表达式值的正负零三路分支
• 数组和下标运算：DIMENSION 声明支持矩阵和向量运算
• 子程序和函数：SUBROUTINE、FUNCTION 支持代码复用
• 格式化 I/O：FORMAT 和 READ/WRITE 语句

设计哲学

实用主义：与后来的 ALGOL 不同，FORTRAN 从不追求理论上的优雅或形式化的完美，每一个特性都直接服务于两个目标——让科学家能自然地表达计算，让编译器能高效地翻译代码。

编译器六阶段架构

1. 原始分析与中间表示生成
2. 公共子表达式消除
3. 循环分析
4. 寄存器分配
5. 指令合并与优化
6. 最终代码生成与组装

性能

生成的代码效率通常达到手写汇编的 90% 以上，在某些循环为主的程序中甚至优于普通程序员的手写汇编。

历史影响

• 开启了高级编程语言时代
• 催生了编译器科学
• 证明了"抽象不等于低效"
• 至今仍是高性能科学计算的主力语言之一
• Backus 因 FORTRAN 和 BNF 获得1977年图灵奖

来源

• raw/books/计算机科学/04-backus-fortran.md

相关

• John Backus — 发明者
• FORTRAN 编译器论文 — 首次系统描述
• 编译器优化 — FORTRAN 开创的技术领域
• 存储程序计算机 — 运行平台
• IBM — 开发机构
• Grace Hopper — 先驱