如果你和我一樣，在 20 世紀(jì)七八十年代使用計算機長大，你可能學(xué)過一種常見的個人計算機編程語言，名為 BASIC（全稱是 “初學(xué)者的通用符號指令代碼Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code”）。那個時期，包括

TRS-80、Apple II 和 IBM PC 在內(nèi)的每臺個人計算機都可以找到 BASIC 實現(xiàn)。當(dāng)時，我是一個自學(xué)的 BASIC 程序員，在嘗試了 Apple II 上的 AppleSoft BASIC 后，轉(zhuǎn)向 IBM PC 上的 GW-BASIC，后來在 DOS 上學(xué)習(xí)了 QuickBASIC。

我通過編寫一個示例程序來探索 BASIC 和 FORTRAN 77 中的 FOR 循環(huán)，以將數(shù)字列表從 1 加到 10。

但是曾經(jīng)，一種在科學(xué)編程領(lǐng)域受歡迎的語言是 FORTRAN（即 “公式翻譯FORmula TRANslation”）。盡管在 1990 年對該語言進行的規(guī)范以后，該名稱更常見的風(fēng)格是 “Fortran”。

當(dāng)我在 1990 年代初作為大學(xué)本科物理學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)時，我利用自己在 BASIC 上的經(jīng)驗學(xué)習(xí)了 FORTRAN 77。那時我意識到 BASIC 許多概念都來源于 FORTRAN。當(dāng)然，F(xiàn)ORTRAN 和 BASIC 在很多其他方面也存在差異，但我發(fā)現(xiàn)了解一點 BASIC 可以幫助我快速學(xué)習(xí) FORTRAN 編程。

我想通過使用兩種語言編寫相同的程序，展示它們之間的一些相似之處。通過編寫一個示例程序來探索 BASIC 和 FORTRAN 77 中的 FOR 循環(huán)，這個程序?qū)?1 到 10 之間的數(shù)字相加。

Bywater BASIC

BASIC 存在許多種不同的版本，這取決于你的計算機，但該語言總體保持不變。我喜歡的一種 BASIC 版本是 Bywater BASIC，這是一種開源的 BASIC 實現(xiàn)，適用于包括 Linux 和 DOS 在內(nèi)的不同平臺。

要在 FreeDOS 上使用 Bywater BASIC，你必須首先從 FreeDOS 1.3 Bonus CD 中 安裝該軟件包。然后進入 C: 目錄并輸入 bwbasic 命令，這將啟動 BASIC 解釋器。你可以在這個提示符下輸入程序：

bwBASIC:

Bywater BASIC 使用較早的 BASIC 編程標(biāo)準(zhǔn)，需要你在每個程序指令上編寫一個行號。將行號視為索引。你可以使用行號輕松地引用程序中的任何指令。當(dāng)你將程序鍵入 Bywater BASIC 解釋器時，請在每個指令前添加行號：

bwBASIC: 10 print "Add the numbers from 1 to 10 ..."
bwBASIC: 20 sum = 0
bwBASIC: 30 for i = 1 to 10
bwBASIC: 40 sum = sum + i
bwBASIC: 50 next i
bwBASIC: 60 print sum
bwBASIC: 70 end

可以使用 list 命令查看你已經(jīng)輸入到解釋器中的程序：

bwBASIC: list
10 print "Add the numbers from 1 to 10 ..."
20 sum = 0
30 for i = 1 to 10
40 sum = sum + i
50 next i
60 print sum
70 end

這個簡短的程序演示了 BASIC 中的 FOR 循環(huán)。 FOR 是任何編程語言中最基本的循環(huán)構(gòu)造，允許你迭代一組值。在 Bywater BASIC 中，FOR 循環(huán)的一般語法看起來像這樣：

FOR 變量 = 起始值 TO 終止值

在這個示例程序中，指令 for i = 1 to 10 開始一個循環(huán)，迭代值為 1 到 10。在每個循環(huán)中，變量 i 被設(shè)置為新值。

在 BASIC 中，所有到 next 指令前的指令都將作為 FOR 循環(huán)的一部分執(zhí)行。因為你可以將一個 FOR 循環(huán)放入另一個 FOR 循環(huán)中，Bywater BASIC 使用語法 NEXT 變量 來指定要迭代的循環(huán)變量。

在提示符下鍵入 run 來執(zhí)行程序：

bwBASIC: run
Add the numbers from 1 to 10 ...
55

Bywater BASIC 被稱為 BASIC 解釋器，因為只能從 Bywater BASIC 環(huán)境中運行程序。這意味著解釋器會處理與操作系統(tǒng)的交互的所有繁重工作，因此你的程序不需要自己完成這個工作。 這樣做的代價是，程序在解釋環(huán)境中運行會比它作為編譯程序運行慢一些。

FreeBASIC

另一個流行的 BASIC 實現(xiàn)是 FreeBASIC，這是一個開源的 BASIC 編譯器，適用于多個平臺，包括 Linux 和 DOS。要使用 FreeBASIC，你需要從 FreeDOS 1.3 Bonus CD 安裝 FreeBASIC 包，然后進入 C: 目錄，你會在這里找到 FreeBASIC 程序。

FreeBASIC 是一個編譯器，因此你首先需要創(chuàng)建一個包含程序指令的源文件，然后使用源代碼運行編譯器以創(chuàng)建一個可運行的程序。我編寫了一個類似于“將 1 到 10 的數(shù)字相加”的程序版本，將其保存為 BASIC 文件，并命名為 sum.bas：

dim sum as integer
dim i as integer
print "Add the numbers from 1 to 10 ..."
sum = 0
for i = 1 to 10
sum = sum + i
next
print sum
end

如果你將這段代碼與 Bywater BASIC 版本的程序進行比較，你可能會注意到 FreeBASIC 不需要行號。FreeBASIC 實現(xiàn)了一種更現(xiàn)代的 BASIC 版本，使得編寫程序時不需要跟蹤行號更容易。

另一個主要的區(qū)別是你必須在源代碼中定義或聲明變量。使用 DIM 指令在 FreeBASIC 中聲明變量，例如 dim sum as integer，以定義一個名為 sum 的整數(shù)變量。

現(xiàn)在可以在命令行上使用 fbc 編譯 BASIC 程序：

C:\DEVEL\FBC> fbc sum.bas

如果你的代碼沒有任何錯誤，編譯器將生成一個可以運行的程序。例如，我的程序現(xiàn)在稱為 sum。運行我的程序?qū)?1 加到 10：

C:\DEVEL\FBC> sum
Add the numbers from 1 to 10 ...
55

FORTRAN 77

FORTRAN 編程語言類似于舊式和現(xiàn)代 BASIC 之間的混合體。FORTRAN 比 BASIC 更早出現(xiàn)，而 BASIC 顯然從 FORTRAN 中汲取靈感，就像后來的 FORTRAN 版本從 BASIC 中獲得啟示一樣。你可以將 FORTRAN 程序以源代碼的形式寫成文件，但并不需要在每個地方使用行號。但是，F(xiàn)ORTRAN 77 在某些指令中使用行號（稱為標(biāo)簽），包括 FOR 循環(huán)。在 FORTRAN 77 中，FOR 實際上被稱為 DO 循環(huán)，它執(zhí)行相同的功能并具有幾乎相同的用法。

在 FORTRAN 77 中，DO 循環(huán)的語法如下：

DO 行號 變量 = 起始值, 終止值

這種情況是需要行號來指示 DO 循環(huán)結(jié)束位置的一種情況。你在 BASIC 中使用了 NEXT 指令，但 FORTRAN 需要一個行標(biāo)簽。通常，該行是一個 CONTINUE 指令。

查看這個示例 FORTRAN 程序，了解如何使用 DO 循環(huán)來循環(huán)一組數(shù)字。我將此源文件保存為 sum.f：

PROGRAM MAIN
      INTEGER SUM,I
      PRINT *, 'ADD THE NUMBERS FROM 1 TO 10 ...'
      SUM = 0
      DO 10 I = 1, 10
        SUM = SUM + I
   10 CONTINUE
      PRINT *, SUM
      END

在 FORTRAN 中，每個程序都需要以 PROGRAM 指令開始，并指定程序名稱。你可能會將此程序命名為 SUM，但隨后在程序中不能使用變量 SUM。當(dāng)我學(xué)習(xí) FORTRAN 時，我從 C 編程中借鑒了一些東西，并以 PROGRAM MAIN 開始了我的所有 FORTRAN 程序，做法類似于 C 程序中的 main() 函數(shù)，因為我不太可能使用名為 MAIN 的變量。

FORTRAN 中的 DO 循環(huán)類似于 BASIC 中的 FOR 循環(huán)。它迭代從 1 到 10 的值。變量 I 在每次循環(huán)中獲取新值。這樣可以將 1 到 10 的每個數(shù)字相加，并在完成時打印總和。

你可以在每個平臺上找到適合的 FORTRAN 編譯器，包括 Linux 和 DOS。FreeDOS 1.3 的 Bonus CD 中包括 OpenWatcom FORTRAN 編譯器。在 Linux 上，你可能需要安裝一個包來安裝 GNU Fortran 支持（在 GNU 編譯器集合（GCC）中）。在 Fedora Linux 上，你可以使用以下命令添加 GNU Fortran 支持：

$ sudo dnf install gcc-gfortran

然后你可以使用以下命令編譯 sum.f 并運行程序：

$ gfortran -o sum sum.f
$ ./sum
ADD THE NUMBERS FROM 1 TO 10 ...
55

一點不同之處

我發(fā)現(xiàn) FORTRAN 和 BASIC 非常相似，但也存在一些不同之處。這些語言的核心是不同的，但如果你了解一些 BASIC，你可以學(xué)習(xí) FORTRAN，同樣，如果你了解一些 FORTRAN，你也可以學(xué)習(xí) BASIC。

如果你想探索這兩種語言，有幾點需要注意：

• FORTRAN 77 使用全大寫，但后來的 FORTRAN 版本允許大小寫混用，只要對變量、函數(shù)和子程序使用相同的大小寫。大多數(shù) BASIC 實現(xiàn)都不區(qū)分大小寫，這意味著你可以自由地混合大小寫字母。
• 有許多不同版本的 BASIC，但它們通常做同樣的事情。如果你學(xué)會了一種 BASIC 實現(xiàn)方式，很容易學(xué)會另一種。注意 BASIC 解釋器或編譯器的警告或錯誤信息，查閱手冊了解差異。
• 某些 BASIC 實現(xiàn)需要使用行號，例如 Bywater BASIC 和 GW-BASIC。更現(xiàn)代的 BASIC 版本允許你編寫不使用行號的程序。FreeBASIC 需要使用 -lang 廢棄選項編譯帶有行號的程序。