凭借一句话获得图灵奖的Pascal之父——Nicklaus Wirth

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    如果说有一个人因为一句话而得到了图灵奖，那么这个人应该就是Nicklaus Wirth。
    让他获得图灵奖的这句话就是他提出的著名公式：
“算法+数据结构=程序”。
    这个公式对计算机科学的影响程度足以类似物理学中爱因斯坦的“E=MC^2”——一个公式展示出了程序的本质。
    Nicklaus Wirth，1934年出生于瑞士，1963年在加州大学伯克利分校取得博士学位。取得博士学位后直接被以高门槛著称的斯坦福大学聘到刚成立的计算机科学系工作。在斯坦福大学成功的开发出Algol W以及PL360后，爱国心极强的Nicklaus Wirth于1967年回到祖国瑞士，第二年在他的母校苏黎世工学院他创建与实现了Pascal语言——当时世界上最受欢迎的语言之一。  
    后来他的学生Philipe Kahn毕业后和Anders Hejlsberg(Delphi之父)创办了Borland公司靠Turbo Pascal起家，很快成为了将Borland发展成为全球最大的开发工作厂商，这一切都不得不说要归工于PASCAL语言的魅力。PASCAL已经影响了整整几代的程序员，Nicklaus Wirth的思想还将会继续指引现在和以后的程序员前进的方向。


PASCAL之父及结构化程序设计的首创者


----凡是学过一点计算机的人大概都知道“算法+数据结构=程序”这一著名公式。提出这一公式并以此作为其一本专著书名的瑞士计算机科学家尼克劳斯·威茨(Niklaus Wirth)于1984 年获得了图灵奖。这是瑞士学者中唯一获此殊荣的人。

----威茨1934年2月15日生于瑞士北部离苏黎世不远的温特图尔(Winterthur)，其父瓦尔特是一位地理学教授。威茨小时就喜欢动手动脑，他的最大爱好就是组装飞机模型。中学毕业以后，威茨进入在欧洲甚至全世界都很有名的苏黎世工学院(ETH)，1958年取得学士学位。之后他到加拿大的莱维大学深造(Laval是和加拿大名城魁北克隔圣劳伦斯河相望的一座城市)，于1960年取得硕士学位。之后他又一次迁移到美国加州，进入加州大学伯克利分校，于1963年获得博士学位。

----学成以后，威茨受聘到斯坦福大学刚刚成立的计算机科学系工作。著名的斯坦福大学门槛极高，怎么会看中这个来自欧洲小国的毛头小伙子呢?原来在50年代末、60年代初，威茨的计算机经验和成就相当显赫：在苏黎世工学院时，瑞士的计算机先驱斯帕塞(A.P.Speiser，他曾经出任IFIP的主席)曾经给威茨上过有关计算机的课程，也曾经用过由斯帕塞开发的计算机ERMETH；在莱维大学时，威茨学了数值分析，上过AlvacⅢE计算机；在伯克利时，威茨先是有一台Bendix G-15计算机可用，后来又参加了为IBM 704开发NELIAC语言编译器的科研小组(NELIAC是一个类似于Algol 58的语言)。威茨在撰写博士论文时，Algol 60报告已经发表。Algol 60是第一个清晰定义的语言，其语法是用严格公式化的方法说明的。但当时已有一些学者认识到，清晰的规格说明对于可靠而有效的实现是必需的，但还不够。Algol 60报告中还有一些缺陷和不足。威茨在和Algol的设计者之一冯·维京格藤(Andrian van Wijngaarden)多次接触和讨论以后，决定对Algol 60做进一步改进，并以此为自己的博士论文课题。这就诞生了由威茨所设计的第一个语言Euler。Euler虽然在实用性上考虑并不很周到，但在学术上却非常优美，为编译器的系统设计创造了一个很好的基础。

----正是由于上述经历和成果，斯坦福大学看中了威茨。与此同时，IFIP负责Algol语言完善与扩充的工作小组也看中了威茨，吸收他参加工作。当时，小组中有两派，一派劲头十足地要设计一个新语言，以便树起一个新的里程碑；另一派则觉得时间太紧，主张对Algol 60进行适当扩充。威茨参加进去以后，自称同时属于这两派，并提交了一份建议书。这份建议书经过霍尔(Tony Hoare)等人的修改、完善以后获得通过，这就是Algol W(W是威茨名字的首字母)。第二年，也即1966年，Algol W在斯坦福大学的第一台IBM 360上成功实现并正式应用。这中间还有一个小插曲：IBM 360当时只提供汇编语言和FORTRAN语言，但威茨和他的学生都觉得这两者并不适宜于作为设计编译器的工具。为此，威茨决定定义另一种语言来描写Algol W的编译器。威茨用了两周时间写出这个语言的定义，然后用了4个月的时间在Burroughs公司的Bu5000计算机上完成了交叉编译程序，而威茨的一个学生则把这个交叉编译程序移植到IBM 360上去。这些额外的工作极大地加快了Algol W编译器的开发，同时催生了一个新的语言PL360。PL360 虽然是作为辅助工具而开发的，但却在许多地方获得应用。

----Algol W及PL360的成功奠定了威茨作为程序设计语言专家的地位，一举成名。但威茨是一个爱国心极强的人，成名后的他拒绝了斯坦福大学的挽留，于1967年回到祖国，先在苏黎世大学任职，但第二年就回到他的母校苏黎世工学院。在这里，他首先设计与实现了PASCAL语言，这是在CDC6000上开发成功的。说来有趣，威茨开发PASCAL的初衷是为了有一个适合于教学的语言，并没有想到商业应用。但PASCAL一经推出，由于它的简洁明了，更由于它特别适合于由微处理器组成的计算机系统，竟然广泛地流传开来。在C语言问世以前，PASCAL是风靡世界、最受欢迎的语言之一。单是威茨的一个学生菲力浦·凯恩(Phillipe Kahn)，从ETH毕业以后，到美国加州办了一个软件公司，就卖出了100多万个PASCAL拷贝，大获成功。PASCAL之所以成功和受到欢迎，主要是因为它具有以下特点：

----1.提供了丰富的数据类型和构造数据的方法。除一般的整型、实型、布尔型数据外，PASCAL还增加了字符型、子域类型、记录结构类型、文件类型、集合类型和指示字类型，为程序员增加了极大的方便，也为程序设计提供了极大的灵活性。

----2.既保留了GO TO语句，同时又增加了大量的控制结构，如if-then-else语句、case语句、while语句、repeat语句、for语句，还允许复合语句和处理记录变量的分量使用with语句这种缩写形式。

----PASCAL的许多成功特点后来被C、Ada等语言所继承和发展。因此，PASCAL在程序设计语言的发展史上具有承上启下的重要里程碑意义。

----1971年，威茨基于其开发程序设计语言和编程的实践经验，在4月份的《Communications of ACM》上发表了“通过逐步求精方式开发程序” (“Program Development by Stepwise Refinement”)的论文，首次提出了“结构化程序设计” (Structured Programming)的概念。这个概念的重点是 ：不要求一步就编制成可执行的程序，而是分若干步进行，逐步求精。第一步编出的程序抽象程度最高，第二步编出的程序抽象程度有所降低，……，最后一步编出的程序即为可执行的程序。用这种方法编程，似乎复杂，实际上优点很多，可使程序易读、易写、易调试、易维护，也易于保证程序的正确性及验证其正确性。威茨提出的这种结构化程序设计方法又称为“自顶向下”或“逐步求精”法，在程序设计领域引发了一场革命，成为程序开发的一个标准方法，尤其是在后来发展起来的软件工程中获得广泛应用。有人评价说威茨的结构化程序设计概念“完全改变了人们对程序设计的思维方式”，是一点也不夸张的。1983年1月，ACM在纪念《Communications of ACM》创刊25周年时，从其1/4个世纪发表的大量论文中评选出有 “里程碑式意义的研究论文”25篇，每年1篇，威茨的这篇论文就是其中之一。

----PASCAL的成功也罢，结构化程序设计思想的巨大影响也罢，都没有停止威茨继续创造性的研究与开发工作。70年代中期，为适应并发程序设计的需要，威茨又成功开发了一个获得广泛应用的语言Modula。(下转第B6版)(上接第B5 版)Modula除了提供并发程序设计功能之外，另一个重要特征就是引进了模块概念(这也是这个语言命名为Modula的原因)。此外，它还引进了“进程”(Process)这一和并发程序相联系而产生的重要概念。Modula语言特别适合于书写系统程序。但是，这个语言的第二个版本Modula-2却具有比Modula更加重大得多的意义。这是1976年，威茨再次赴美国，到Xerox公司的Palo Alto研究中心参与Alto计算机的设计与开发工作。我们以前介绍过， Alto计算机是世界上第一个具有图形用户界面的个人计算机系统(可惜Xerox公司没有把它商品化，而由Apple公司的人学去了它的技术推出了Macintosh)。威茨回到瑞士以后，参考Alto的经验，设计、开发Lilith个人计算机系统。为了和Lilith的体系结构相配合，威茨决定在Modula的基础上开发Modula-2，作为整个系统的开发语言。Modula-2与 Modula相比，语法更加简洁，更加强调界面设计，模块可以重用。它共有3个编译单元，即程序模块，定义模块和实现模块，既提高了可读性，又有助于分别编译。Modula-2在优美性(elegance)和简洁性(simplicity)方面都比Modula更加提高了一步。Lilith的操作系统、图形软件包、数据库系统、网络协议套件、文件服务器等基本系统和大量应用模块都是用Modula-2开发的。在Lilith项目中，威茨坚持将计算机体系结构、语言、操作环境三者统一起来，进行集成化、一体化设计，这一成功经验是具有革命性的创举，从而使这个项目在计算机科学史上占有很重要的地位。

----除了程序设计语言本身以外，在其他方面威茨也有许多创造。为了定义和描述PASCAL和Modula，威茨对著名的“巴科斯-诺尔范式”BNF进行了扩充，成为EBNF(Extended BNF)。我们目前所看到的许多语言的BNF实际上是EBNF，不过人们往往忽略掉这个“E”字。和BNF一起出现的，还常常有一些看上去像铁路图那样的图形，这叫“语法图”(syntax chart或syntax diagram)或干脆就叫“铁路图”(railroad diagram)，这也是由威茨所设计与发明的，这种图形标记法的描述能力等价于BNF，但当然更易于阅读与理解。

----近年来威茨致力于“Oberon计划”(Oberon是希腊神话中的仙境之王和女神Titania的丈夫)，威茨的目标是要使Oberon语言超越Pascal和Modula，使设计出的操作系统和编译器功能更加强劲。1992年他写了两本书向读者推介Oberon计划(见后)，可见其对这个计划的重视。

----威茨的学术著作很多，主要有如下几种，其中一些是由法文译成英文的：

----《系统程序设计导论》(《Systematic Programming:An Introduction》，Prentice-Hall,1973。其法文版已出至第5版) ；

----《算法+数据结构=程序》(《Algorithms+Data Structures=Programs》,Prentice-Hall，1976) ；

----《算法和数据结构》(《Algorithms and Data Structures》,Prentice-Hall,1986) ；

----《Modula-2程序设计》(《Programming in Modula-2》， Springer,1988，第4版) ；

----《PASCAL用户手册和报告：ISO PASCAL标准》 (《PASCAL User Manual and Report:ISO PASCAL Standard》,Springer,1991) ；

----《Oberon计划：操作系统和编译器的设计》(《Project Oberon:the Design of an Operating System and Compiler》,ACM Pr.,1992) ；

----《Oberon程序设计：超越Pascal和Modula》(《Programming in Oberon:Steps beyond Pascal and Modula》,ACM Pr.,1922) ；

----《数字电路设计教材》(《Digital Circuit Design for Computer Science Students:An Introductory Textbook》,Springer,1995)。

----ACM除了在1984年授予威茨图灵奖外，1987年又授予他另一项奖：计算机科学教育杰出贡献奖。另一个重要的国际学术组织IEEE也授予过威茨两个奖项：1983年的Emanual Piore奖和1988年的计算机先驱奖(Computer Pioneer Award)。1992年，加州大学伯克利分校命名威茨为“杰出校友”。

----威茨是在1984年10月于旧金山举行的ACM年会上接受图灵奖的。威茨发表了题为“从程序设计语言设计到计算机建造”(From Programming Language Design to Computer Construction)的图灵奖演说，回顾了自己在计算机领域所做的工作。演说全文刊载于《Communications of ACM》1985年2月，159-164页，也可见《ACM 图灵奖演说集》(《ACM Turing Award Lectures-The First 20 rears:1966-1985》,ACM Pr.),179- 196页。

----威茨现仍在苏黎世工学院任教，他的电子信箱为： [email protected]