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# 关于软件的基础知识
> Copyright © 2002 Richard E.Buckman and Joshua Gay. 此文最早发布于 2002 年。
由 Richard E. Buckman 和 Joshua Gay 撰写
本节内容是特意为对计算机科学技术了解不多的人准备的。这节内容对于理解书中的文章和演讲并不是必须的，不过，它可以帮助那些不熟悉编程和计算机的人理解一些术语。
计算机*程序员*来写软件或者计算机程序。而程序可以认为是告诉计算机如何完成特定任务的一系列*指令*。你应该熟悉许多不同类型的应用程序：比如你的网页浏览器、你的文字处理器和你的邮件客户端等等。
程序最初的形态通常是*源代码*。这一系列高级指令由*编程语言*（比如 C 或者 Java）编写而成。之后会被一个名为*编译器*的工具编译为一种更底层的语言——*汇编语言*。另一种被称为*汇编器*的工具会将汇编代码分解为最终的*机器语言*——计算机可以*原生*理解的最底层代码。
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例如，“Hello World”这个程序，通常是人们学习 C 语言时的第一个程序，编译和执行后会在屏幕上打印出“Hello World”[^ap-1]。
```C
int main(){
printf("Hello World!");
return 0;
}
```
在 Java 语言中，同样的程序会是这么写：
```Java
public class hello {
public static void main(String args[]) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
```
然而用机器码表示，其中的一小部分可能会类似这样：
```
1100011110111010100101001001001010101110
0110101010011000001111001011010101111101
0100111111111110010110110000000010100100
0100100001100101011011000110110001101111
0010000001010111011011110111001001101100
0110010000100001010000100110111101101111
```
上面这段机器码就是基本的二进制形式。计算机中所有的数据都是由 0 或 1 组成的，但是人们很难理解这些数据。如果想要对二进制的值进行一个简单的更改，就不得不对特定计算机编译机器语言的原理了如指掌。这对于类似于上面这种小程序来说或许是可行的，但是对于任何有趣的程序，做一个简单的修改就需要耗费大量的精力。
比如说，如果我们想让让 C 语言编写的“Hello World”程序输出的英语“Hello World”变成法语。只需要做出简单的修改；新的程序如下：
```C
int main() {
printf("Bonjour, monde!");
return 0;
}
```
可以肯定地说，我们可以很容易的推断出如何修改 Java 代码以达到同样的效果。然而更多的程序员不懂如何修改二进制形式。当我们说“源代码”的时候，不是指只有机器可以理解的机器语言——我们指的是一些高级语言比如 C 和 Java。还有一些其他的比较流行的编程语言，比如 C++、Perl 和 Python。或许有些在理解或编程时比较难以理解，但都比理解编译和汇编以后的机器语言简单多了。
另一个重要概念是理解什么是*操作系统*。操作系统是控制输入输出，内存分配和任务调度的软件。通常点说，一些更常见且更有用的程序，比如*图形用户界面*（*Graphical User Interface*，GUI），也是操作系统的一部分。GNU/Linux 操作系统包括 GNU 和非 GNU 软件，以及一个被称为*Linux*的*内核*。内核负责处理底层任务比如输入输出和任务调度。GNU 软件包含了操作系统其余的大部分，比如 GCC，一款支持多种语言的通用编译器；GNU Emacs，一款可扩展的并且有很多很多特性的文本编辑器；GNOME，GNU 桌面环境；GNU libc，一个程序库，除内核外所有其他程序与内核通讯时都必须使用的库；以及 Bash，GNU 命令行解释器可以读取你的命令行。这些程序很多都是早期由理查德·斯托曼在 GNU 工程里开发，并成为现代 GNU/Linux 操作系统的组成部分。
重要的是理解即使*你*没有修改程序源代码或直接使用所有这些工具的能力，找到一个可以做到的人也是相对容易的。因此，有源代码的程序你就有权力去修改、修复、定制和学习编程——而如果得不到源代码就没有这些权力。源代码是让一个软件变*自由*的必要条件之一，而其他必要条件可从本书的哲学和理想中找到答案。
[^ap-1]:
对于其他的编程语言，比如 Scheme，通常不从 Hello World 程序开始入门。在 Scheme 中，你通常会从这样的程序开始：
```
(define (factorial n)
(if (= n 0)
1
(* n (factorial (- n 1)))))
```
这段程序是求一个数的阶乘；也就是运行`(factorial 5)`将会输出 120，即 5 乘以 4 乘以 3 乘以 2 乘以 1。
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