COBOL编程入门：从基础结构到数据处理

COBOL编程入门：从基础结构到数据处理

在银行转账系统、政府养老金发放平台或大型保险公司的后台中，每天有数以亿计的交易依赖一种诞生于1959年的语言——COBOL。尽管它没有现代语言那样的语法简洁性，也缺乏动态类型和函数式编程等特性，但其极强的稳定性、可读性和对批量数据处理的天然支持，使其至今仍在关键业务系统中扮演着不可替代的角色。

想象一下：你接手了一个运行了三十年的财务系统，代码库超过百万行，而核心逻辑就藏在那些看似冗长却条理清晰的DIVISION与SECTION之间。这时候，理解COBOL的基础结构不再是“学习一门老古董”，而是掌握通往企业级数据世界的钥匙。

程序骨架：四大部构成的严谨世界

一个典型的COBOL程序像一座精心设计的大厦，由四个主要部分（Division）层层构建而成。这种强制性的模块化结构，虽然初看繁琐，实则是为了确保大型团队协作时逻辑清晰、职责分明。

最简单的“Hello World”程序如下：

IDENTIFICATION DIVISION. PROGRAM-ID. HELLO. AUTHOR. USER. ENVIRONMENT DIVISION. DATA DIVISION. PROCEDURE DIVISION. DISPLAY 'HELLO, WORLD!'. STOP RUN.

别小看这几行代码。即使不使用任何变量或文件操作，这四个部也必须完整存在——这是COBOL的铁律。

• IDENTIFICATION DIVISION是门牌号，定义程序名称、作者、编写时间等元信息；
• ENVIRONMENT DIVISION描述运行环境，比如源计算机型号、目标平台以及文件如何映射到物理路径；
• DATA DIVISION是整个程序的数据蓝图，声明所有要用到的变量、记录结构和文件格式；
• PROCEDURE DIVISION才是真正的行动中心，包含所有执行语句。

这种“先声明后使用”的哲学贯穿始终，杜绝了随意编码带来的混乱，特别适合长期维护的企业级应用。

数据的设计艺术：层次化与PICTURE子句

如果说其他语言把数据当作“值”来处理，那么COBOL更像一位建筑师，将数据视为需要精确规划的空间结构。

层级编号：构建嵌套结构

通过01~49级别的数字，COBOL实现了类似C语言struct的复合数据类型：

01 EMPLOYEE-INFO. 05 EMP-ID PIC X(10). 05 EMP-NAME. 10 FIRST-NAME PIC X(20). 10 LAST-NAME PIC X(20). 05 SALARY PIC 9(7)V99.

这里，01是最外层容器，05是其子项，10进一步嵌套在EMP-NAME下。注意：层级不是缩进风格问题，而是语法要求——数字必须递增才能表示嵌套关系。

还有几个特殊层级：
-77：独立变量，不参与任何分组；
-88：条件名，让布尔判断更具语义；
-66：重命名已有字段块（RENAMES），用于灵活引用。

PICTURE子句：控制每一个字节

PIC或PICTURE子句决定了数据的存储形式和显示方式，可以说是COBOL最强大的工具之一。

数值型描述符"9"

每个9代表一个十进制位，不足补零，超出截断：

01 NUM PIC 9(5). MOVE 467 TO NUM. *> 实际存储为 00467

隐含小数点"V"

V不占实际空间，仅表示数值中小数点位置：

01 AMT PIC 999V99. *> 可存 123.45，占5字节

运算时自动按小数点对齐，但输出时不打印小数点——若需美观展示，就得用编辑型格式。

编辑型格式：专为报表设计

这些格式不能用于计算，只用于输出美化：

例如：

01 OUT-AMT PIC $Z,ZZ9.99CR. MOVE -1234.56 TO OUT-AMT. *> 输出: $1,234.56CR

这里的CR表示贷方（Credit），常用于会计系统中标记负值。

内存中的真实模样：从EBCDIC到COMP-3

很多人误以为COBOL只是“文本处理机”，其实它对底层内存控制非常精细。

默认情况下，字符采用EBCDIC编码（而非ASCII），每个字符占一个字节。数字若用PIC 9(5)定义，默认也是每数字一位，共五字节——这就是所谓的USAGE IS DISPLAY模式，便于人类阅读但浪费空间。

如果追求效率，可以改用二进制或压缩格式：

01 AMT PIC 9(5) COMP-3. *> 占3字节：两个半字节存一位，最后半字节存符号

比如12345存储为十六进制12 34 5C，其中C表示正号。这种COMP-3（即Packed Decimal）广泛用于金融系统，既节省空间又避免浮点误差。

其他常见USAGE选项：
-COMP：定点二进制，适合快速算术运算；
-COMP-1/COMP-2：单双精度浮点；
-INDEX：专为表索引优化的内部格式。

数据流动：MOVE与COMPUTE的艺术

MOVE：不只是赋值

MOVE是COBOL中最基本的数据传送指令，但它远非简单的“=`”。

MOVE A TO B.

规则复杂却有序：
- 数值型 → 按小数点对齐，多余截断，不足补零；
- 字符型 → 左对齐，不足补空格，超出截断；
- 组合项 → 直接字节拷贝，无视内部结构。

更高级的是MOVE CORRESPONDING，只复制同名字段：

01 GROUP-A. 05 NAME PIC X(20). 05 AGE PIC 99. 01 GROUP-B REDEFINES GROUP-A. 05 NAME PIC X(20). 05 SCORE PIC 99. MOVE CORRESPONDING GROUP-A TO GROUP-B. *> 只传NAME，忽略AGE/SCORE

复杂计算：COMPUTE登场

对于涉及多个操作符的表达式，COMPUTE提供类代数写法：

COMPUTE PAY = BASE + OVERTIME * RATE * 1.5 ROUNDED ON SIZE ERROR DISPLAY 'PAY TOO HIGH'

支持括号、幂运算（**）、优先级规则，并可通过ROUNDED启用四舍五入而非截断。更重要的是，ON SIZE ERROR能捕获溢出异常，防止静默错误破坏账目平衡——这在金融系统中至关重要。

文本处理：STRING、UNSTRING与INSPECT

虽然COBOL不是为字符串设计的语言，但在报表生成、日志解析等场景中，它的文本处理能力依然强大。

STRING：拼接字段

STRING FIRST DELIMITED BY SPACE MIDDLE DELIMITED BY SIZE LAST DELIMITED BY ALL ' ' INTO FULL-NAME WITH POINTER PTR ON OVERFLOW HANDLE-OVERFLOW.

• DELIMITED BY控制截取边界：SPACE遇到空格停止，SIZE取全部长度，ALL ' '跳过连续空格；
• WITH POINTER设置起始偏移，方便逐段填充；
• ON OVERFLOW在目标不够长时触发处理逻辑。

UNSTRING：拆分字符串

反向操作，常用于解析CSV或固定格式报文：

UNSTRING INPUT LINE DELIMITED BY ',' INTO FIELD1 COUNT IN CNT1 FIELD2 DELIMITER IN SEP2 TALLYING IN FIELD-COUNT.

• COUNT IN记录实际接收字符数；
• DELIMITER IN保存分隔符内容；
• TALLYING IN统计成功拆分的字段数量。

这对处理老旧批处理文件极为有用。

INSPECT：深度文本分析

这才是真正的利器：

INSPECT TEXT TALLYING CNT FOR ALL 'X'. *> 统计出现次数 INSPECT TEXT REPLACING ALL 'A' BY 'B'. *> 替换字符 INSPECT TEXT TALLYING CNT FOR LEADING '0' BEFORE '.'. *> 查前导零

支持范围限定（BEFORE/AFTER某字符），可用于清洗输入数据、验证格式合规性等任务。

控制流：从IF到EVALUATE

条件判断的多样性

COBOL允许多种风格的条件判断：

IF AMOUNT IS POSITIVE *> 符号判断 IF NAME IS ALPHABETIC *> 类型判断 IF STATUS-CODE = 0 *> 普通比较

尤其是88-level condition name，极大提升了可读性：

01 STATUS PIC 9. 88 SUCCESS VALUE 0. 88 FAILURE VALUE 1 THRU 9. IF SUCCESS THEN ...

比起硬编码IF STATUS = 0，这种方式更接近自然语言，降低维护成本。

分支结构

传统IF-ELSE支持嵌套和END-IF显式结束：

IF A > B MOVE A TO MAX ELSE MOVE B TO MAX END-IF.

而EVALUATE更像是增强版switch，甚至支持条件匹配：

EVALUATE TRUE WHEN A > B MOVE A TO MAX WHEN A < B MOVE B TO MAX WHEN OTHER MOVE ZERO TO MAX END-EVALUATE.

还可以基于字段值、类条件等多种方式分支，灵活性极高。

循环：PERFORM统治一切

COBOL没有for或while，统一用PERFORM实现循环：

PERFORM PRINT-HEADER. *> 执行一次 PERFORM PROCESS-LOOP 10 TIMES. *> 固定次数 PERFORM UNTIL DONE = 'Y'. *> 条件循环 PERFORM VARYING I FROM 1 BY 1 UNTIL I > 12. *> 计数循环

支持多重循环嵌套：

PERFORM OUTER-VAR VARYING I FROM 1 BY 1 UNTIL I > 5 AFTER J FROM 1 BY 1 UNTIL J > 5.

相当于双重for循环，常用于矩阵遍历或批量更新。

表与数组：高效检索的艺术

COBOL称数组为“表”（Table），通过OCCURS定义：

01 SALES-TABLE. 05 MONTHLY-SALES OCCURS 12 TIMES PIC 9(6)V99.

多维结构也很直观：

05 PRODUCT-TBL OCCURS 10 TIMES. 10 REGION-SALES OCCURS 5 TIMES PIC 9(7).

访问方式有两种：
- 下标：SALES(3)
- 索引：配合INDEXED BY，性能更高

05 SALES OCCURS 12 TIMES PIC 9(5) INDEXED BY MON. SET MON TO 3. MOVE 1500 TO SALES(MON).

索引本质是指针偏移，比下标计算更快，尤其适合高频访问场景。

查找操作也有专门语句：

SEARCH EMP-TABLE AT END DISPLAY 'NOT FOUND' WHEN EMP-ID(IDX) = TARGET-ID SET FOUND-FLAG TO TRUE.

如果是有序表，可用SEARCH ALL实现二分查找：

05 EMP-TABLE OCCURS 100 ASCENDING KEY IS EMP-ID INDEXED BY IDX. ... SEARCH ALL EMP-TABLE WHEN EMP-ID(IDX) = TARGET-ID MOVE EMP-NAME(IDX) TO RESULT.

前提是表必须已排序，否则结果不可预测。

文件操作：批处理的核心

COBOL最初就是为文件驱动的批处理系统设计的，因此文件I/O极为成熟。

典型流程：

SELECT INPUT-FILE ASSIGN TO "INFILE.DAT" ORGANIZATION IS SEQUENTIAL. OPEN INPUT INPUT-FILE. READ INPUT-FILE INTO WS-RECORD AT END SET EOF TO TRUE. WRITE OUT-RECORD FROM WS-DATA AFTER ADVANCING 1 LINE. CLOSE INPUT-FILE.

支持三种组织方式：
-SEQUENTIAL：顺序读写，最常用；
-INDEXED：带键索引，支持随机访问；
-RELATIVE：按记录号定位，类似数组。

文件描述放在FILE SECTION，记录结构用FD开头定义：

FD INPUT-FILE LABEL RECORD IS STANDARD. 01 IN-RECORD. 05 CUSTOMER-ID PIC X(10). 05 AMOUNT PIC 9(8)V99.

结合WORKING-STORAGE区的中间变量，即可完成复杂的文件转换、汇总或报表生成任务。

子程序调用：模块化之道

COBOL支持外部子程序调用，实现功能复用：

主程序：

CALL 'CALC_TAX' USING INCOME, TAX_AMOUNT.

被调程序：

IDENTIFICATION DIVISION. PROGRAM-ID. CALC_TAX. DATA DIVISION. LINKAGE SECTION. 01 LK-INCOME PIC 9(8)V99. 01 LK-TAX PIC 9(7)V99. PROCEDURE DIVISION USING LK-INCOME, LK-TAX. COMPUTE LK-TAX = LK-INCOME * 0.2. GOBACK.

参数通过引用传递，共享内存空间，效率高但需注意副作用。GOBACK返回调用点，比STOP RUN更适合子程序。

写在最后：为何还要学COBOL？

全球仍有超过2000亿行COBOL代码在运行，支撑着全球经济的命脉。美国社保系统、英国国民健康服务、日本银行清算网络……无数关键基础设施仍依赖这套古老而稳健的体系。

学习COBOL的意义，早已超越“掌握一门语言”。它是进入企业级系统内核的入口，是理解大规模事务处理、数据一致性保障、批处理调度机制的第一步。随着现代化趋势推进，越来越多COBOL系统正在与Java、REST API、云平台集成——这意味着，懂COBOL的人不仅是“遗产守护者”，更是新旧世界之间的桥梁工程师。

当你第一次读懂那份三十年前写的利息计算程序，并让它成功输出一张整齐的报表时，你会明白：有些代码，真的可以穿越时间。