編程入門

什么是編程

我們通過有固定格式和固定詞匯的“語言”來控制他人，讓他人為我們做事情。語言有很多種，包括漢語、英語、法語、韓語等，雖然他們的詞匯和格式都不一樣，但是可以達(dá)到同樣的目的，我們可以選擇任意一種語言去控制他人。

同樣，我們也可以通過”語言“來控制計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)為我們做事情，這樣的語言就叫做編程語言（Programming Language）。

編程語言也有固定的格式和詞匯，我們必須經(jīng)過學(xué)習(xí)才會(huì)使用，才能控制計(jì)算機(jī)。

總結(jié)：編程語言是用來控制計(jì)算機(jī)的一系列指令（Instruction），它有固定的格式和詞匯（不同編程語言的格式和詞匯不一樣），必須遵守，否則就會(huì)出錯(cuò)，達(dá)不到我們的目的。

這些具有特定含義的詞匯、語句，按照特定的格式組織在一起，就構(gòu)成了源代碼（Source Code），也稱源碼或代碼（Code）。

那么，編程語言肯定規(guī)定了源代碼中每個(gè)詞匯、語句的含義，也規(guī)定了它們?cè)撊绾谓M織在一起，這就是語法（Syntax）。它與我們學(xué)習(xí)英語時(shí)所說的“語法”類似，都規(guī)定了如何將特定的詞匯和句子組織成能聽懂的語言。

編寫源代碼的過程就叫做編程（Program）。從事編程工作的人叫程序員（Programmer）

編程語言的分類

低級(jí)語言

1.機(jī)器語言

第一代計(jì)算機(jī)語言：機(jī)器能直接識(shí)別的語言的叫做機(jī)器語言。

起初，為了讓計(jì)算機(jī)按我們的想法工作，程序員不得不編寫計(jì)算機(jī)可以讀懂看明白直接執(zhí)行的機(jī)器碼，也就是01010101的樣子，打孔字條就是這么干的。用打沒打孔來代表0和1。OK，計(jì)算機(jī)沒問題，它能無障礙閱讀，可程序員就難受了。拍腦袋也能想得到這里面的問題。容易出錯(cuò)，效率低，編寫困難，維護(hù)困難?？赡芫褪莻€(gè)簡(jiǎn)單的打印“hello world”，也許就需要好幾米長(zhǎng)的字條。這簡(jiǎn)直就是原始社會(huì)，生產(chǎn)效率低下的令人發(fā)指。

發(fā)生個(gè)火災(zāi)什么的，直接Over。唯一的好處就是無需轉(zhuǎn)換，可直接執(zhí)行，但相對(duì)缺點(diǎn)來講，這點(diǎn)好處完全可以被忽略。

由1和0組成，非常難學(xué)習(xí)掌握，難閱讀，容易出錯(cuò)，效率低，編寫困難，維護(hù)困難，且嚴(yán)重地依賴于具體的計(jì)算機(jī)，所以可移植性差，重用性差。換了機(jī)器就用不了。

2.匯編語言

二代計(jì)算機(jī)語言匯編語言（符號(hào)語言）

在匯編語言中，用助記符代替機(jī)器指令的操作碼，用地址符號(hào)或標(biāo)號(hào)代替指令或操作數(shù)的地址為了減輕機(jī)器語言帶給軟件工程師的不適應(yīng)，人們對(duì)機(jī)器語言進(jìn)行了升級(jí)和改進(jìn)：用一些容易理解和記憶的字母，單詞來代替一個(gè)特定的指令。仍然可移植性差，重用性差。

高級(jí)語言

第三代計(jì)算機(jī)語言，高級(jí)語言

在編程語言經(jīng)歷了機(jī)器語言，匯編語言等更新之后，人們發(fā)現(xiàn)了限制程序推廣的關(guān)鍵因素——程序的可移植性。需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠不依賴于計(jì)算機(jī)硬件，能夠在不同機(jī)器上運(yùn)行的程序。這樣可以免去很多編程的重復(fù)過程，提高效率，同時(shí)這種語言又要接近于數(shù)學(xué)語言或人的自然語言。

在計(jì)算機(jī)還很稀缺的50年代，誕生了第一個(gè)高級(jí)編程語言。語法和結(jié)構(gòu)更類似漢字或者普通英文，且由于遠(yuǎn)離對(duì)硬件的直接操作，使得一般人經(jīng)過學(xué)習(xí)之后都可以編程。高級(jí)語言并不是特指的某一種具體的語言，而是包括很多編程語言。1954年，第一個(gè)完全意義的高級(jí)編程語言FORTRAN問世了，他完全脫離了特定機(jī)器的局限性，是第一個(gè)通用性的編程語言。

高級(jí)語言免去很多編程的重復(fù)過程，提高效率，語法和結(jié)構(gòu)更類似人的自然語言，一般人經(jīng)過學(xué)習(xí)之后都可以編程，完全脫離了特定機(jī)器的局限性，是通用性的編程語言。

我們編寫的源代碼是人類語言，我們自己能夠輕松理解；但是對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件（CPU），源代碼就是天書，根本無法執(zhí)行，計(jì)算機(jī)只能識(shí)別某些特定的二進(jìn)制指令，在程序真正運(yùn)行之前必須將源代碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制指令。

所謂的二進(jìn)制指令，也就是機(jī)器碼，是 CPU 能夠識(shí)別的硬件層面的“代碼”，簡(jiǎn)陋的硬件（比如古老的單片機(jī)）只能使用幾十個(gè)指令，強(qiáng)大的硬件（PC 和智能手機(jī)）能使用成百上千個(gè)指令。

然而，究竟在什么時(shí)候?qū)⒃创a轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制指令呢？不同的編程語言有不同的規(guī)定：

有的編程語言要求必須提前將所有源代碼一次性轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制指令，也就是生成一個(gè)可執(zhí)行程序（Windows 下的 .exe），比如C語言、C++、Golang、Pascal（Delphi）、匯編等，這種編程語言稱為編譯型語言，使用的轉(zhuǎn)換工具稱為編譯器。

有的編程語言可以一邊執(zhí)行一邊轉(zhuǎn)換，需要哪些源代碼就轉(zhuǎn)換哪些源代碼，不會(huì)生成可執(zhí)行程序，比如?Python、JavaScript、PHP、Shell、MATLAB等，這種編程語言稱為解釋型語言，使用的轉(zhuǎn)換工具稱為解釋器。

簡(jiǎn)單理解，編譯器就是一個(gè)“翻譯工具”，類似于將中文翻譯成英文、將英文翻譯成俄文。但是，翻譯源代碼是一個(gè)復(fù)雜的過程，大致包括詞法分析、語法分析、語義分析、性能優(yōu)化、生成可執(zhí)行文件等五個(gè)步驟，期間涉及到復(fù)雜的算法和硬件架構(gòu)。解釋器與此類似

Java 和 C#是一種比較奇葩的存在，它們是半編譯半解釋型的語言，源代碼需要先轉(zhuǎn)換成一種中間文件（字節(jié)碼文件），然后再將中間文件拿到虛擬機(jī)中執(zhí)行。Java 引領(lǐng)了這種風(fēng)潮，它的初衷是在跨平臺(tái)的同時(shí)兼顧執(zhí)行效率；C# 是后來的跟隨者，但是 C# 一直止步于 Windows 平臺(tái)，在其它平臺(tái)鮮有作為。

解釋型語言

類似同聲翻譯，需要有一個(gè)解釋器，解釋器會(huì)讀取程序代碼，一邊翻譯一邊執(zhí)行，詳細(xì)如下：

?1、執(zhí)行效率低

解釋型語言的實(shí)現(xiàn)中，翻譯器并不產(chǎn)生目標(biāo)機(jī)器代碼，而是產(chǎn)生易于執(zhí)行的中間代碼。

這種中間代碼與機(jī)器代碼是不同的，中間代碼的解釋是由軟件支持的，不能直接使用硬件，

軟件解釋器通常會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行效率較低。

2、開發(fā)效率高

用解釋型語言編寫的程序是由另一個(gè)可以理解中間代碼的解釋程序執(zhí)行的，與編譯程序不同的是，

解釋程序的任務(wù)是逐一將源程序的語句解釋成可執(zhí)行的機(jī)器指令，不需要將源程序翻譯成目標(biāo)代碼再執(zhí)行。

解釋程序的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)語句出現(xiàn)語法錯(cuò)誤時(shí)，可以立即引起程序員的注意，而程序員在程序開發(fā)期間就能進(jìn)行校正。

3、跨平臺(tái)性強(qiáng)

代碼運(yùn)行是依賴于解釋器，不同平臺(tái)有對(duì)應(yīng)版本的解釋器，所以解釋型的跨平臺(tái)性強(qiáng)

其他

對(duì)于解釋型Basic語言，需要一個(gè)專門的解釋器解釋執(zhí)行Basic程序，每條語句只有在執(zhí)行時(shí)才被翻譯，

這種解釋型語言每執(zhí)行一次就翻譯一次，因而效率低下。一般地，動(dòng)態(tài)語言都是解釋型的，

例如：Tcl、Perl、Ruby、VBScript、JavaScript等

編譯型語言

類似谷歌翻譯，是把程序所有代碼編譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制指令，之后操作系統(tǒng)會(huì)拿著編譯好的二進(jìn)制指令直接操作硬件，詳細(xì)如下：

1、執(zhí)行效率高

編譯是指在應(yīng)用源程序執(zhí)行之前，就將程序源代碼“翻譯”成目標(biāo)代碼（即機(jī)器語言），

因此其目標(biāo)程序可以脫離其語言環(huán)境獨(dú)立執(zhí)行，使用比較方便，執(zhí)行效率較高。

2、開發(fā)效率低

應(yīng)用程序一旦需要修改，必須先修改源代碼，然后重新編譯、生成新的目標(biāo)文件才能執(zhí)行，

而在只有目標(biāo)文件而沒有源代碼，修改會(huì)很不方便。所以開發(fā)效率低于解釋型。

3、跨平臺(tái)性差

編譯型代碼是針對(duì)某一個(gè)平臺(tái)翻譯的，當(dāng)前平臺(tái)翻譯的結(jié)果無法拿到不同的平臺(tái)使用，針對(duì)不同的平臺(tái)必須重新編譯，即跨平臺(tái)性差。

其他

現(xiàn)在大多數(shù)的編程語言都是編譯型的。

編譯程序?qū)⒃闯绦蚍g成目標(biāo)程序后保存在另一個(gè)文件中，該目標(biāo)程序可脫離編譯程序直接在計(jì)算機(jī)上多次運(yùn)行。

大多數(shù)軟件產(chǎn)品都是以目標(biāo)程序形式發(fā)行給用戶的，不僅便于直接運(yùn)行，同時(shí)又使他人難于盜用其中的技術(shù)。

C、C++、Ada、Pascal都是編譯實(shí)現(xiàn)的。

C語言與C++

C語言是面向過程的，而C＋＋是面向?qū)ο蟮摹?strong>編程入門就選C語言，同時(shí)C語言也是大學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)必修課之一！

C和C++的區(qū)別：

C是一個(gè)結(jié)構(gòu)化語言，它的重點(diǎn)在于算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。C程序的設(shè)計(jì)首要考慮的是如何通過一個(gè)過程，對(duì)輸入（或環(huán)境條件）進(jìn)行運(yùn)算處理得到輸出（或?qū)崿F(xiàn)過程（事務(wù)）控制）。

C++，首要考慮的是如何構(gòu)造一個(gè)對(duì)象模型，讓這個(gè)模型能夠契合與之對(duì)應(yīng)的問題域，這樣就可以通過獲取對(duì)象的狀態(tài)信息得到輸出或?qū)崿F(xiàn)過程（事務(wù)）控制。 所以C與C++的最大區(qū)別在于它們的用于解決問題的思想方法不一樣。之所以說C++比C更先進(jìn)，是因?yàn)椤?設(shè)計(jì)這個(gè)概念已經(jīng)被融入到C++之中 ”。

C與C++的最大區(qū)別：在于它們的用于解決問題的思想方法不一樣。之所以說C++比C更先進(jìn)，是因?yàn)椤?設(shè)計(jì)這個(gè)概念已經(jīng)被融入到C++之中 ”，而就語言本身而言，在C中更多的是算法的概念。那么是不是C就不重要了，錯(cuò)！算法是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，好的設(shè)計(jì)如果沒有好的算法，一樣不行。而且，“C加上好的設(shè)計(jì)”也能寫出非常好的東西。

學(xué)好C++可以從這幾個(gè)方面去檢測(cè)：

1：兼容C語言的部分；

所以學(xué)好C++，必須以學(xué)好C語言為前提。同理：學(xué)好上層語言如PHP，JS，java，又必須要以C/C++為前提。違背這個(gè)原則，你會(huì)遇到無法超越的技術(shù)瓶頸。你的編程職業(yè)生涯就會(huì)打折。比如學(xué)PHP的時(shí)候，難度不在于PHP的if...else...這些語法，而在于比如PHP的面向?qū)ο?，PHP的接口，數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化，服務(wù)器的負(fù)載均衡，集群技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)編程等等。

2：面向?qū)ο缶幊趟枷耄侯悾^承，多態(tài)這些的產(chǎn)生淵源。

3：泛型機(jī)制。

4：模板機(jī)制：函數(shù)模板，類模板

5：它的標(biāo)準(zhǔn)庫STL里面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，這些內(nèi)容你主要是要知道它們有什么實(shí)現(xiàn)方案，雖然不要你去寫，但是你要懂得來源，這樣用起來才放心。如：怎么實(shí)現(xiàn)容器vector,list,map的？

6：非標(biāo)準(zhǔn)庫，如：Boost。

當(dāng)然也是它里面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。這些內(nèi)容它幫你寫好了，你很多時(shí)候其實(shí)只是在使用接口而已。所以，熟悉它，是一件簡(jiǎn)單的事。關(guān)鍵是要探索它的實(shí)現(xiàn)方案。

7：做幾個(gè)項(xiàng)目，包括控制臺(tái)的，圖形化的，以及進(jìn)一步延伸的QT編程。

8：游戲編程

9：Linux操作系統(tǒng)

雖然不需要你在Linux上開發(fā)，但是你要懂Linux，而它里面涉及到的東西就多了。比如進(jìn)程、線程、管道、隊(duì)列、消息、通信等等。

學(xué)好C++，不是你開發(fā)了幾個(gè)控制臺(tái)程序，也不是開發(fā)了幾個(gè)項(xiàng)目就可以宣告結(jié)束的，它是一個(gè)長(zhǎng)期的戰(zhàn)爭(zhēng)，需要有打硬仗的心理準(zhǔn)備。你要把它總結(jié)成一棵活著的知識(shí)樹。這棵樹的意義在于：當(dāng)你幾年過后，語法基本上忘記光了的時(shí)候，來看這顆知識(shí)樹能瞬間找到感覺。