4【计算机编程】到底该学哪种编程语言？各种不同的编程语言现在都用来干嘛？

0 本文要点

1.计算机编程语言的分类
低级语言/高级语言；（高级语言中的）编译型语言/解释性语言；动态语言/静态语言；
2.主要的流行高级语言介绍
Java、C++、python、C#、C、JavaScript、Go、ruby、Groovy、Kotlin等
3.硬件编程
只了解一点FPGA/DSP，就简单提一下

1 编程语言分类

（1）低级语言 / 高级语言

低级语言包括机器语言和汇编语言，Java、C++、python这些常见的都是方便程序员与电脑高效交互的高级语言。
机器语言是计算机可以直接识别的 0/1 串，对应计算机硬件的“断开”和“闭合”两种状态。
汇编语言实际上就是描述指令集的语言。通过汇编这一过程，汇编语言转换成机器指令执行。特定的汇编语言和特定的机器语言指令集是一一对应的，不同平台之间不具备移植性。
高级语言更接近人类的思维方式，编写容易，开发效率高。

（2）编译型语言 / 解释型语言

C、C++语言是典型的编译型语言。可以这么理解，有一个事先编好的叫做“编译程序”的“机器语言程序”（*未求证，感觉这里不太对）*安装在计算机内，它的功能是通过预处理、编译、链接等将高级语言变为机器可执行的目标代码（注意区分，这个目标代码是机器指令，并非0 / 1二进制代码。这里涉及到ABI的相关知识）。C++编译链接后生成的.exe可执行文件，也是作用/运行在操作系统上的，并非直接运行在硬件上。

解释型语言：python是典型的解释型语言，即计算机有专门对应的解释器程序，一边扫描python代码、逐句输入逐句翻译，没有编译产生目标程序的过程，而是翻译后由计算机直接一行一行执行。

这里特殊讲下Java语言，因为Java运行过程是，先 javac xxx.java 即编译Java文件，这一步生成一个 .class 文件（一个与平台无关的字节码程序），然后 java xxx 运行这个名为xxx的Java源程序。所以这么看来Java也有编译的过程，但是Java被定义为解释型语言，因为它并不是编译生成常规的机器指令，而是生成在JVM上运行的指令字节码。

这就涉及到Java语言的运行机制：JDK JRE JVM与Java。

JDK(Java Development Kit) 是 Java 语言的软件开发工具包(SDK)，它是Java实现的核心，我们要运行Java必经痛苦的配置环境的过程，就是在部署JDK。

JRE（Java Runtime Environment，Java运行环境），包含JVM标准实现及Java核心类库。JRE是Java运行环境，并不是一个开发环境，所以没有包含任何开发工具（如编译器和调试器），它负责类的加载、初始化静态变量、二进制字节码的校验、解析类中调用的接口和类

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。经过Java编译器生成的字节码.class文件就是运行在JVM。

（3）静态（强类型）语言 / 动态（弱类型）语言

这也是针对高级语言来讲的。静态语言即编译时变量的数据类与就可以确定的语言，大多数静态语言要求在使用变量之前就必须声明数据类型，C++、Java都是如此，所以他们用起来更安全。

动态语言的变量类型是由其上下文决定、动态赋予的，其类型检查是在运行时做的。它的优点是方便阅读，不需要写非常多的类型相关的代码；缺点是不方便调试，容易出错。比如众所周知的ECMAScript(JavaScript)、Ruby、Python等都属于动态语言。

脚本语言都属于动态语言，动态语言又都属于解释型语言。

2 主要高级语言介绍

（1）Java

诞生于1995年，是分布式服务开发的最佳选择之一；
Java做后端服务居多，包括网站后端、手机app后端，微信小程序后端、h5页面的后端等等。
Java也可以用来做安卓开发，不过现在Android发布了官方的开发语言kotlin，可能会形成相对聚集的生态圈。
Java开源框架超多，spring全家桶等；
游戏方面，《我的世界》就是用Java写的；
Java提供web插件，允许在浏览器中直接运行此类应用；
在大数据存储和应用方面，Java是必备语言，Hadoop也是基于Java进行开发的；

（2）C语言

诞生于1972年，最初构建目标是用来编写系统软件；
Linux操作系统就是用C语言开发的；
C语言不支持面向对象编程，也不具备运行时检查机制；但具有出色的可移植性；
通信电子类的公司（华为、中兴等），开发相关的软件都是用的标准C语言；
嵌入式系统编程、单片机开发板都是用C语言来进行开发的；（直接接触底层，执行效率高）

（3）python

python诞生于1991年，本身是用C语言开发的；
用于数值分析与计算（金融系统分析、量化展示等）；
在机器学习、人工智能、数据挖掘等领域应用广泛；
第三方开源库和工具繁花似锦，不用造轮子，调包非常方便；
python脚本可以用来分析系统效率、覆盖率、做数据可视化，以及爬虫；
也可以用来做web的后端服务，开发小程序等，Flask、Django框架等都非常火热；

python是Google的官方语言之一，常用的软件中，Instagram、YouTube、Dropbox（媒体存储和处理方向）和spotify等后端都是用python开发的。

（4）C++

诞生于1983年，属于C语言的一个超集；
对C语言的扩充和延申，非常有设计感，容器、泛型编程、模板库、面向对象编程等元素的使用，使得C++非常具有表现力；
嵌入式编程、电信级软件、windows/Linux上的（ps、office、QQ、微信，基本都是c++开发的。Foxmail / Outlook 等各种邮件收发工具、Chrome浏览器、IDE visual studio、搜狗输入法等也都是由C++开发；

C++可跨越全部设备实现移植，并受到Android、苹果、Windows phone以及黑莓四大移动平台支持；

（5）JavaScript

JavaScript诞生于1995年，属于客户端脚本语言；（JS代码被写入HTML页面中，客户端的用户通过内部JS请求某HTML页面时，该脚本会被发送至浏览器，并由（客户端的）浏览器决定下一步操作。）

代码在客户端执行，减轻了服务器端的压力，但这也意味着有时会被恶意活动所利用，从而带来安全隐患；
JavaScript在不同的浏览器上有时会以不同的方式进行解释，相比于提供稳定输出结果的服务器端，js脚本的可预测性较差。不过充分测试可避免此类问题。

也是典型的全栈语言，在前后端无处不在；
用户交互UI、动态页面生成，主要在前端大放异彩；
广泛应用到各种企业级开发，如Vue.js、React.js、Angular.js等框架；
也可以用来做后端服务器开发、高性能服务器编程等，其支持框架为大名鼎鼎的 Node.js，具有异步编程的特点；

（6）C#

诞生于2000年，语法很像Java，可以做web后端（ASP.NET）、桌面软件开发、Windows应用开发等；
常用的 stack overflow、印象笔记就是由C#开发的；
全面集成.net库，提供出色的功能与支持库访问能力，但也由于集成了.net库而不具备跨平台的能力；
在国内生态不太好，就业形势一般；

（7）PHP

诞生于1994年，超文本预处理器，是一种服务器端的脚本语言；
可以用来做后端的web服务，典型框架 ThinkPHP，以及现在比较流行的 Larvaral；
Facebook中就用到了PHP；
PHP拥有庞大而活跃的社区，易于上手，能够丰富支持html、js、css等语言，与各类数据库、文件系统的协作都非常顺畅；

（8）SQL

数据库查询语言，很简单，但必须要学；
经久不衰的话题是：如何对SQL语言进行优化；（社招常问）

（9）Objective-C、Swift

O-C诞生于1983年，是苹果IOS开发官方语言，用于构建 Mac OS、IOS；

（10）Go

由Google开发发布；
对在多处理器系统上的运行进行了特别的优化，据说编译后的运行速度可以媲美C++/C；
也拥有自己web后端开发的典型框架：Beego框架、Gin框架；
基于Go语言的博客框架：Hugo，可以用来搭建自己的个人博客；
Go语言在虚拟化技术方面应用十分广泛，大名鼎鼎的远程虚拟机工具Docker就是Go语言的典型作品；

（11）Groovy

隶属于Java系的脚本语言；可以理解为Java动态机制的一种补充，二者可以互相调用；
它也需要JDK的支持；
典型的应用：Jenkins 2.0的流水线 pipeline 脚本，只能用groovy来写；

（12）Kotlin

也需要JDK的支持，也和Java语言互通；
2017Google开发者大会官宣了kotlin为Android开发的官方语言；

（13）Lua

和python类似，也是用C语言实现的，很容易和C代码互相调用；
OpenResty = Nginx + Lua：这个项目就是 Lua 语言对 Nginx 服务器进行二次开发得到的，用于web后端服务器开发、游戏开发等；

（14）Julia

高性能动态科学计算语言；
支持非常多的数据类型，在科研中（尤其机器学习）用的非常多；

3 硬件编程

（1）Verilog、VHDL（用于FPGA编程的两种常见语言）

Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列；

FPGA 芯片并非单纯局限于研究以及设计芯片，而是针对较多领域产品都能借助特定芯片模型予以优化设计。从芯片器件的角度讲，FPGA 本身构成 了半定制电路中的典型集成电路，其中含有数字管理模块、内嵌式单元、输出单元以及输入单元等。

我们的计算机中，CPU芯片处理器负责调度、计算，GPU用来图形加速显示等，上面布满了密集的电路元件，FPGA也是一种芯片，它在通信领域用途较广，常规也用于图像、数据处理的一些算法辅助实现，现在比较火热的是用于深度学习加速。

（2）DSP

TI公司的DSP用CCS开发平台，编程语言一般是C语言；来ADI公司的源DSP用VDSP++开发平台，一般也是用C语言。
这个我了解不多，只知道在我们直观看不到的地方应用非常广泛，还有就是EDA技术那一套。有机会了解了再说。

参考链接：
https://blog.youkuaiyun.com/zdb292034/article/details/80732098
bilibili @ codesheep 高级语言介绍的部分内容由程序羊大哥的视频搬运而来
知乎 @ 周萌萌 部分内容参考来自四年前由周翻译过来的一个外国网站的统计图