七月編程語言榜：C語言又登榜首！

如果想讓程序員之間吵起來，怎么辦呢？

很簡單，你只需要大喊一聲：”PHP是最好的語言！“

但是感覺網(wǎng)上那些語言爭論和鄙視鏈完全沒必要，做底層的看不起應(yīng)用層的，做后臺的看不起前端，做算法的看不起純開發(fā)......

其實(shí)沒有一種編程語言能勝任所有領(lǐng)域，軟件開發(fā)也沒銀彈。

比如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、Web 服務(wù)器、驅(qū)動、高頻交易、游戲、搜索引擎等場景則是 C/C++ 更加適合。

而機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析、爬蟲等則 Python 更加適合。

后臺業(yè)務(wù)開發(fā)、大數(shù)據(jù)開發(fā)等則是 Java、Go 、PHP等語言的天下。

前端開發(fā)則是 JavaScript 。

從 TIOBE 編程語言榜單可以看到，C、Python、Java、C++ 基本上是穩(wěn)居前四名，尤其是 C ，作為偏底層的語言還能常年穩(wěn)居前三，可見其影響力：

我們可以對不同的編程語言進(jìn)行不同維度的分類，比如通過執(zhí)行方式來劃分：

我們可以分為：

匯編執(zhí)行型

編譯匯編執(zhí)行型

編譯解釋執(zhí)行型

解釋執(zhí)行型

編譯轉(zhuǎn)化-解釋執(zhí)行型

1、匯編執(zhí)行型

這種方式一般指匯編語言，匯編語言（assembly）的源文件由匯編器（assembler）轉(zhuǎn)換為 CPU 可直接執(zhí)行的二進(jìn)制程序文件，并且多個二進(jìn)制文件通過鏈接器(linker)，鏈接為一個二進(jìn)制程序。

當(dāng)然，現(xiàn)在大多數(shù)人可能都不會再學(xué)習(xí)匯編了，這玩意吃力不討好，但是我還是建議有時間的話可以學(xué)一下匯編。

倒不是說匯編多底層多多牛逼，主要是匯編其實(shí)是離計(jì)算機(jī)最近的一種語言，學(xué)匯編有助于讓我們理解計(jì)算機(jī)執(zhí)行的方式，比如各種指令其實(shí)就是對應(yīng)計(jì)算機(jī)在存儲、計(jì)算的特征。

另外就是，不管 C/C++ 還是 Java 等語言，出問題了可能都要單步調(diào)試，就算是 Java 這種虛擬機(jī)型的語言也有類似匯編的指令集，遇到程序崩潰的時候也許查看匯編代碼，一步步 debug 匯編是你唯一的選擇。

2、編譯匯編執(zhí)行型

對于現(xiàn)在很多高級語言來說是這種方式，比如 C、C++、Go、Rust 等。

他們的源文件一般由編譯器（compiler）先編譯為匯編指令，再由匯編器生成 CPU 可直接執(zhí)行的二進(jìn)制程序文件。

當(dāng)然我們有時候也將編譯、匯編整個過程合并說為：編譯。

但是一般這里的編譯又分為前端和后端，前端是指通過語法分析、語義分析生成中間代碼的過程。

語法分析就是解析 Token（符號）并且建立抽象語法樹（AST) 的過程，本質(zhì)上編程語言執(zhí)行過程，就是遍歷這顆語法樹的過程。

比如對于這段代碼:

var a = 42;

var b = 5;

function addA(d) {

    return a + d;

}

var c = addA(2) + b;

生成的語法樹如下：

當(dāng)然了，現(xiàn)在編譯器不特殊指定的情況下，一般不會把編譯出來的匯編指令輸出到文件，在內(nèi)存中直接交給內(nèi)置的匯編器進(jìn)行處理，所以我們會看到這些編程語言的編譯器直接就輸出一個可執(zhí)行的程序文件。

比如

gcc hello.c

就會直接輸出 a.out 可執(zhí)行文件，但是如果你想看到編譯、匯編這個過程的話，可以這樣：

gcc -s hello.c -o hello.s

它會在當(dāng)前目錄生成 hello.s 匯編文件，

匯編過程則將上一步的匯編代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼，這一步產(chǎn)生的文件叫做目標(biāo)文件，是二進(jìn)制格式。

編譯的命令為：

gcc -c hello.s -o hello.o

接下來我們還需要鏈接才能成為可執(zhí)行文件，鏈接過程使用鏈接器將該目標(biāo)文件與其他目標(biāo)文件、庫文件、啟動文件等鏈接起來生成可執(zhí)行文件。

附加的目標(biāo)文件包括靜態(tài)連接庫和動態(tài)連接庫，包括我們常見的 stdlib、stdio 等庫。

鏈接過程的命令為：

gcc hello.o -o hello

基于 AST 我們甚至可以做到語言間轉(zhuǎn)化，也就是從一門編程語言轉(zhuǎn)化為另外一門語言。

3.編譯解釋執(zhí)行型

這種對于 Java、Scala 等編譯型虛擬機(jī)語言比較常見，通常是由 Java 編譯器編譯為 class 文件（字節(jié)碼文件），我們可以把 class 文件和 C 語言編譯后的二進(jìn)制格式文件類比，只不過各自語法不同罷了。

class 文件由 Java 虛擬機(jī)（Java virtual machine ，簡稱 JVM）解釋執(zhí)行。

C#、VB 等語言則由其編譯器編譯為二進(jìn)制的 exe 或 dll（動態(tài)鏈接庫） 文件，由 .net 運(yùn)行時（runtime）程序解釋執(zhí)行。

顯然這類語言沒有編譯匯編型高效，因?yàn)樾枰�去解釋�?zhí)行，這個過程是逐條翻譯、效率相對低下。

但是 JVM 為了解決這個問題引入了 JIT（Just In Time），簡單來說就是：

首先我們的 Java 代碼由 javac 等編譯器 編譯為JVM 可執(zhí)行的字節(jié)碼（ByteCode），然后JVM 會判斷這段代碼是否為熱點(diǎn)代碼，如果是那么使用 JIT 技術(shù)，如果不是那么解釋執(zhí)行，最后變成機(jī)器碼，由操作系統(tǒng)分配然后 CPU 具體執(zhí)行：

4. 解釋執(zhí)行型

解釋執(zhí)行型語言通常又被稱為腳本（script）語言。

典型比如 shell、Powershell、JavaScript、Python、PHP、Ruby 等。

它們的源文件由相應(yīng)的運(yùn)行時程序直接讀取并解釋執(zhí)行。

當(dāng)然了，到底是編譯執(zhí)行還是解釋執(zhí)行其實(shí)不是編程語言本身的特點(diǎn)，比如你要是愿意也可以寫個解釋器去解釋執(zhí)行 C  語言。

也可以寫個編譯器去編譯腳本語言，比如谷歌的 V8 執(zhí)行 JS 高效的一個重要原因就是會類似 JVM 一樣，對熱點(diǎn)代碼進(jìn)行標(biāo)記為HotSpot，然后將其編譯為更高效的機(jī)器碼，下次執(zhí)行到的時候直接使用機(jī)器碼代替字節(jié)碼執(zhí)行。

5、編譯轉(zhuǎn)換、解釋執(zhí)行型語言

這種其實(shí)和上面幾種差別不大，就是多了一個編譯轉(zhuǎn)化的過程，比如 TypeScript、JSX、CoffeeScript 等語言通常是先由編譯轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為 JavaScript，再由 JavaScript 運(yùn)行時解釋執(zhí)行。

因?yàn)闉g覽器引擎、NodeJS 等環(huán)境只能執(zhí)行 JavaScript，所以 TS、CS 等語言就只能先通過編譯器轉(zhuǎn)化為 JS。

現(xiàn)在有很多成熟的工具都能提供這樣的能力，可以去試下，比如將源語言先編譯為 AST，將語法樹輸出為 XML 格式，再轉(zhuǎn)化為 目標(biāo)語言。

已經(jīng)有可用的了，GCC-XML：

http://gccxml.github.io/HTML/Running.html

6、執(zhí)行效率

很顯然，編譯得越徹底的語言執(zhí)行起來越高效，比如 C、C++ 這類都是直接編譯為了二進(jìn)制，是 CPU 可以直接識別、執(zhí)行的指令。

而 Java 則是編譯為 class 格式文件，由虛擬機(jī)在運(yùn)行時將其轉(zhuǎn)化為不同平臺上的 CPU 指令執(zhí)行，不需要再對源代碼進(jìn)行語法分析、詞法分析等過程，會比解釋執(zhí)行型的腳本效率要高很多。

但是編譯、解釋執(zhí)行型語言在執(zhí)行時又比匯編 / 編譯執(zhí)行型語言多一個將虛擬機(jī)指令轉(zhuǎn)換為 CPU 指令的過程，所以它們運(yùn)行效率通常又比匯編 / 編譯執(zhí)行型語言的低。

因此，在對執(zhí)行效率要求高的場景（例如高頻交易、數(shù)據(jù)庫、搜索引擎），通常不采用解釋執(zhí)行型語言，而是采用編譯執(zhí)行型語言來開發(fā)。

尤其是高頻交易，它們?yōu)榱颂嵘�一點(diǎn)點(diǎn)延時，做了極致的優(yōu)化，甚至?xí)�盡可能的利用編譯器完成計(jì)算（C++模板元編程）：

盡量避免系統(tǒng)調(diào)用（例如做內(nèi)核旁）；

2）盡量避免運(yùn)行時動態(tài)內(nèi)存分配；

3）會自己做超低延時的通訊協(xié)議；

4）會做大量的 benchmark以及特定場景的優(yōu)化；

5）會盡量在編譯期解決問題（模板元編程），少用多態(tài)；

7、系統(tǒng)級編程語言

我個人對系統(tǒng)編程比較感興趣，而以前系統(tǒng)編程基本上就是 C/C++ 編程，所有的系統(tǒng)級軟件幾乎毫無例外都是 C/C++ 編寫。

因?yàn)榫幾g解釋型語言或者腳本語言的運(yùn)行效率不如編譯執(zhí)行型語言，而且需要虛擬機(jī)或者解釋器才能運(yùn)行，因此在操作系統(tǒng)或者驅(qū)動程序的編程中通常使用的是編譯執(zhí)行型的語言。

前兩天我推薦了一門系統(tǒng)語言：Rust。

因?yàn)?/span> Rust 優(yōu)點(diǎn)很多，比如 足夠底層、極高的內(nèi)存利用率、高性能、可靠性，Rust 本身設(shè)計(jì)機(jī)制和所有權(quán)模型就能保證內(nèi)存安全和線程安全，盡可能把錯誤在編譯期暴露出來了。

總的來說，Rust 是一門可靠的系統(tǒng)編程語言，擁有 C++ 一樣的高性能、底層和抽象層次，但是又比 C++ 安全。

在系統(tǒng)編程之下就是更加底層的場景，比如和 CPU 架構(gòu)密切相關(guān)的地方，例如操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理模塊的設(shè)置頁表地址的程序，或者需要使用 CPU 的 IO / 中斷等指令的時候，基本上只能使用匯編語言。

或者是 C 語言 + 內(nèi)聯(lián)匯編等。

8、到底學(xué)什么語言呢？

說了這么多，那么到底學(xué)什么語言呢？

說實(shí)話當(dāng)你入門之后，我覺得這個問題就不是問題了，因?yàn)槟阈枰�用到什么語言就去學(xué)什么，而且基本上都會很快學(xué)會。

但是入門的話， Python、C 都可以，如果是非科班的我覺得先學(xué) Python 比較好，Python上手快、簡單一些，先用 Python 養(yǎng)成編程思維、喜歡上編程，再去學(xué)其它的。

當(dāng)然科班的依然可以先學(xué) Python，并且國外不少高校第一門語言現(xiàn)在比較喜歡教 Python、Schema 這類。

但是我個人更建議科班大一的同學(xué)可以先學(xué) C，先把難啃的啃下來，之后學(xué)其它語言就很快了。

入門之后，我個人建議的配置是：

1-2 門編譯執(zhí)行型 + 1-2 門解釋執(zhí)行型 + 1 門函數(shù)式編程語言。

比如 C/C++  +  Python + Haskell

或者 Java + Python、Shell + Haskell、Erlang 等

這樣可以讓我們學(xué)習(xí)掌握多種編程范式，尤其是函數(shù)式編程語言，和我們常規(guī)的編程思維截然不同。

好了，這期就到這里吧，下期我們再來從其它維度來看編程語言，以及各種編程語言的適合領(lǐng)域和就業(yè)前景~

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