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学编程,为什么选C/C++语言?

  • 时间:2018-03-02 10:07
  • 发布:C++培训
  • 来源:网络

本篇为学习C语言、C++语言的大量新手编写,重点是如何运行起第一个程序,不涉及语法、数据结构和算法等内容。如果你已经通过计算机二级或水平相似的考试,甚至你是职业选手或是大师级的人物,就不必再往下看了。

C语言是什么

C语言是一种计算机编程语言。

1970年前后,AT&T 贝尔实验室的 Ken Thompson根据BCPL语言设计出较先进的并取名为 B的语言,之后Dennis Ritchie在此基础上设计发明了C语言, 并在UNIX操作系统的 DEC PDP-11 计算机上使用。随后,C语言和UNIX操作系统一起,攻占了计算机世界的大片领地。

在发展的过程中,出现了许多略有差别的C语言版本。1989年,美国国家标准研究所(ANSI)为C 语言制定了一套ANSI标准, 成为现行的C语言标准,就是所谓的C89。当然经过10年的发展,在C89的基础上又颁布了C99标准。现在流行的大部分编译器完全支持C89,部分编译器完全支持C99。对于初学者来说,掌握经典的C89即可。

C++语言是什么

C++和C的关系非比寻常。1979年,当Bjarne Stroustrup在新泽西州的Murray Hill实验室工作时,发明了C++。Stroustrup 最初把这种新语言称为“带类的C”,1983年,改名为C++。C++通过增加面向对象的特性扩充了C。因为C++产生在C的基础之上,因此它包括了C所有的特征、属性和优点。在这个意义上,你可以认为C++是C语言的进化,这个进化的原因是复杂性(complexity)。一旦一个程序的代码超过25 000~100 000行,就很难从总体上把握它的复杂性了。C++突破了这个限制,帮助程序员理解并且管理更大的程序。

当然今天的C++已经不只是C的进化那么简单,他还包含了其它很多很多的新内容,它是如此的复杂以至于你要花上几倍于学习C的时间来学习他。但由于他和C的历史渊源,所有支持C++的编译器都能支持C。因此他俩也就被合称为C/C++语言。

C++对于C的进化着重体现在规模上,几乎C++的所有新特性,都是为大规模编程服务的。如果说C语言编程是单兵小组作战的话,C++编程就是集团军运动。

为何要选择纯C

在某些时候,我们不得不只使用C语言而不是C++,这种情况称为纯C编程。最常见是因为以下两个原因:

C++的语法很复杂,所以C++的编译器很难制作。因此在很多平台上没有现成的C++编译器,而C编译器因为足够简单,几乎到处都有,这时就只能用纯C。实际上最初的C++编译器也是用C语言来实现的。

仍然是因为C++很复杂,为了实现很多特性,做出的程序往往比用C做的类似功能程序体积要大很多,在程序的空间和时间要求比较高的时候,也只好选择纯C。

上面两种情况经常共同出现,实例之一就是嵌入式设备。各种单片机往往没有足够的内存和处理器能力,在上面实现C++编译器也比较困难,因此往往是纯C开发,而非C++。

C/C++语言和其他语言有什么关系

java 只要用一句话就可以概括,它是一种简化了的跨平台的C++语言。掌握了C++的人,学习java几乎是轻而易举。

basic pascal delphi(其实是objectPascal) perl python 还有其他诸如此类的语言,或者与c处于同一档次,或者与C++处于一个水平,学过C/C++之后,再去学习他们是很容易的事。作者个人比较偏爱和看好python,它的很多特性使他极有前途。

lisp Scheme是和C的思维方式完全不同的一类,被称为函数式编程语言,在人工智能等领域有奇妙的应用。有兴趣的朋友可以去领略,如果你要成为一个大师,至少要学习其中的一种。

我为什么要学C/C++语言

考试的人不用讨论这个问题,他们没有选择。如果我们有选择,为什么我们学习C语言而不是别的。

先因为C本身是非常优秀的,他是世界上最伟大的编程语言之一。许多人认为C语言的产生标志着现代计算机语言时代的开始。它成功地综合处理了长期困扰早期语言的矛盾属性。C语言是功能强大、高效的结构化语言,简单易学,而且它还包括一个无形的方面:它是程序员自己的语言。它的设计、实现、开发由真正的从事编程工作的程序员来完成,反映了现实编程工作的方法。它的特性经由实际运用该语言的人们不断去提炼、测试、思考、再思考,使得C语言成为程序员们喜欢使用的语言。

在编程规模越来越大的今天,用C往往会遭遇协作型的问题,而C++在保持了C的高效的同时,实现了大规模协作的可能,因而成为了真正工业化的语言。

C/C++的优秀,使得他是主流的,在20世纪70年代末和80年代初,C成为了主流的计算机编程语言,至今仍被广泛使用。今天几乎所有的操作系统、大部分的(大于70%)的应用软件,90%以上的大型游戏都是用C/C++编写的。在对运行速度和资源占用有严格要求的领域,比如游戏、即时控制、嵌入系统,基本都是C语言内嵌汇编语言的天下。今天只有一种语言的性能比C强,那就是汇编,优化过的C程序的速度大约是汇编的95%-98%。但汇编基本不是常人用的。所以实际上C就是最快的语言。

主流的就意味着资料丰富。不论是编程时所需要的文档,还是学习的示例代码,甚至是平台提供的接口和库,C/C++语言版本都是最丰富的。业界的算法研究理论研讨,大部分都是C/C++语言,开源代码的78%以上是C/C++.任何一家硬件软件公司,当他开发一款能够编程的设备或是软件,必然会提供C语言的接口函数。其他的语言,就不一定有这样的好处了。不论是计算机图形学、加密解密还是计算机编程的其他领域,C/C++简直就是编程界的普通话。根据 International Data Corporation 的统计,C/C++ 是全球开发者使用最多的编程语言。如果确实要投身编程界,不懂C/C++的话,根本就是Mission Impossible。

如果你还不明白,我只需举一个小例子。假设你现在有机会去学习一门外语,投入时间差不多,你会选择学习英语呢,还是斯瓦希里语呢。(斯瓦希里语流行于非洲东部,为肯尼亚坦桑尼亚等国的官方语种)

当然,并不是说其他语言不值得学习,存在即是合理,今天存在的各种语言,当然都有它存在的价值,多学一点没有坏处。没有人禁止你在学会英语的基础上再学习法语日语等等。况且为了找工作等现实原因,学习其他语言也是非常正常和必要的。无论过去、现在还是将来,天底下不存在哪一门语言非学不可才能成为高手,思想最重要,“不会XXX语言不算真正的高手”之类的言论实在无聊之至。学C/C++,主要还是通过他学习编程思想。真正的武林高手,难道会局限于手里的那把大剑吗。

但我们还是强烈建议初学者从C语言开始,因为除了上面所提的好处,C语言还足够的简单。初学者或许会觉得C很难,但请记住,那些是编程之难,不是C之难。当你学过三种以上语言的时候,就会越发体会到C的简单。

Python语言 作者的另一推荐

虽然如上所述,C/C++语言有如此之多的好处,但他也不是完美无缺的,第一个致命弱点是复杂性。为了应付千奇百怪的需求,C++提供了很多奇妙的语法从而实现了各种现代编程特性,这就使得C++变得异常复杂。可以充分体现这个情况的一个事实就是,迄今为止,还没有哪个C++的编译器是100%完全实现C++官方标准的。如果有一个程序员对你夸口说他已经彻底掌握了C++的话,你基本可以断定他接触C++还没超过半年。幸好C语言还没有复杂性的困扰。但是开发效率也是C/C++的致命伤。因为过于接近硬件底层,C/C++程序在运行时几乎可以调动一切资源,取得最高的性能。但与此同时,C/C++程序员必须小心维护程序的运行状态,稍有不慎,轻则文件丢失内存泄露,重则死机甚至导致整个系统软硬件崩溃也是有可能的。所谓高收益必与高风险相伴就是这个道理。这就使得开发时必须小心谨慎,开发效率也就提不上去。

对于性能要求极高的程序,比如要求大量高速3D计算的计算机游戏、密集科学计算的工程软件、同时应付巨量用户的网页和数据库服务器,使用C++是当仁不让的选择。但是对于很多应用来说,些许的延迟是可以忍受的。举例来说,在某个工程中想要得到圆周率的后十万位,如果此时我们不在乎0.25秒和1.25秒运算时间之间的差别的话,就可以选择开发效率极高,而计算速度相对较慢的其他语言来实现。

在所有这些其他语言中,本文作者强烈推荐的是 Python语言。

由创始人Guido van Rossum在1989年圣诞节期间创造出来的Python语言,是一种面向对象的解释性的计算机程序设计语言,也是一种功能强大而完善的通用型语言,已经具有十多年的发展历史,成熟且稳定。Python 具有脚本语言中最丰富和强大的类库,足以支持绝大多数日常应用。这种语言具有非常简捷而清晰的语法特点,适合完成各种高层任务,几乎可以在所有的操作系统中运行。

Python语言有两大关键特点。先他被称为是一门清晰的语言。因为它的作者在设计它的时候,总的指导思想是,对于一个特定的问题,只要有一种最好的方法来解决就好了。这在由Tim Peters写的python格言(称为The Zen of Python)里面表述为:There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it。这正好和Perl语言(另一种功能类似的高级动态语言)的中心思想TMTOWTDI(There's More Than One Way To Do It)完全相反。Python语言是一种清晰的语言的另一个意思是,它的作者有意的设计限制性很强的语法,使得不好的编程习惯(例如if语句的下一行不向右缩进)都不能通过编译。这样有意的强制程序员养成良好的编程习惯。简单来说,几乎所有的python程序看起来都是一个样子的,而相对的,人们说,到哪里去找一段随机字符,读一段perl程序就行。

第二个特点是他被称为胶水语言。哦,这可不是说他会把你的手指给粘住。他的意思是他可以象胶水一样,把用其他语言制作的模块拼合起来。很多人是这样用python语言制作大型程序的:他们先用python做出一个可用的程序,再把其中最影响性能的部分用C/C++语言重新写成模块(在已经满足要求的时候,根本就无需替换)。不用担心配合的问题,python的可扩充性完全可以胜任要求。可扩充性可说是Python作为一种编程语言的特色。新的内置模块(module)可以用C/C++或其他语言写成。同时也可为现成的C/C++或其他语言模块加上Python的接口。这样一来,我们既能充分享受到python快速开发带来的效率,又能够实现足够强大的性能。

再加上设计极为出色的三大内置数据类型:异构列表、元组、字典和从函数式语言学来的列表解析、对象自省、方法动态生成等突出特性,使得它的功能变得极为强大的同时程序又相当简洁。想想看,你能在C程序运行的同时,改变自身的代码让他再次以另一面貌运行么,python就可以轻松地做到。同样的功能,用python实现所需的语句仅仅是C的十分之一到二十分之一,而开发(包括调试)所需要的时间更可能只需要百分之一。

Python在编程领域的占有率一直处于稳步上升之中,根据2018年最新的统计数据,Python排名第4。前3名分别是Java,C,C++。 作为一个很年轻的语言,Python的位置已经相当令人振奋了。随着微软将Python纳入.Net 平台(官方行为),相信Python的将来会更加强劲发展。Python 很可能会成为.Net平台快速开发的主流语言。欲了解这方面情况,请参考Iron Python的相关信息。

著名的搜索引擎 Google 大量使用Python,NASA等大站也在用。更加令人吃惊的是,在Nokia智能手机所采用的Symbian操作系统上,Python成为继C++,Java之后的第三个编程语言!可见Python的影响力之巨大。

作者个人的观点是,Python语言是少有的一种可以称得上即简单又功能强大的编程语言。对于工程师会计师这类非职业程序员(本人就是),在平时需要某种语言来编写程序解决一些小问题的时候(例如做个土方计算,分析某种投资的收益,批处理一些文件的改名压缩之类),python是比C语言更好的选择。即使对职业程序员,python也是称手的工具。总之,python就是手边的语言。

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