本節(jié)重點(diǎn)：

• 讓學(xué)生理解為編程語言是什么？為什么要編程？
• 讓學(xué)生大體明白，編程語言是如何與計(jì)算機(jī)底層通信的
• 編程語言有哪些分類？
• 分別列舉主流編程語言的特點(diǎn)

本節(jié)時(shí)長(zhǎng)需控制在25-30分鐘內(nèi)

什么是編程？為什么要編程？(5分鐘)

編程 是個(gè)動(dòng)詞，編程==寫代碼，寫代碼為了什么呢? 為了讓計(jì)算機(jī)干你想要干的事情，比如，馬化騰想跟別人聊天，于是寫了個(gè)聊天軟件，這個(gè)軟件就是一堆代碼的集合，這些代碼是什么？這些代碼是計(jì)算機(jī)能理解的語言。

例子：你是公司老板，你有一個(gè)員工是中國(guó)人，你讓他干活，就得說中文，還有一個(gè)員工是美國(guó)人，讓他干活，就得說英文，你還有一條狗，讓他聽話，你就得汪汪汪。。。，那現(xiàn)在你有臺(tái)電腦，讓它干活，就得用它能理解的語言。

那計(jì)算能理解的語言是什么呢？ 之前，我們已經(jīng)了解到，它只能理解2進(jìn)制，0101010...，你總不能人肉輸一堆二進(jìn)制給計(jì)算機(jī)(雖然最原始的計(jì)算機(jī)就是這么干的)讓它工作吧，這樣開發(fā)速度太慢了。所以最好的辦法就是人輸入簡(jiǎn)單的指令，計(jì)算機(jī)能把指令轉(zhuǎn)成二進(jìn)制進(jìn)行執(zhí)行，舉例如下:

假如 程序員想讓計(jì)算機(jī) 播放一首 歌曲 ， 只需要輸入指令 ，

open "老男孩.mp3" play

計(jì)算機(jī)的CPU接收到這樣的指令后，會(huì)把它轉(zhuǎn)成一堆 只有cpu可以理解的指令，然后再將指令變成各種對(duì)應(yīng)的如下類似二進(jìn)制

[ op | rs | rt | address/immediate]35 3 8 68 decimal100011 00011 01000 00000 00001 000100 binary

最終cpu 去調(diào)用你的硬盤上這首歌，通過音箱播放。

上面cpu那段指令太難理解了，如果讓你天天寫這樣的代碼，大家非得自殺不可。還好，偉大的計(jì)算機(jī)先驅(qū)們，開發(fā)了各種編程語言，讓我們只需要通過寫一些簡(jiǎn)單的規(guī)則，就能操作計(jì)算機(jī)工作啦。

有哪些編程語言？(10分鐘)

編程語言總體分以為機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言，如下

機(jī)器語言

由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部只能接受二進(jìn)制代碼，因此，用二進(jìn)制代碼0和1描述的指令稱為機(jī)器指令，全部機(jī)器指令的集合構(gòu)成計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言，用機(jī)器語言編程的程序稱為目標(biāo)程序。只有目標(biāo)程序才能被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別和執(zhí)行。但是機(jī)器語言編寫的程序無明顯特征，難以記憶，不便閱讀和書寫，且依賴于具體機(jī)種，局限性很大，機(jī)器語言屬于低級(jí)語言。

用機(jī)器語言編寫程序，編程人員要首先熟記所用計(jì)算機(jī)的全部指令代碼和代碼的涵義。手編程序時(shí)，程序員得自己處理每條指令和每一數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分配和輸入輸出，還得記住編程過程中每步所使用的工作單元處在何種狀態(tài)。這是一件十分繁瑣的工作。編寫程序花費(fèi)的時(shí)間往往是實(shí)際運(yùn)行時(shí)間的幾十倍或幾百倍。而且，編出的程序全是些0和1的指令代碼，直觀性差，還容易出錯(cuò)。除了計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員外，絕大多數(shù)的程序員已經(jīng)不再去學(xué)習(xí)機(jī)器語言了。

機(jī)器語言是微處理器理解和使用的，用于控制它的操作二進(jìn)制代碼。

盡管機(jī)器語言好像是很復(fù)雜的，然而它是有規(guī)律的。

存在著多至100000種機(jī)器語言的指令。這意味著不能把這些種類全部列出來。

以下是一些示例：

指令部份的示例

0000 代表 加載（LOAD）

0001 代表 存儲(chǔ)（STORE）

...

暫存器部份的示例

0000 代表暫存器 A

0001 代表暫存器 B

...

存儲(chǔ)器部份的示例

000000000000 代表地址為 0 的存儲(chǔ)器

000000000001 代表地址為 1 的存儲(chǔ)器

000000010000 代表地址為 16 的存儲(chǔ)器

100000000000 代表地址為 2^11 的存儲(chǔ)器

集成示例

0000,0000,000000010000 代表 LOAD A, 16

0000,0001,000000000001 代表 LOAD B, 1

0001,0001,000000010000 代表 STORE B, 16

0001,0001,000000000001 代表 STORE B, 1[1]

匯編語言

匯編語言的實(shí)質(zhì)和機(jī)器語言是相同的，都是直接對(duì)硬件操作，只不過指令采用了英文縮寫的標(biāo)識(shí)符，更容易識(shí)別和記憶。它同樣需要編程者將每一步具體的操作用命令的形式寫出來。匯編程序的每一句指令只能對(duì)應(yīng)實(shí)際操作過程中的一個(gè)很細(xì)微的動(dòng)作。例如移動(dòng)、自增，因此匯編源程序一般比較冗長(zhǎng)、復(fù)雜、容易出錯(cuò)，而且使用匯編語言編程需要有更多的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，但匯編語言的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的，用匯編語言所能完成的操作不是一般高級(jí)語言所能夠?qū)崿F(xiàn)的，而且源程序經(jīng)匯編生成的可執(zhí)行文件不僅比較小，而且執(zhí)行速度很快。

匯編的hello world，打印一句hello world, 需要寫十多行，也是醉了。

; hello.asm section .data ; 數(shù)據(jù)段聲明msg db "Hello, world!", 0xA ; 要輸出的字符串len equ $ - msg ; 字串長(zhǎng)度 section .text ; 代碼段聲明 global _start ; 指定入口函數(shù) _start: ; 在屏幕上顯示一個(gè)字符串mov edx, len ; 參數(shù)三：字符串長(zhǎng)度mov ecx, msg ; 參數(shù)二：要顯示的字符串mov ebx, 1 ; 參數(shù)一：文件描述符(stdout) mov eax, 4 ; 系統(tǒng)調(diào)用號(hào)(sys_write) int 0x80 ; 調(diào)用內(nèi)核功能; 退出程序mov ebx, 0 ; 參數(shù)一：退出代碼mov eax, 1 ; 系統(tǒng)調(diào)用號(hào)(sys_exit) int 0x80 ; 調(diào)用內(nèi)核功能

高級(jí)語言

高級(jí)語言是大多數(shù)編程者的選擇。和匯編語言相比，它不但將許多相關(guān)的機(jī)器指令合成為單條指令，并且去掉了與具體操作有關(guān)但與完成工作無關(guān)的細(xì)節(jié)，例如使用堆棧、寄存器等，這樣就大大簡(jiǎn)化了程序中的指令。同時(shí)，由于省略了很多細(xì)節(jié)，編程者也就不需要有太多的專業(yè)知識(shí)。

高級(jí)語言主要是相對(duì)于匯編語言而言，它并不是特指某一種具體的語言，而是包括了很多編程語言，像最簡(jiǎn)單的編程語言PASCAL語言也屬于高級(jí)語言。

高級(jí)語言所編制的程序不能直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別，必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能被執(zhí)行，按轉(zhuǎn)換方式可將它們分為兩類：

編譯類：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（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(編譯后生成的可執(zhí)行文件，是cpu可以理解的2進(jìn)制的機(jī)器碼組成的)，使用比較方便、效率較高。但應(yīng)用程序一旦需要修改，必須先修改源代碼，再重新編譯生成新的目標(biāo)文件（* .obj，也就是OBJ文件）才能執(zhí)行，只有目標(biāo)文件而沒有源代碼，修改很不方便。

用翻譯官舉例子

編譯后程序運(yùn)行時(shí)不需要重新翻譯，直接使用編譯的結(jié)果就行了。程序執(zhí)行效率高，依賴編譯器，跨平臺(tái)性差些。如C、C++、Delphi等

解釋類：執(zhí)行方式類似于我們?nèi)粘Ｉ钪械摹巴暦g”，應(yīng)用程序源代碼一邊由相應(yīng)語言的解釋器“翻譯”成目標(biāo)代碼（機(jī)器語言），一邊執(zhí)行，因此效率比較低，而且不能生成可獨(dú)立執(zhí)行的可執(zhí)行文件，應(yīng)用程序不能脫離其解釋器(想運(yùn)行，必須先裝上解釋器，就像跟老外說話，必須有翻譯在場(chǎng))，但這種方式比較靈活，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整、修改應(yīng)用程序。如Python、Java、PHP、Ruby等語言。

總結(jié)

機(jī)器語言

優(yōu)點(diǎn)是最底層，速度最快，缺點(diǎn)是最復(fù)雜，開發(fā)效率最低

匯編語言

優(yōu)點(diǎn)是比較底層，速度最快，缺點(diǎn)是復(fù)雜，開發(fā)效率最低

高級(jí)語言

編譯型語言執(zhí)行速度快，不依賴語言環(huán)境運(yùn)行，跨平臺(tái)差

解釋型跨平臺(tái)好，一份代碼，到處使用，缺點(diǎn)是執(zhí)行速度慢，依賴解釋器運(yùn)行

主流編程語言介紹(10分鐘)

世界上的編程語言有600多種，但真正大家主流在使用的最多二三十種，不同的語言有自己的特點(diǎn)和擅長(zhǎng)領(lǐng)域，隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，新語言在不斷誕生，也同時(shí)有很多老舊的語言慢慢無人用了。有個(gè)權(quán)威的語言排名網(wǎng)站，可以看到主流的編程語言是哪些

*2017年5月數(shù)據(jù)(https://www.tiobe.com/tiobe-index/ )

長(zhǎng)期語言排名

下面介紹下幾個(gè)主流的編程語言：(5分鐘快速介紹)

C語言:

C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既具有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它由美國(guó)貝爾研究所的D.M.Ritchie于1972年推出，1978年后，C語言已先后被移植到大、中、小及微型機(jī)上，它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

C++：

C++是C語言的繼承的擴(kuò)展，它既可以進(jìn)行C語言的過程化程序設(shè)計(jì)，又可以進(jìn)行以抽象數(shù)據(jù)類型為特點(diǎn)的基于對(duì)象的程序設(shè)計(jì)，還可以進(jìn)行以繼承和多態(tài)為特點(diǎn)的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。C++擅長(zhǎng)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的同時(shí)，還可以進(jìn)行基于過程的程序設(shè)計(jì)，因而C++就適應(yīng)的問題規(guī)模而論，大小由之。

C++不僅擁有計(jì)算機(jī)高效運(yùn)行的實(shí)用性特征，同時(shí)還致力于提高大規(guī)模程序的編程質(zhì)量與程序設(shè)計(jì)語言的問題描述能力。

JAVA:

Java是一種可以撰寫跨平臺(tái)應(yīng)用軟件的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序設(shè)計(jì)語言和Java平臺(tái)（即JavaSE, JavaEE, JavaME）的總稱。Java 技術(shù)具有卓越的通用性、高效性、平臺(tái)移植性和安全性，廣泛應(yīng)用于個(gè)人PC、數(shù)據(jù)中心、游戲控制臺(tái)、科學(xué)超級(jí)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話和互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)擁有全球最大的開發(fā)者專業(yè)社群。在全球云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，Java更具備了顯著優(yōu)勢(shì)和廣闊前景。

PHP:

PHP（外文名:PHP: Hypertext Preprocessor，中文名：“超文本預(yù)處理器”）是一種通用開源腳本語言。語法吸收了C語言、Java和Perl的特點(diǎn)，利于學(xué)習(xí)，使用廣泛，主要適用于Web開發(fā)領(lǐng)域

Ruby:

Ruby 是開源的，在Web 上免費(fèi)提供，但需要一個(gè)許可證。[4]

Ruby 是一種通用的、解釋的編程語言。

Ruby 是一種真正的面向?qū)ο缶幊陶Z言。

Ruby 是一種類似于 Python 和 Perl 的服務(wù)器端腳本語言。

Ruby 可以用來編寫通用網(wǎng)關(guān)接口（CGI）腳本。

Ruby 可以被嵌入到超文本標(biāo)記語言（HTML）。

Ruby 語法簡(jiǎn)單，這使得新的開發(fā)人員能夠快速輕松地學(xué)習(xí) Ruby

GO:

Go 是一個(gè)開源的編程語言，它能讓構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠且高效的軟件變得容易。

Go是從2007年末由Robert Griesemer, Rob Pike, Ken Thompson主持開發(fā)，后來還加入了Ian Lance Taylor, Russ Cox等人，并最終于2009年11月開源，在2012年早些時(shí)候發(fā)布了Go 1穩(wěn)定版本。現(xiàn)在Go的開發(fā)已經(jīng)是完全開放的，并且擁有一個(gè)活躍的社區(qū)。

由其擅長(zhǎng)并發(fā)編程

Python:

Python是一門優(yōu)秀的綜合語言， Python的宗旨是簡(jiǎn)明、優(yōu)雅、強(qiáng)大，在人工智能、云計(jì)算、金融分析、大數(shù)據(jù)開發(fā)、WEB開發(fā)、自動(dòng)化運(yùn)維、測(cè)試等方向應(yīng)用廣泛，已是全球第4大最流行的語言。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的1.1 编程语言介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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