4. 编程语言

一个优秀程序员一定不是只掌握一门编程语言，每个语言都有它的优点，同时有它的缺点，有它适应的应用场景，无论是从语言本身还是从软件工程学角度来讲。可以这么说，一个优秀的程序员，可以不依赖于任何一门开发语言，并且可以选择多种开发语言实现复杂系统。之前写过一篇好的程序员应该熟悉的几门编程语言，虽然现在语言有所发展，趋势有所变化，但大部分仍然是适用的。今天我们重拾旧题，一名优秀程序员应该熟悉以下几种编程语言：

4.1 汇编语言

程序员是跟计算机打交道的，是要用指令控制计算机，而汇编语言是控制计算机最直接的编程语言，每一行代码都是一个独立的指令，程序员可以发挥最大的聪明才智，写出最高效的代码，这些对于一些与硬件打交道的程序员是必不可少的。无论什么样的操作系统，启动代码（Bootloader)都是由全部或部分的汇编语言写成的，甚至操作系统本身也有部分汇编语言代码。然而，对于一个软件项目而言，除了可行性、 性能，还要考虑一个重要的指标，就是成本，汇编语言的开发、维护成本是很高的，所以只能用在刀刃上。
2004年秋，一个朋友找到我，他在做一个电子锁的项目，之前是用汇编语言写的，大约有2万行，一个月之内就要交付项目了，否则面临着的是违约，而原来的开发人员失联了。在我看了代码之后毅然决然地决定用C语言重写，终于一个月之内，用2500的C代码完成了所有的软件功能与硬件联调测试，顺利交付到了李亚鹏家，据说装锁当天还见到了王菲（为什么没叫上我？）C与汇编语言的开发、维护成本可见一斑。
但是，只有了解了汇编，才能知道其它高级编程语言，最后是如何被解释、编译、执行的，才能知道怎样写出高效的代码。
记得2005年在做一个单片机的项目时，由于片上的ROM有限，最后编译完的代码超过了ROM的容量，然后就通过不断改变C语言的表达语句，争取在完成同样功能下生成的汇编代码量比较少，do-while, while, -for各种循环都试一遍，再选择一个较好的方式。如果用汇编语言更容易控制一些，不需要依赖编译器的编译水平。
现在很少用汇编的，平时用不到没必要花太多精力，但通读一遍，理解一些指令，了解一下哪些指令执行速度快，哪些指令执行速度慢是必要的，这样你才能知道在用高级语言写算法的时候为什么用移位操作代替，比如：
a = b / 8
会写成
a = b >> 3,
b = a * 8
会写成
b = (a << 3) & 0x07
因为移位操作只需要一条指令即可执行完成，除法会被转成N个减法，而乘法会被转成N次加法来实现，效率不在同一个量级上，如果是图像处理，每一像素都要进行乘除运算的话与使用移位操作来对比，处理一张图片的时间可能直接影响到一个系统的可用性，比如动态的人脸识别。

4.2 C/C++

C/C++经常被放在一起，当成一种编程语言来看待，也对也不对。也为两种语言的编程思想就不太想同，C语言属于过程式编程语言，而C++则是支持面向对像编程，而两都又关系密切，所以常放在一起，但差别真的挺大，而且C++的学习难度要远大于C。关系密切就在于都有一个C，而差异在于2个加号++，为什么是两个加号而不是一个加号，就是因为差异太大，C++是C的一个超集，在支持面向对像编程的同时，完全兼容了C语言的特性。
要学习C语言的原因在于C语言是与操作系统交互最流行最普遍的语言，所有的操作系统提供的API都是基于C语言的，然后才会在此基础上封装成其它编程语言，所以，在一些计算密集型的应用上，C/C++被广泛使用，如果主要语言采用其它语言如Java或C#甚至Javascript、Python，对于核心的性能瓶颈处都可以通过C语言实现算法，几乎所有的其它高级编程语言都会提供与C语言的交互接口，记住，如果你在用其它的编程语言写一些比较消耗CPU的工作，如果实在解决不了性能问题，就可以考虑加一下用C/C++实现核心算法。
C/C++语言的最大优势在于对内存的控制灵活性，但最大的难度也在于对内存的管理上，一把双刃剑，练好了无敌，练不好自伤。
首先推荐的还是《C++ Primer》,此书是C++的经典教程，书中丰富的教学辅助内容、醒目的知识点提示，以及精心组织的编程示范，让这本书在 C++ 领域的权威地位更加不可动摇。无论是初学者入门，或是中、高级程序员提升，本书均为不容置疑的首选。

其次，推荐《Essentail C++》，该书以四个面向来表现C++的本质：procedural（面向过程的）、generic（泛型的）、object-based（基于对象的）、objectoriented（面向对象的）。全书围绕一系列逐渐繁复的程序问题，以及用以解决这些问题的语言特性来组织。循此方式，你将不只学到C++的功能和结构，也可学到它们的设计目的和基本原理。

《C++编程思想》，该书讲解深入浅出地讲解如休用C++去思考、解决问题，系统性、完整性很强。

然后建议有时间还是读一下C++之父[美] Bjarne Stroustrup的《The Design and Evolution of C++》，作者详细介绍了C++的发展史，C++语言设计的原委，可以更好了理解C++是如何被设计出来的，为什么要这么设计，怎么一步步演进的。

健壮性是代码质量的一个重要指标，如何能写出稳定的、健壮的C++代码，一定要学习下《Exceptional C++》，对异常安全的保障有详尽的讲解，什么时候要抛出异常，如何捕获异常，如何从异常中恢复，一定细读，即使不经常使用C++语言的程序员也应该认真阅读下本书。

效率又是代码质量的另一个重要指标，《Effective C++》、《More Effective C++》必读。一共给出了编写高效C++代码的90个准则，是高效代码编写的阶梯。


然后，模板，是C++中最难的一部分，如果能灵活使用模板编程，大型项目的可维护性可以显著提高，但难度相对也较大，C++标准库中的STL但是一些常用模板类的封装，它更是如神兵利器。

最后要推荐的就是C++模板编程的必读书《C++模板元编程》，对开源模板库boost中的MPL进行了比较详细的介绍。MPL是C++对函数式编程的一个精巧包装。

到了最后，其实还想推荐一本《深入浅出MFC》，它系统、深入介绍了微软Visual Studio中的MFC类库，其实是一个介绍图形化界面类实现的非常好的范例，该书对于图形化界面，无论是PC、Mac还是WEB甚至微信小程序，如果要从底层实现一个图形化界面的框架该书可以作为教科书。

4.3 C#/Java

C#和Java可以放在一起说，因为这两个语言很像，都是在操作系统上面又封装了一层运行时，相当于虚拟机，可以把C#和Java当成运行在虚拟机上的程序，这样的好处就是移植性，因为移植的时候只要有虚拟机即可，就是SDK和CLR，目前Java在所有的主流操作系统中可以运行，而C#也可以在Linux、Windows、MacOS甚至Android上运行。有了可移植性，跨平台软件的开发成本就会低很多，但也要牺牲一些特性，尤其是GUI程序，不同系统的差异还是有的，很难做到原生程序的性能和体验，商业软件嘛，多是要性能和成本综合考虑的，系统间的差异会随着时间越来越小，开发成本也会越来越低，再C#和Java的用武之地
有了虚拟机的隔离安全性和稳定性也会更好，C#、Java如果不去通过C/C++的接口调用一些操作系统的API很难把系统整死机，而C/C++相对就更容易一些。
Java和C#目前都是比较成熟的语言，尤其是Java有着无与伦比的生态优势力，对于大型的系统实现，依然是首选。我也在MacOS上进行测试了一下Java、C#、C++的函数拆分的已开通Split函数的性能，测试代码如下：
Java：

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;

public class SplitPerformance {
  
    public static void main(String[] args)
    {
  
        String s = "字段1,字段2,字段3,字段4,字段5,字段6,字段7,字段8,字段9,字段10";

        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        Date d0 = cal.getTime();
        String[] fields = null;
        for(int i=0 ;i<100000000; ++i){
  
            fields = s.split(",");
        }
        Date d1 = Calendar.getInstance().getTime();

        System.out.format("Time elapsed: %d s\n", d1.getTime() - d0.getTime());
    }
}

C#:

using System;

namespace Split
{
  
    class Program
    {
  
        static void Main(string[] args)
        {
  
            DateTime t0 = DateTime.Now;

            String s = "字段1,字段2,字段3,字段4,字段5,字段6,字段7,字段8,字段9,字段10";

            String[] fields = null;
            for (int i = 0; i < 100000000; ++i)
            {
  
                fields = s.Split(",");
            }

            DateTime t1 = DateTime.Now;
            TimeSpan ts = t1 - t0;
            Console.Out.WriteLine("Time elapse {0}s", ts.TotalSeconds);
        }
    }
}

C/C++:

#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char * argv[]) {
  
    // insert code here...
    char const* line =  "字段1,字段2,字段3,字段4,字段5,字段6,字段7,字段8,字段9,字段10";
    
    time_t t0, t1;
    
    time(&t0);
    size_t len = strlen(line)+1;
    char* buff = (char*)malloc(len);

    for(size_t n=0; n<100000000; ++n){
  
        strcpy(buff, line);
        char* fields[10] = {
  buff};
        int i=1;
        for(char* p = buff; *p != 0; ++p){
  
            if( *p == ','){
  
                fields[i] = p+1;
                i++;
                *p = 0;
            }
        }
        
        //    for(int j=0; j

Java:    25.427s
C#:         30.623776s
C++:    21s