计算机编程基础

编程学习 2022-02-22 09:17www.dzhlxh.cn编程入门
我们不妨换个角度,站在更高一层来看这个问题「计算机编程入门先学什么最好?」
计算机入门最应该学的是 Linux,而非任何的编程语言。1. 为什么?
任何编程语言都只是一门工具,一门让人能够与计算机“交流”的工具。人学习编程最重要的是要学习解决问题的思想、方法,其次才是使用编程语言解决生活中的问题。
「计算机为什么会诞生?编程语言为什么会诞生?」,归根结底,这些事物的出现只不过是帮助人们更好地解决生活中的问题。你知道世界第一台(电子)计算机发明的原因是什么吗?第一台计算机的诞生是因为「战争」,1943年,二战后期,M 国人在研制武器过程中迫切想要解决「快速得出新武器的射程和检测模拟运算表」这个难题,随后投入建造了第一台电子计算机 ENIAC(埃尼阿克)。
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图片源自维基百科
三年后(1946年),ENIAC 建成并投入使用,人们在“计算”领域得到新的突破,这标志着人类文明进程进入了新的阶段,ENIAC 也是人类在电子计算上的首个里程碑,人类就此进入计算机时代。
随着计算机发展,人类对计算机的应用不满足于只将其单纯地用于计算。随着键盘、鼠标、显示屏、操作系统、计算机网络……这些东西的出现与发展,计算机也从「专用」逐渐演进到「通用」,计算机慢慢进入人们的生活。
2. 编程语言的出现
要让计算机为人类工作,必须要将人类的意图告诉计算机,我们不可能直接使用英语、汉语这些自然语言与机器沟通。人们跟 ENIAC “沟通”的方式是人们手工搬动开关和插、拔电缆。虽然计算一个运算表仍旧很费力,但是这远比之前的器械式计算机快了非常多。
人们发现计算机开关的插拔可以抽象成二进制中的“0和1”,随后人们将德国数学家莱布尼兹提出的「二进制计数法」(二进制最早起源可以追溯到中国的《易经》,感兴趣的可以去了解。)引入到计算机当中。计算机拥有了真正意义上的语言——机器语言,也可称二进制语言。
当时的工程师跟计算机交流使用的是一串串「0和1」组成的数,复杂而难学,记忆和排查问题都异常困难。随后出现了相比机器语言更抽象的汇编语言(助记符语言),有了助记符,人类能够更好地记忆与计算机交互的「指令」,汇编语言的出现进一步简化了编程过程,降低了编程难度,此时人们可以更高效地跟计算机打交道了。
但是,随着计算机架构的不同,使用的汇编指令就会有差异,人们想着能否发明一门「通用的编程语言」呢?随后,高级语言诞生了,高级语言是对汇编语言的再一次抽象,高级语言更方便人们使用,更易于记忆,更通用,人们跟计算机的“沟通”也变得更高效了。
自高级编程语言出现后,这半个多世纪里,世界上的高级编程语言已经有了上百乃至几百种。无论是什么样的高级编程语言,最终都会被编译成机器语言,以此实现人与机器的交互。
由此可见,学习编程语言只不过是让我们更好、更容易地与计算机交流,让计算机帮助我们解决现实中遇到的问题。编程语言只是一门我们与计算机沟通的语言,如同我们跟 M 国人交流,我们需要学习一门共通的语言,可以是中国人学习英语,也可以是 M 国人学习汉语。所以,我们不应该局限于学习什么样的编程语言,如果没有从根本上解决问题,那么问题永远无法被解决。
如果要学习计算机编程入门,最应该学习如何使用计算机的命令。如同图形化编程,将一个个代码块、功能模块拼接起来后可以解决某个问题、闯过某个关卡。同样我们可以使用计算机命令来控制计算机帮助我们完成某些事情,解决某个问题,计算机命令也像编程语言的发展一样,是不断对底层封装、抽象得来的,也是我们与计算机“沟通”的一种方式。
为什么应该学习 Linux 而不是学习 Dos 命令呢?这个是我从通用性和易用性出发,如果感兴趣你也可以去了解 Dos 的命令,Dos 是 Windows 电脑的通用命令。如果你不知道什么是 Linux,那么可以简单跟你科普一下,Linux 几乎构筑了当今整个互联网世界,常见的路由器、智能电器、安卓手机、自动驾驶汽车、通讯系统、操作系统、网站、各种程序应用……无一例外地、或多或少地都使用了 Linux 内核或其衍生的系统。
Linux 命令行是我们与计算机或者说操作系统沟通的一个外壳(Shell),我们将简单易懂的命令输入到 Shell,Shell 会将我们的命令传给操作系统,操作系统与计算机交互后,又会将结果返回到命令行中。Shell 在某种程度上可以看作一个翻译家,帮助我们更好地去使用计算机。使用 Linux 后,你或许会体会到:图形界面能做的,命令行也能做;命令行能做的,图形界面却无能为力。这句话虽不是绝对的正确,但却反映了命令行的精髓和巧妙之处。之前我写过一篇文章谈 GUI 和 CLI, 感兴趣可以读一读:
为什么有人坚信人类不可能基于 GUI 的操作方式,发明出比「命令式编辑器」效率更高的开发环境?
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学好 Linux 后(特指命令行),学习任何一门编程语言都是水到渠成的事。我举一些例子:
3. ShellScript 编程语言
当你学习完 Linux 命令,你会接触 Shell 编程,你会想将这些简单而又经常重复使用的命令写到一个文件里,方便下一次使用。ShellScript 脚本编程语言就是由此而来,不知不觉你已经学习了一门编程语言。ShellScript 灵活而简单,只要拥有使用命令行的基础,学习 ShellScript 就是非常简单了。
4. VimScript 编程语言
在学习写 Shell 脚本的过程中,必不可少的工具就是编辑器,通过编辑器编写代码,然后保存成文件。Linux 中可用的命令行编辑器也不少,比如 Vi、Nano、Vim、Emacs、Neovim……
我相信使用 Linux 必定会接触 Vi 编辑器,然后是 Vim 编辑器,再深一点会接触 Neovim。当你认识到 Vim 是「编辑器之神」后,你的编程观念会更近一步。你会发现,编辑器原来也拥有「属于自己的编程语言」。当你想优化 Vim 编辑器的工作流时,你会除了可以使用内置选项、别人编写好的插件外,你还可以使用 VimScript 这个专属于 Vim 编辑器的编程语言,来实现一些自定义功能、逻辑以此来实现一个更加顺手的代码编辑器。
5. Lisp 与 Elisp 编程语言
如果你接触了 Emacs 这个被程序员称为「神的编辑器」的强大编辑器,那么你一定会使用 Elisp 这门语言。因为 Elisp 是专属于 Emacs 的编程语言,相信每个入坑 Emacs 的程序员,或多或少就是想品味这个「古老的编程语言」,享受函数式编程的快感,想要使用 Org 这个强大的 Emacs 组件,我当初也是因为这些原因入坑 Emacs。Emacs 强大到无所不能,比如煮咖啡、当作视频播放器、音乐播放器、浏览器、玩游戏……Emacs 与操作系统只是一核之差。因此,许多程序员将 Emacs 戏称为「隐藏在编辑器之中的操作系统」。
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Spacemacs
Lisp 作为世界上第二古老的高级编程语言,诞生于1958年,世界第一老的高级编程语言 Fortran 只比它老一年而已。这个编程语言如同魔法一般,神奇而强大,在而后的半个多世纪里衍生出了十几种「方言」。
现在看来 Lisp 更像是一个编程语言家族,不断演进而且繁荣。Lisp 这门编程语言与人工智能(Ai)相伴相生,在上世纪60年代起,Lisp 语言就被用于人工智能编程,随后衍生出的多种方言也在某个领域深耕,比如 Emacs Lisp 就是为 Emacs 而生的 Lisp 方言。虽然现在人工智能的主力编程语言是 Python,但是丝毫不影响 Lisp 的历史地位,即便在某些领域默默退出历史舞台,但在另一些领域又再一次熠熠生辉。如果说要评选编程语言中的经典,那么 Lisp 必占一席。
所以,如果想品味 Lisp 这门具有一定魔法色彩、古老而繁荣的高级编程语言,推荐你从 Elisp 学起,从使用 Emacs 编辑器开始。当使用了一段时间后你就会慢慢喜欢上 Elisp 这门有趣的编程语言、感受一下跟现代高级编程语言有所区别或者没有的「逆波兰表达式」。
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6. Lua 编程语言
如果你更喜欢「现代一点的 Vim」,那么 Neovim 一定不要错过。Neovim 从0.5版本起,官方将 Lua 这门编程语言作为 Neovim 的一等语言,提供丰富的 API 接口。虽然 Neovim 是 Vim 的一个分支,但随着 Neovim 社区不断壮大,Neovim 开始追寻更广阔的天空,既继承了 Vi 和 Vim 优秀的基因,也向着强大、易用、现代化发展。
如果做游戏开发的程序员,一定对 Lua 不陌生,这是一门简单易学、小巧灵活、易扩展的脚本语言。如果想为 Neovim 开发插件,如果想写游戏逻辑,那么你一定会接触和使用 Lua 这门编程语言的。
7. C 编程语言
当然,如果想要深入理解计算机,那么 C 语言是必学的,这是通往计算机世界的必经之路。因为目前市面上绝大多数计算机教材、经典书籍都使用 C/C++ 语言来描述,Linux 内核也是用 C 语言来写的,当你真正想去了解操作系统,了解 Linux 的编程哲学、设计哲学,那么此时就需要一定的 C 语言基础了。当然这一步,一定要放在拥有 Linux 使用经验后,否则你会学得异常吃力。
当你学成了 C 语言后,你会对许多高级编程语言的设计、原理有更深的理解,C 语言当之无愧是你打开编程世界大门的第二把钥匙。有一句话是这样讲的:一生二,二生C,C生万物。万物源于 C,对这样评价,C 语言确实是实至名归。
8. Go 编程语言
有许多编程语言一开始都是由 C 语言写出来的,随后才实现自举,不再依赖于 C 语言,比如我最喜欢的编程语言——Go。如果感兴趣也可以了解一下这门被称为“21世纪的C”的编程语言,我写有一篇文章介绍过,感兴趣可以读一读:
同样是巨头的语言,为什么中国是 Go 最热的国家,而 C# 越来越少?
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9. Rust 编程语言
这是一门跟 C/C++ 比肩的现代的系统级编程语言,这一门语言几乎与 Go 在同一时期诞生。都是新时代的编程语言,它跟 Go 的定位还是不一样的。感兴趣的朋友也可以去了解一下这门语言,这门语言有可能在将来取代 C++ 这门,或许在不久地将来这门语言也会像 C++、Java 一样火气来的,只是时间的问题罢了。如果想学一门比较新的语言,Rust 兴许值得你去投资,它代表了未来的无限可能。
10. 总结
经过我这一番举例说明,你应该明白我为什么推荐你编程入门先学 Linux 了吧。编程语言迟早都会接触,基础的东西才是恒古不变的,如同九层之台起于垒土,掌握了 Linux 命令的使用,学习 ShellScript、C/C++、Java、Python、Go、Lua……众多编程语言都只是水到渠成的事情。当你使用一个 Linux 命令久了,你会思考如果使用其他编程语言要怎么实现这个功能,有了一个靶子,学习编程语言才会有的放矢。
 

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