# 简介

程序：本质上是一组计算机指令代码，能让计算机执行某种操作。
编程：泛指编写计算机程序的过程。
- 编写程序代码之后，再执行程序代码，即可控制计算机完成某些任务。
编程语言：泛指可用于编写程序代码的语言。

# 语言分类

# 机器、汇编、高级

将编程语言根据可读性分类：

机器语言
- ：由二进制代码 1 和 0 组成，几乎没有可读性。
- 能直接被计算机识别、执行，但是不能移植到不同操作系统上运行。
汇编语言
- ：用助记符编写程序，又称为符号语言。有基本的可读性，但是仍然难以记忆。
- 汇编语言编写的代码要通过汇编（即翻译）转换成机器语言才能运行。
高级语言
- ：模仿自然语言的语法进行编程，可读性好。
- 与高级语言相比，机器语言和汇编语言都是低级语言。

# 编译、解释、脚本

将编程语言根据运行方式分类：

编译型语言
- ：代码通过编译器（先翻译再执行）转换成机器语言之后才能运行。比如 C、C++ 语言。
- 缺点：程序在编译之后几乎不能移植。
解释型语言
- ：代码不需要编译，在运行时才通过解释器（边翻译边执行）转换成机器语言。比如 Java、C# 语言。
- 优点：程序容易移植到不同平台。
脚本语言
- ：属于解释型语言、动态语言。比如 Shell、Python 语言。
- 优点：可以不编译就即时执行代码，可以逐行执行代码，便于调试。
- 一般而言，编译型语言、解释型语言、脚本语言的运行速度、效率依次递减。
- 脚本语言刚诞生时功能较少，如今已经进化得像编译型语言一样功能强大。而且现在计算机硬件性能提升了很多，使用脚本语言也可以达到很好的性能。

# GPL、DSL

将编程语言根据使用场景分类：

通用编程语言（General Purpose Language ，GPL）
- 可用于多种领域，用途较广。
领域特定语言（Domain Specific Language ， DSL）
- 主要用于个别领域，但在该领域的使用效果可能比通用编程语言更好。
- 例如用于描述 Web 页面的 HTML、CSS 语言，用于数据库结构化查询的 SQL 语言，用于匹配字符串的正则表达式，用于 Linux 终端操作的 Shell 语言。

# 语法分类

# 弱类型、强类型

根据变量赋值、运算时，能否自动转换数据类型来分类：

弱类型
- ：支持自动转换数据类型。
- 例如在 C 语言中可执行以下语句：
```
float x = 1;
```

强类型

：不支持自动转换数据类型。

一种编程语言可能同时具有强类型、弱类型的语法。例如在 Python 中：

>>> x = 1
>>> x = '1.0'   # 同一个变量可以执行不同类型的赋值，这是因为改变了变量引用的对象，体现了 Python 是动态类型语言
>>> 1 + '1.0'   # 不同类型的值不支持混合运算，体现了 Python 是弱类型语言，但用户可以重载 __add__() 方法来实现混合运算
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

# 静态类型、动态类型

根据程序运行时，能否改变变量的数据类型来分类：

静态类型语言（statically typed language）
- ：在程序编译之后，变量的数据类型不能改变。
- 通常在程序编译时就检查数据类型，如果数据类型不符合要求，则中断编译，并报错。
动态类型语言（dynamically typed language）
- ：在程序编译之后，变量的数据类型可以改变。
- 通常在程序运行时才检查数据类型，如果数据类型不符合要求，可能报错，也可能自动转换数据类型。
- 优点：使用变量时可以很灵活。
- 缺点：数据类型不符合要求时，如果不报错，导致问题被用户忽略，则可能引发更大的问题。

# 静态编程、动态编程

根据程序运行时，能否改变程序结构来分类：

静态编程语言（dynamic programming language）
- ：在程序编译时确定了程序结构，不能改变。
- 简称为静态语言。大部分静态语言属于静态类型语言。
动态编程语言（dynamic programming language）
- ：在程序运行时可以改变程序结构，比如改变函数、改变代码。
- 简称为动态语言。大部分动态语言属于动态类型语言。
- 鸭子类型（duck typing）：如果一只鸟走起来像鸭子，游起来像鸭子，叫起来也像鸭子，那它就是一只鸭子。
  - 鸭子类型体现了动态语言的特点：只要一个类提供了鸭子类该有的属性和方法 walk()、swim()、quack() ，就可以将它当作一个鸭子类使用。

# 编程范式

编程范式（Programming Paradigms）：泛指编写代码的风格。有的编程语言的语法较自由，支持多种编程范式；有的编程语言的语法较严格，只支持特定的编程范式。

# 面向过程编程

：Process-oriented Programming 。指按解决问题的步骤一步步编写代码。

优点：流程简单、稳定。
缺点：前后代码高度耦合，可扩展性差。

# 面向对象编程

：Object Oriented Programming（OOP）。指将代码封装成类，抽象化。

优点：能大大提高代码的复用性，便于编写大型程序。
缺点：一个类下的各个方法之间容易耦合，有继承关系的类之间容易耦合。因此维护一个类的成本比维护一个函数大很多。

# 结构化编程

：Structured Programming 。指编程时采用顺序、选择、循环、递归等控制结构，自顶向下，逐步设计。

将一个语句块视作一个语句处理。
是对面向过程编程的改进，使流程更清晰。

# 函数式编程

：Functional Programming 。编写函数时像编写数学函数，主要考虑给定输入参数时返回什么值，不会主动影响函数外部，不会影响程序的行为。

使函数高度解耦，常用于声明式编程。

# 命令式编程

：Imperative Programming 。主要考虑让程序执行什么操作，从而得到某种结果。

代码面向过程，很流程化，可扩展性差。
例如脚本语言。

# 声明式编程

：Declarative Programming 。主要描述想得到什么结果，不考虑程序的具体操作。

例如 SQL 语言、正则表达式。

# 符号式编程

：Symbolic Programming 。可以定义实现某种功能的表达式。

与函数相比，这样的代码更接近数学表达式，更直观。
例如 Lisp 语言中用表达式 (+ 1 2) 来求和，而不是函数 sum(1, 2) 。

# 元编程

：Meta Programming 。指程序运行时可以修改自己或其它程序的代码。

所有编译器、解释器、DSL 都属于元编程，一般语言的反射、泛型也属于元编程。

# 相关概念

# 耦合度

：Coupling ，指程序或代码之间联系的紧密程度，影响到它们能否独立运行。

比如程序 A 运行时需要调用程序 B ，代码 A 运行时需要读取代码 B 中的变量。
在模块化编程时，应该尽量降低耦合度，便于随时更换模块，提高可扩展性。

# 语法糖

：Syntactic Sugar 。泛指一些提升代码的可读性的语法，但不一定能优化程序的运行效率。

例如 Python 中的列表生成式。