計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)中編程語言的選擇研究

黃啟恒

(貴陽鐵路建設(shè)投資有限公司，貴州 貴陽 550081)

目前，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，軟件開發(fā)和應(yīng)用也被應(yīng)用到各行各業(yè)中。隨著計(jì)算機(jī)編程的不斷成熟，編程語言的種類越來越多，能夠選擇的范圍也越來越廣，而每一種計(jì)算機(jī)語言都有著其自身的優(yōu)點(diǎn)和特性，選擇何種編程語言以高效發(fā)揮計(jì)算機(jī)性能、高質(zhì)量完成軟件開發(fā)任務(wù)尤為重要。因此，只有對(duì)各種各樣的編程語言做到全面的了解和分析，才能根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和實(shí)際需要選擇最適合的編程語言，以發(fā)揮出該編程語言的最大效用，使其更好地服務(wù)于計(jì)算機(jī)中的軟件系統(tǒng)，節(jié)省人力和物力，從而更好地推動(dòng)計(jì)算機(jī)事業(yè)和社會(huì)的發(fā)展。

1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)中常用的編程語言

應(yīng)用需求的多樣化和靈活性催生了編程語言的發(fā)展，而每種語言均有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和專攻領(lǐng)域。通過對(duì)當(dāng)下主流的幾種編程語言特征和應(yīng)用進(jìn)行分析，有助于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中編程語言的選擇研究。

1.1 C編程語言

C編程語言是誕生較早的一種計(jì)算機(jī)編程語言，它的優(yōu)點(diǎn)：貼近硬件、代碼量小、執(zhí)行效率高、功能強(qiáng)大。首先，它具備良好完善的使用性能，具有廣泛強(qiáng)大的語言功能，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)為通用性強(qiáng)、局限性小，語言方便簡(jiǎn)單，可以適用于不同種類的計(jì)算機(jī)類型。其次，作為編程語言體系中的元老編程語言，相比較其他種類的高級(jí)編程語言，C編程語言更能貼合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、符合計(jì)算機(jī)運(yùn)行規(guī)律，因而執(zhí)行效率高。我們熟知的三大操作系統(tǒng)：Windows、Linux、Unix，其內(nèi)核均用C語言編寫。此外，C編程語言自身具備應(yīng)用專業(yè)優(yōu)勢(shì)，尤其適用于底層開發(fā)，例如嵌入式應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)、web服務(wù)等，這種獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)有利于C編程語言的發(fā)展和推廣。然而C語言面向過程的特性，使得應(yīng)用程序開發(fā)周期長(zhǎng)。

1.2 C++與Visual C++編程語言

C++與Visual C++編程語言是為了視窗軟件系統(tǒng)的發(fā)展而研發(fā)的一種編程語言。C++編程語言是C編程語言的進(jìn)化改良版本，它最初是在十九世紀(jì)的貝爾實(shí)驗(yàn)室研發(fā)編制出來的，是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)類型檢查的、支持多重編程范式的通用程序設(shè)計(jì)語言。其研發(fā)的主要目的是阻止因程序變量的減少對(duì)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)帶來的不良影響，從而提升編程程序的穩(wěn)定性和牢固性。因此，它在繼承C語言優(yōu)勢(shì)的同時(shí)又融合了面向?qū)ο蟮乃枷搿Ｊ紫?，它完全兼容C語言的特性，可以與基于C編程語言研發(fā)的軟件進(jìn)行銜接；其次，C++與Visual C++編程語言適用于窗口軟件相關(guān)程序的編程，彌補(bǔ)了C編程語言所存在的因工作量大而導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓的缺陷，提升了窗口編程軟件的編程質(zhì)量和編程效率。C++龐大的語法系統(tǒng)結(jié)合面向?qū)ο蟮木幊趟枷胧沟盟饕獞?yīng)用于應(yīng)用軟件開發(fā)，如QQ，網(wǎng)絡(luò)游戲等。

1.3 Java編程語言

Java編程語言是純面向?qū)ο蟮恼Z言，直觀地反映了現(xiàn)實(shí)生活中的對(duì)象，從而編寫容易；同時(shí)它的跨平臺(tái)性可以做到“一次編譯，到處運(yùn)行”，體現(xiàn)了很好的可移植性。相對(duì)于C++編程語言，Java語言去除C++中難以理解、易混淆的特性，使程序簡(jiǎn)潔嚴(yán)謹(jǐn)。此外，它屬于完全基于對(duì)象的編程語言，更加具有包容性、開放性，允許多種生態(tài)共存，而且封裝性更強(qiáng)；其次，Java編程語言提供了對(duì)Web應(yīng)用開發(fā)的支持，更加適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的生存，如Socket、RMI適應(yīng)于分布式應(yīng)用程序的開發(fā)。在強(qiáng)化安全性的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，Java語言擁有健全的安全攻防機(jī)制，如防惡意代碼攻擊，相比其他語言來說，安全性能指數(shù)較高，更加適合多種多樣的網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)。最后，Java編程語言還可以與計(jì)算機(jī)中的控制系統(tǒng)相互協(xié)作，互不干擾，例如：Windows系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)，從而更有利于計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)，保證軟件開發(fā)的質(zhì)量，優(yōu)化應(yīng)用軟件程序。Java集成眾多的優(yōu)勢(shì)，擁有龐大的擁護(hù)者，如表1所示，展示了截至2020年3月熱度排名前四的編程語言類型。

表1 tiobe編程語言全球流行榜

1.4 Delphi編程語言

Delphi編程語言基于Objiect Pascal，擴(kuò)充了面向?qū)ο蟮哪芰Γ⑶胰诤狭丝梢暬_發(fā)方法，與visual basic編程語言的應(yīng)用領(lǐng)域有重合，不同之處在于Delphi編程語言具有更快的編譯器，且擁有強(qiáng)大計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫支撐，形成一個(gè)既強(qiáng)大又成熟的計(jì)算機(jī)組件技術(shù)。Delphi編程語言在開發(fā)桌面應(yīng)用程序上展示了良好的先天優(yōu)勢(shì)。

1.5 其他編程語言

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)中，除了上述中常見的四大類編程語言，還有小眾的編程語言，如java script、CUDA、erlang、Ru-by等多種不同的編程語言，盡管這些語言面向的開發(fā)軟件的應(yīng)用較少，但是存在著自身的技術(shù)特長(zhǎng)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此在一些特殊的應(yīng)用軟件開發(fā)中，通過組合軟件的方式可以優(yōu)化軟件，提升軟件質(zhì)量。

2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)中編程語言的選擇策略

編程語言在原理上大同小異，可以觸類旁通，編程語言沒有絕對(duì)的好與壞，只有適合與否。因此，在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中應(yīng)綜合考慮業(yè)務(wù)需求、操作系統(tǒng)、可擴(kuò)展性、效率及安全性等方面，選取合適的編程語言以促進(jìn)軟件開發(fā)工作，減少周期和成本。[3-4]

2.1 分析應(yīng)用行業(yè)和業(yè)務(wù)需求

軟件工程研發(fā)流程中的第一道工序即可行性與軟件需求分析，需要從功能、性能、安全性、可操作性多角度綜合考慮。誠(chéng)然，編程語言選擇也是斟酌的主要因素，不同的編程語言主打的行業(yè)與領(lǐng)域不同，不同的性能、開發(fā)周期、成本的要求也促使選擇不同的編程語言。如基于Andriod系統(tǒng)開發(fā)，如果開發(fā)的是基于Linux的安卓底層，首先上肯定是C/C++；如果是基于安卓做上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)，那么應(yīng)選擇Java?？梢姡幊陶Z言的特性決定了它的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用需求又促進(jìn)了編程語言的升級(jí)，分析和掌握開發(fā)的行業(yè)領(lǐng)域和業(yè)務(wù)需求對(duì)選擇合適的編程語言有重要意義。

2.2 注重軟件的整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是軟件開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，架構(gòu)設(shè)計(jì)師需要完成軟件架構(gòu)圖、功能模塊、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等。從軟件界面風(fēng)格、系統(tǒng)穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?guī)模、開發(fā)模式等角度綜合考慮進(jìn)行編程語言選擇，需要做好規(guī)劃。正常情況下，一個(gè)應(yīng)用軟件對(duì)應(yīng)一種語言，降低軟件集成的難度；但有些情況下，在開發(fā)一個(gè)應(yīng)用軟件中的不同結(jié)構(gòu)或不同區(qū)域時(shí)，由于功能的特殊性和編譯條件的不同，需要同時(shí)綜合多種編程語言。如在處理數(shù)據(jù)庫對(duì)象時(shí)，如果目的是設(shè)置簡(jiǎn)單功能則可選擇Java語言，如果保持軟件的復(fù)雜功能則需要選擇C。此外，編程語言確定后，在整個(gè)軟件的生命周期中也非一成不變，當(dāng)下合適并不代表將來最優(yōu)，也存在編程語言替換更新的可能。

2.3 選擇熟悉的編程語言

編程人員需要根據(jù)編程語言的熟悉度進(jìn)行合理選擇，只有熟悉編程語言，才能更了解該編程語言所具有的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)及應(yīng)用范圍，才能在應(yīng)用軟件開發(fā)中適當(dāng)?shù)膿P(yáng)長(zhǎng)避短，提升應(yīng)用軟件的質(zhì)量。在一個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)的初期，通常會(huì)有時(shí)間的限制，較為熟悉的編程語言有助于編程人員在短時(shí)間內(nèi)大量編寫程序，有效地估算出應(yīng)用軟件開發(fā)所需要的時(shí)間，從而降低應(yīng)用軟件開發(fā)過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況而打亂開發(fā)計(jì)劃。此外，利用熟悉的編程語言，當(dāng)業(yè)務(wù)和技術(shù)融合恰到好處時(shí)，可以激發(fā)編程人員的創(chuàng)作熱情，促進(jìn)編程的靈活度，提升軟件質(zhì)量。

2.4 考慮編程語言所需開銷問題

計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)編程語言的選擇除了基于編程語言本身具備的特質(zhì)外，還要把編程語言在應(yīng)用軟件開發(fā)過程中所需要花費(fèi)的開銷列入選擇范圍內(nèi)。在一個(gè)應(yīng)用軟件的開發(fā)過程中，所需要的視頻整理、圖形渲染、數(shù)據(jù)分析、信號(hào)處理等各方面的技術(shù)對(duì)編程語言的處理都有著極高的要求，對(duì)軟件開發(fā)也有著重要的意義。假如在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)過程中長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)用這些功能，也會(huì)影響到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的芯片效率。為了避免這種情況的發(fā)生，則需要選擇一個(gè)具有靜態(tài)類型特點(diǎn)的編程語言，如JAVA編程語言正好與該需求相吻合。

2.5 考慮軟件是否頻繁修改

在一個(gè)龐大的編程語言體系中，有著各種高級(jí)的編程語言，一類合適的編程語言能讓開發(fā)人員及時(shí)修改和調(diào)整程序內(nèi)容。當(dāng)編寫人員在頻繁修改應(yīng)用軟件程序時(shí)，一種可以實(shí)現(xiàn)快速還原的編程語言應(yīng)成為首選，基于此，則需要使用一種動(dòng)態(tài)的編程語言，動(dòng)態(tài)類型的編程語言能結(jié)合多種不同種類的數(shù)據(jù)庫使用，且檢查機(jī)制設(shè)置在程序執(zhí)行時(shí)，而非編程環(huán)節(jié)，從而使動(dòng)態(tài)類型的編程語言適用范圍逐步擴(kuò)大，有利于提升軟件功能的升級(jí)與擴(kuò)展。

3 結(jié)語

總而言之，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)中編程語言的選擇是一個(gè)繁雜而重要的過程，不同的編程語言對(duì)軟件開發(fā)質(zhì)量影響不同，編程語言的選擇與軟件開發(fā)難度、開發(fā)周期、維護(hù)工作量等有關(guān)。因此，編程語言的選擇應(yīng)綜合實(shí)際開發(fā)中的行業(yè)應(yīng)用、軟件整體架構(gòu)，注重的語言特性的了解和開發(fā)人員經(jīng)驗(yàn)，選擇熟悉的編程語言以保證軟件質(zhì)量、減少開發(fā)成本。