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/ N' {; d0 K) k1 [* t机器人编程语言最早于20世纪70年代初期问世，到目前为止已有多种编程语言出现，在众多机器人编程语言中究竟哪种编程语言最好呢？这个问题困扰了很多新手学者，但遗憾的是，这是一个没有准确答案的问题，你问不同的人会得到不同的答案，对于机器人学者来说建立“编程思维“才是最关键的，而不是用一种特定语言去衡量，在很多方面，学习哪种机器人编程语言并不是最重要的，重要的是通过编程思维来不断提升自己的技能。7 X% `! M" t- u4 W0 Q
回到本文主题，我们将为大家介绍机器人研发中比较主流的5种机器人编程语言，并对他们的优缺点进行分析。4 _9 x& o/ Q* x; V0 x$ X1 U& A
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一、Python——一种动态的、面向对象的脚本语言
. z+ q1 ~ E, r2 H( A, W b在机器人研究领域，Python 占据了重要地位。其中一个原因很可能是 Python（和C ++）是ROS中的两种主要编程语言。像JAVA一样，它是一种解释性语言。但也不同于JAVA，Python 语言主要集中在可用性上。
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Python优点：2 h* t& b7 v! j( e7 |
1．更易入门4 p$ @8 i- z9 s: S6 B5 T! k( T
Python程序简单易懂，初学者学Python更易入门且深入下去可编写非常复杂的程序，且开发效率高，有非常强大的第三方库。9 N9 N( R+ h" a3 o8 @( b- h$ M% f
2．高级语言
: e. W( ?. z! g. r; W9 |8 s* Q当你用Python语言编写程序的时候，你无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节4 Z3 \! Z* U ]' X9 i
3．可移植性- S8 I* J; ?5 `) S% c( B( \, P
由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工 作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依赖于系统的特性，那么所有Python程序无需修改就几乎可以在市场上所有的系统平台上运行/ z3 p, e# ~; Y8 Z6 f. {
4．可扩展性/ c, W% a: H( U. O
如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，就可将部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。
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- k! ~* S7 y2 Z1 m2 r3 U* _0 x) I9 HPython缺点：# R( F6 W* }6 H9 ^: C; n- r& q7 h9 Y- I
1．运行速度慢( i+ A7 I3 u6 @4 W) H
Python的运行速度相比C语言确实慢很多，跟JAVA相比也要慢一些。+ Y. p# O, J0 k8 c" s& R
2．线程不能利用多CPU问题$ ^7 I% t0 G% @, I! i9 U+ Y
这是Python被人诟病最多的一个缺点。( T9 ~) J6 g4 V: I
5 b. [9 j7 E) M4 y二、C /C ++——大多数中国程序员的第一个语言
$ o% G; p- ]. T! k/ R# X5 [, aC++语言是从C语言发展过来的，是一门面向对象的语言，它继承了C语言的优势。很多人都认为 C 和 C ++ 对机器人科学家来说是一个很好的开端。因为大部分的硬件库使用这些语言，允许实时性能，是非常成熟的编程语言。3 r0 r4 o" P! N2 o( y8 P, C/ R! t
C /C ++优点：
* a5 c( p& P" |( G; s1．跨平台性好
# t+ m4 g4 Z9 P" \9 h" O+ PC/C++可以潜入任何现代处理器中，几乎所有的操作系统都支持，跨平台性非常好。3 T0 C& Y1 v* ^# I
2．运行效率高
1 x4 w- o/ r! z$ B8 g, |* RC语言体型小巧，简洁高效并且接近汇编语言，C++功能在C的基础上增加面向对象的特点，代码可读性好，运行效率高。% S9 V: r" `: T4 d) o+ c
3．语言简洁，编写风格自由
& n/ X. j- e2 B& U兼有高级语言与汇编语言的优点，语言简洁、紧凑，使用方便、灵活丰富的运算符和数据类型，能访问内存地址和位操作等硬件底层操作，生成的目标代码质量高。
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! m' X' |# y) O/ w8 cC/C++缺点：- U0 R8 i- K5 v3 t7 q C# c* P- y
1．无垃圾回收机制
3 j ]" `( R) i7 O相对于JAVA来说，没有垃圾回收机制，容易引发内存泄露# b8 d& a0 Z8 F' ^/ B9 B
2．学习较困难8 @ N9 ?/ s; M' G
从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。也就是说，对用C语言的人，要求对程序设计更熟练一些。
( M9 k, J" a& z0 o; K* ] `. G3．数据安全性上有缺陷 m B+ U6 [8 L7 A1 f5 R9 ^
C语言的缺点主要表现在数据的封装性上，这一点使得C在数据的安全性上有很大缺陷，这也是C和C++的一大区别。
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3 X) l3 r3 G7 Y/ X. J/ r三、JAVA——世界上使用范围最广的语言+ M; S, o" [! {$ F% J/ B0 E
JAVA语法规则和C++类似，从某种意义上来说，JAVA是由C和C++语言转变而来的。像C＃和MATLAB一样，JAVA是一种解释性语言，这意味着它不会被合并到机器语言代码中。相反，JAVA虚拟机在运行时解释指令。理论上来说，基于JAVA虚拟机，使用JAVA可以在不同机器上使用类似的代码。但实际上，这并不普遍使用，有时会导致代码运行缓慢，但是JAVA编程语言在机器人研究中非常流行。8 V5 @( c) r2 O
JAVA优点：
0 [% O' ]- F5 F. @- _1．更易学习
. i0 y6 \; o% b" [" p6 t5 w由于JAVA语言与C语言和C++语言比较接近，使大多数程序员学起来更简单。1 W2 l; N* L. [1 E. E& F8 c
2．支持动态绑定
8 S% d' E9 L d+ S5 {: IJAVA语言全面支持动态绑定，而C++语言只对虚函数使用动态绑定。
G8 s% |3 _; M5 d3．支持Internet应用开发& g9 U2 H- q; x: Y- ^/ j5 I
JAVA语言支持Internet应用的开发，在基本的JAVA应用编程接口中有一个网络应用编程接口（JAVA.net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。9 R: y; F, Y8 b6 v
4．更安全( a {* P0 h0 L0 p
JAVA语言提供了一个安全机制以防止恶意代码的共计，相对来说更安全。! [2 J8 \6 T0 u& A" o
5．具有可移植性
8 T6 T1 r+ j0 r2 K6 s0 |JAVA语言是可移植的，这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，JAVA还严格规定了各个基本数据类型的长度。
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& H" X! d) a. p, rJAVA缺点：
1 J3 V2 F- W g' Z) W1．运行需要安装JAVA虚拟机
" {" m5 n2 ^: K- A5 c8 e3 t* n, I7 fJAVA语言最大的缺点就是运行JAVA程序需要装JAVA虚拟机，就这一条严重的影响了JAVA应用程序的使用，基本看不到JAVA的应用程序。
0 v4 Y Q$ d, M- |' x4 f( P$ S) |2．运行成本较高
4 C" l+ N9 U7 z9 Y9 C* x另外JAVA程序的运行成本比较高，过去机器配置不够高的时候，JAVA显得很慢现在随着JAVA本身的版本升级和电脑性能的强化这条基本已经不是问题了。1 r# ^; m% q S2 K* u1 b
2 M0 @& {, j7 ^3 [四、C＃/.NET——微软提供的一种限制性编程语言0 S* x, n8 a$ m* G
C＃/ .NET很大程度上是为微软机器人工程师工作室提供的，微软机器人工程师工作室将其作为基本语言。如果使用这个框架，就必须学习 C＃。! ^1 a7 P# [& l% R$ t# ^
C＃/.NET优点：
: N) G/ m/ D( w1．强大的.Net Framework托管代码集合类
" V: _9 ]" ]2 ~& e" O,封装了大多数windows上使用的技术组件类, 文件系统，UI界面，数据源访问，网络访问，COM互操作(图形图像多媒体,WPF图形系统)，没有的可以通过.net的平台调用win API函数来得到。
2 J& I8 d$ r. m$ R6 A: t( T+ P% v9 I2．较简单的语言特性1 @' Y6 j7 @9 c7 o% t
自动内存管理, 单继承，支持事件、委托、属性、Linq等一系列让业务开发更简单的功能。
% k0 {# C0 F+ I/ P* \- d( V7 v- Q- A3．Web应用程序开发速度快
; E. I8 {: d' T% c: j* C0 \- `8 FWeb应用程序开发速度快(.net框架的支持，控件可以拖拉(UI方便编辑和定位)，添加事件(跳转到控制逻辑层),ADO.net数据源访问, xml 网络类库, windows服务)。
! I/ i* s9 p, o$ A$ y! V- r4．和语言平台无关的编译机制及较快的运行速度. g* y, `( u5 k- ?+ \% Z+ ]2 `
和语言平台无关的编译机制，及较快的运行速度(ms不推荐, mono的 Xamarin, Unity还不错)：编译成IL中间语言，CLR公共语言运行库托管代码，CLR根据运行时程序需要将IL中间语言用JIT即时编译方式编译为内部机器代码，对编译好的机器代码缓存起来，提高了程序速度。
- r0 ?" C/ O. b& s, V# M; ?5．代码安全性. b* i7 ]- V' p* A6 }) I; q/ w! f
window是基于角色的安全机制，.net提供了基于代码的安全机制，由于中间语言提供了类型安全性，CLR在运行前检查代码，确定是否有需要的安全权限，CLR没有权限则不能执行该代码。; R* w9 B9 Z g# P) B5 ~& H1 B" ^1 J {
1 L- M+ X% y2 a4 a- T' M7 s0 C
C＃/.NET缺点：
V. h B# h/ X: c1.底层和高性能不合适! V6 C/ f9 V/ {$ \- C' Z
不合适做时间性能很高(高速算法)或空间性能很灵活(内存立即释放)的程序，因为中间语言和编译过程，比C/C++Native类型的语言会慢一些，内存自动回收难以立即释放不需要的内存，不采用内联函数和析构函数(不建议)。
* T' ]* R% b0 ]) G2.Windows平台以外支持有限
- h7 e( e( D- S& q: c3 Q( Z" Qmono不够成熟好用，window以外Java,Python等是很强大和同样优秀的。
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- l0 ~, ?/ m# q# E: V. E1 I五、MATLAB——一种面向数值计算的高级程序设计语言
2 Z" c0 E2 M4 q, P: T6 W# nMATLAB和它的开源亲戚（例如Octave）在一些机器人专家中非常有名，是他们负责调查数据和创建控制系统常用的语言。还有一个非常有名的MATLAB机器人工具箱。使用MATLAB单独创建整个机器人系统的人员。如需要分解数据，创建高级图表或执行控制系统，那就很可能需要学习MATLAB。, I q7 {7 [& s6 S) G8 Q. O! U" N5 `
MATLAB优点：- G; d. G! X6 h) l w q( b, Y$ A
1．编程效率高7 p& N0 @% J; i- z( _
MATLAB语言为演算纸式科学算法语言，由于它编程简单，所以编程效率高，易学易懂。6 U( [3 y: m) y& z0 e
2．高效方便的矩阵和数组运算& ]3 L8 g4 ^: A0 c
MATLAB语言像BASIC、C语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分可以毫无改变的照搬到数组建的运算中。
1 [& J; h' S% x4 Y0 |, |MATLAB缺点：
c" m2 |( ^; {! ?" B6 S1．循环运算效率低。# R2 Q) U- p5 ?! r! w% `6 J/ T
MATLAB中所有的变量均为向量形式，这样一方面在对向量进行整体的计算时，表现出其他语言难以表现出的高效率，但是对于向量中的单个元素，或是将向量作为单个的循环变量来处理时，其处理过程相当的复杂。
0 N! N' h- C8 ]0 ^2．封装性不好。
; {$ r5 [2 D% _( t4 r一方面，所有的变量均保存在公共工作区中，任何语句都可以调用。另一方面，作为一个完备的软件，而不是实现算法的程序，编程人员在使用MATLAB时需要花相当多的时间考虑如何设计用户界面。
! Y/ j: b0 j; \: T5 Q本文为大家列举了机器人编程比较热门的5种语言，但这并不意味着需要全部掌握，对于开发者来说，发现一种对自身来说很自然的语言更为重要，且适合你的机器人硬件，使你能快速上手。在这里建议先学习Python，Python是一门相对简单易懂的语言，有许多有效的库可供学习，且功能非常强大。
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发表于 2019-3-1 14:41:31
