機器人有哪些熱門編程語言？

SLAMTEC思嵐科技

5 ~' O: H- ~+ M" j" |4 d  W4 ~機器人編程語言最早于20世紀70年代初期問世，到目前為止已有多種編程語言出現(xiàn)，在眾多機器人編程語言中究竟哪種編程語言最好呢？這個問題困擾了很多新手學者，但遺憾的是，這是一個沒有準確答案的問題，你問不同的人會得到不同的答案，對于機器人學者來說建立“編程思維“才是最關鍵的，而不是用一種特定語言去衡量，在很多方面，學習哪種機器人編程語言并不是最重要的，重要的是通過編程思維來不斷提升自己的技能。
回到本文主題，我們將為大家介紹機器人研發(fā)中比較主流的5種機器人編程語言，并對他們的優(yōu)缺點進行分析。
4 P8 {& C9 U2 n. m: p0 o
一、Python——一種動態(tài)的、面向對象的腳本語言
1 b) j% V, ?0 Z+ |5 F在機器人研究領域，Python 占據(jù)了重要地位。其中一個原因很可能是 Python（和C ++）是ROS中的兩種主要編程語言。像JAVA一樣，它是一種解釋性語言。但也不同于JAVA，Python 語言主要集中在可用性上。

Python優(yōu)點：
8 S. ^. R  C$ z; V; p+ e1．更易入門
, V2 L3 Y# W# V1 H/ WPython程序簡單易懂，初學者學Python更易入門且深入下去可編寫非常復雜的程序，且開發(fā)效率高，有非常強大的第三方庫。
) e) R! E/ w% o1 W/ @/ U" K& n2．高級語言
7 ]( a% G  X. F, [  D當你用Python語言編寫程序的時候，你無需考慮諸如如何管理你的程序使用的內存一類的底層細節(jié)
3．可移植性
由于它的開源本質，Python已經(jīng)被移植在許多平臺上（經(jīng)過改動使它能夠工 作在不同平臺上）。如果你小心地避免使用依賴于系統(tǒng)的特性，那么所有Python程序無需修改就幾乎可以在市場上所有的系統(tǒng)平臺上運行
4．可擴展性
如果需要一段關鍵代碼運行得更快或者希望某些算法不公開，就可將部分程序用C或C++編寫，然后在你的Python程序中使用它們。
, `# n$ [$ y# H) `7 m. O6 ]- H
7 ]/ R, r% }4 R" i; V; h' FPython缺點：
% q! }! D/ K. C& I* H; Z1．運行速度慢
! ^4 @: |- w- S6 Y' F2 x: R7 `Python的運行速度相比C語言確實慢很多，跟JAVA相比也要慢一些。
2．線程不能利用多CPU問題
8 S: W. m% M% u  g  }這是Python被人詬病最多的一個缺點。
' C6 ~. u/ P6 j$ k
& r  p0 U% ]4 I4 t二、C /C ++——大多數(shù)中國程序員的第一個語言
C++語言是從C語言發(fā)展過來的，是一門面向對象的語言，它繼承了C語言的優(yōu)勢。很多人都認為 C 和 C ++ 對機器人科學家來說是一個很好的開端。因為大部分的硬件庫使用這些語言，允許實時性能，是非常成熟的編程語言。
; [$ {" e+ W) y' R

C /C ++優(yōu)點：
$ F% V, P; A9 f1 e1．跨平臺性好
C/C++可以潛入任何現(xiàn)代處理器中，幾乎所有的操作系統(tǒng)都支持，跨平臺性非常好。
2．運行效率高
9 V7 u3 Z% O9 w% p2 D4 _7 ~# AC語言體型小巧，簡潔高效并且接近匯編語言，C++功能在C的基礎上增加面向對象的特點，代碼可讀性好，運行效率高。
- t  r: Z6 o$ f2 F3．語言簡潔，編寫風格自由
兼有高級語言與匯編語言的優(yōu)點，語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，能訪問內存地址和位操作等硬件底層操作，生成的目標代碼質量高。

8 U. b9 [# A' k' W3 v3 hC/C++缺點：
5 v% [* g- J* i# s1．無垃圾回收機制
4 y/ \: v: P8 M/ M相對于JAVA來說，沒有垃圾回收機制，容易引發(fā)內存泄露
2．學習較困難
從應用的角度，C語言比其他高級語言較難掌握。也就是說，對用C語言的人，要求對程序設計更熟練一些。
' ?4 p: e) x5 |( S2 h' y% `3．數(shù)據(jù)安全性上有缺陷
C語言的缺點主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的封裝性上，這一點使得C在數(shù)據(jù)的安全性上有很大缺陷，這也是C和C++的一大區(qū)別�！�

/ Z( `! V6 R9 U3 _/ p) ]: Z三、JAVA——世界上使用范圍最廣的語言
JAVA語法規(guī)則和C++類似，從某種意義上來說，JAVA是由C和C++語言轉變而來的。像C＃和MATLAB一樣，JAVA是一種解釋性語言，這意味著它不會被合并到機器語言代碼中。相反，JAVA虛擬機在運行時解釋指令。理論上來說，基于JAVA虛擬機，使用JAVA可以在不同機器上使用類似的代碼。但實際上，這并不普遍使用，有時會導致代碼運行緩慢，但是JAVA編程語言在機器人研究中非常流行。

JAVA優(yōu)點：
1．更易學習
, R# {8 U  s6 a% t+ M1 ^) a由于JAVA語言與C語言和C++語言比較接近，使大多數(shù)程序員學起來更簡單。
2．支持動態(tài)綁定
JAVA語言全面支持動態(tài)綁定，而C++語言只對虛函數(shù)使用動態(tài)綁定。
3．支持Internet應用開發(fā)
0 R4 h5 D0 c" o* s$ Q# l) y  WJAVA語言支持Internet應用的開發(fā)，在基本的JAVA應用編程接口中有一個網(wǎng)絡應用編程接口（JAVA.net），它提供了用于網(wǎng)絡應用編程的類庫，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。
0 R2 x! J9 S: ]7 K4．更安全
3 r9 |, y+ x* L$ S  KJAVA語言提供了一個安全機制以防止惡意代碼的共計，相對來說更安全。
' `3 s' S& S$ |  B5．具有可移植性
/ X0 @/ u0 Y; m* iJAVA語言是可移植的，這種可移植性來源于體系結構中立性，另外，JAVA還嚴格規(guī)定了各個基本數(shù)據(jù)類型的長度。
" f9 N# ]5 N4 T
JAVA缺點：
; j1 n# ?7 B4 {! x: U5 K5 w0 Z1．運行需要安裝JAVA虛擬機
$ l7 ^! g; N6 V% m- w9 }JAVA語言最大的缺點就是運行JAVA程序需要裝JAVA虛擬機，就這一條嚴重的影響了JAVA應用程序的使用，基本看不到JAVA的應用程序。
2．運行成本較高
! X; P/ s& J/ R) j8 F2 o. h另外JAVA程序的運行成本比較高，過去機器配置不夠高的時候，JAVA顯得很慢現(xiàn)在隨著JAVA本身的版本升級和電腦性能的強化這條基本已經(jīng)不是問題了。

四、C＃/.NET——微軟提供的一種限制性編程語言
6 n7 c4 B( J: @4 u$ M! t! F; jC＃/ .NET很大程度上是為微軟機器人工程師工作室提供的，微軟機器人工程師工作室將其作為基本語言。如果使用這個框架，就必須學習 C＃。
6 V! S$ x! f+ D& p6 w. I4 X

C＃/.NET優(yōu)點：
1．強大的.Net Framework托管代碼集合類
8 r+ w, c; }: h& s, R' Z,封裝了大多數(shù)windows上使用的技術組件類, 文件系統(tǒng)，UI界面，數(shù)據(jù)源訪問，網(wǎng)絡訪問，COM互操作(圖形圖像多媒體,WPF圖形系統(tǒng))，沒有的可以通過.net的平臺調用win API函數(shù)來得到。
3 b* d: N# T6 @$ z: U9 W; v- s2．較簡單的語言特性
3 s8 s6 z% P$ V& m- |* M  ^自動內存管理, 單繼承，支持事件、委托、屬性、Linq等一系列讓業(yè)務開發(fā)更簡單的功能。
3．Web應用程序開發(fā)速度快
Web應用程序開發(fā)速度快(.net框架的支持，控件可以拖拉(UI方便編輯和定位)，添加事件(跳轉到控制邏輯層),ADO.net數(shù)據(jù)源訪問, xml 網(wǎng)絡類庫, windows服務)。
4．和語言平臺無關的編譯機制及較快的運行速度
和語言平臺無關的編譯機制，及較快的運行速度(ms不推薦, mono的 Xamarin, Unity還不錯)：編譯成IL中間語言，CLR公共語言運行庫托管代碼，CLR根據(jù)運行時程序需要將IL中間語言用JIT即時編譯方式編譯為內部機器代碼，對編譯好的機器代碼緩存起來，提高了程序速度。
1 `7 T* h/ J2 R( p& c: B- W5．代碼安全性
  Q8 M2 u& u& D% W6 R5 d; `7 Mwindow是基于角色的安全機制，.net提供了基于代碼的安全機制，由于中間語言提供了類型安全性，CLR在運行前檢查代碼，確定是否有需要的安全權限，CLR沒有權限則不能執(zhí)行該代碼。

. I4 b3 `& H" T/ u6 P% RC＃/.NET缺點：
! t! |- a7 e# u) d# ]1.底層和高性能不合適
; G7 D$ [( @2 l不合適做時間性能很高(高速算法)或空間性能很靈活(內存立即釋放)的程序，因為中間語言和編譯過程，比C/C++Native類型的語言會慢一些，內存自動回收難以立即釋放不需要的內存，不采用內聯(lián)函數(shù)和析構函數(shù)(不建議)。
2.Windows平臺以外支持有限
: o: d7 p, G, ymono不夠成熟好用，window以外Java,Python等是很強大和同樣優(yōu)秀的。

五、MATLAB——一種面向數(shù)值計算的高級程序設計語言
* M( B# s4 \6 V# j2 |- w" X! DMATLAB和它的開源親戚（例如Octave）在一些機器人專家中非常有名，是他們負責調查數(shù)據(jù)和創(chuàng)建控制系統(tǒng)常用的語言。還有一個非常有名的MATLAB機器人工具箱。使用MATLAB單獨創(chuàng)建整個機器人系統(tǒng)的人員。如需要分解數(shù)據(jù)，創(chuàng)建高級圖表或執(zhí)行控制系統(tǒng)，那就很可能需要學習MATLAB。

MATLAB優(yōu)點：
1．編程效率高
MATLAB語言為演算紙式科學算法語言，由于它編程簡單，所以編程效率高，易學易懂。
3 J" R: r9 e6 s) g9 d4 p. `2．高效方便的矩陣和數(shù)組運算
) _0 a- |, c5 S& E: x; sMATLAB語言像BASIC、C語言一樣規(guī)定了矩陣的算術運算符、關系運算符、邏輯運算符、條件運算符及賦值運算符，而且這些運算符大部分可以毫無改變的照搬到數(shù)組建的運算中。
& c, Q+ b" I- }/ w9 U2 j1 dMATLAB缺點：
$ P) o, _& M/ h, I2 T6 t1．循環(huán)運算效率低。
- e* i0 Y  t+ uMATLAB中所有的變量均為向量形式，這樣一方面在對向量進行整體的計算時，表現(xiàn)出其他語言難以表現(xiàn)出的高效率，但是對于向量中的單個元素，或是將向量作為單個的循環(huán)變量來處理時，其處理過程相當?shù)膹碗s。
2．封裝性不好。
1 a% b6 W3 |9 ~! R  K一方面，所有的變量均保存在公共工作區(qū)中，任何語句都可以調用。另一方面，作為一個完備的軟件，而不是實現(xiàn)算法的程序，編程人員在使用MATLAB時需要花相當多的時間考慮如何設計用戶界面。
7 X0 `! }+ W0 ^+ Y3 v本文為大家列舉了機器人編程比較熱門的5種語言，但這并不意味著需要全部掌握，對于開發(fā)者來說，發(fā)現(xiàn)一種對自身來說很自然的語言更為重要，且適合你的機器人硬件，使你能快速上手。在這里建議先學習Python，Python是一門相對簡單易懂的語言，有許多有效的庫可供學習，且功能非常強大。
4 N. g9 {8 o) _
+ {+ y& \% P, [% r! N

前景錢

自問自答

KingL

KingL

樓主真厲害

風中不眠的燭火

python感覺不適合新手，只能會用，但不知道為什么，只好轉學c++了?

鄧技師

C++和Python吧。

奔跑run

大大的贊，就一個字

咚咚嚨咚嗆

個人比較喜歡Python

jhon891

樓主真厲害