陈小速：一名职业技术学院计算机技术与应用专业的学生，他梦想成为一名程序员。

吴进：一所重点大学软件工程专业大三学生，编程经验丰富。

阅读本文需要一些基础知识，可以先温习一下历史文章：小速学编程：CPU的结构、指令与程序初探

没有学习能力差这回事

“吴大哥，我又来啦。” 陈小速在一个月之后，又过来找吴进了。这一次陈小速随身带着笔和精装记事本，他要将自己的学习体会都记下来，回去好好温习。

吴进热情地邀着陈小速，来到了学校东面的大草坪上。两人席地而坐，此时正值下午，暖融融的阳光洒向大地，令人心旷神怡。

“小速，最近学习什么新内容了吗？” 吴进关切地问着。

“除了那些基础课，专业方面的还是讲计算机系统导论那些内容。老师说我们的学习能力一般，所以进度放得比较慢。但我自从听了吴大哥的讲解之后，觉得挺好理解的呀。” 陈小速自顾自地说着。

“根本就没有学习能力差这回事！” 吴进皱着眉头急促地说。他的表情和语气都让陈小速有些吃惊。

可能意识到自己有些失态，吴进缓和了一下情绪，说：“可能你们老师的本意是好的，想让大家都跟得上。但这么说其实是不合适的。尽管你们高考确实是没有发挥好，但不能因此就给自己贴上一个不会读书的标签了。”

吴进顿了一下，继续说：“计算机科学虽然看起来是高科技，但它的核心理念和基本原理都是很简单的。就像小速你现在这样，并没有感觉到这是多么高深的东西。从我们交流时的反馈就可以看得出来，你掌握这些知识和你以前的考试成绩有关系吗？”

“没有。” 陈小速很诚实地回答。

“所以，我也希望你回去以后能多和同学们交流。不仅是专业知识上的，还有学习认知上的。99%的正常人，智商相差都不会太大，天才只是极个别。关键还在于学习的方法和专注度上，小速你觉得呢？”

“要说以前，我真的会认为是自己脑子笨，不会读书。但跟着吴大哥学习之后，我能体会到你说的意思。解决问题，就是要抓住它的本质去下手。这样才会快而且好。”

“非常正确。” 吴进欣慰地笑着。

机器语言

“那吴大哥，我现在就想开始学编程了，我应该怎么下手？” 陈小速打开记事本，热切地望着吴进。

“先把你的笔记本合上。” 吴进笑着下了命令。陈小速依令而行，他知道吴进要通过闲聊的方式，以浅显的语言把一些核心的知识说明白。

“上回我们讲到，CPU是怎么工作的，你也知道程序是由一条条指令构成的，对吧？” 吴进一边问着，陈小速一边点头表示明白。

“那么问题来了，CPU最终能识别的指令是二进制形式的。这里先解释一下，二进制就是只由0和1两个数字构成的数字体系。我们以后会详细讲解计算机的数字系统，包括八进制、十六进制。你只要知道，一条指令表示出来，就是一串长长的、只包含0和1两个数字的字符。这种的就叫机器语言。”

陈小速听到这里不禁心中啧啧称奇，他也在脑子里记下了“二进制”这个术语，回去他要好好学习一下。

说到这里，吴进忽然笑了起来，“其实最早的程序员们真的就是写只有0和1两个数字表示的代码，而且还是在一卷长长的纸带上打孔。”

“这叫穿孔纸带，老师倒是有讲过，我终于知道这是干啥的了。” 陈小速长吁了一口气，忽然问：“那如果有一个孔打错了怎么办？”

“只能重新打啦。” 吴进耸了耸肩说，两个人都因此笑了起来。

汇编语言

“好啦，小速你肯定也发现了，如果要以这样的方式来开发程序，估计这个世界上没几个人愿意干程序员了。怎么办？” 吴进开始发问了。

“我记得上次吴大哥给我看过一段指令代码的，那个好像还好理解一些。” 陈小速回忆着，他翻开记事本，从里面找了出来。

 load 寄存器1 a;  将数字a从内存中复制到寄存器1中 load 寄存器2 b;  将数字b从内存中复制到寄存器2中 add 寄存器1 寄存器2； 将寄存器1和寄存器2的内存相加，结果保存在寄存器1中 store 寄存器1 主内存； 将寄存器1的内存写到主内存中

看着陈小速笔记本中的内容，吴进赞许地点了点头，说：“对，你看只要学过几年英语的人，都能知道这几个单词的意思。load就是装载，add就是相加，store就是把一个东西给到另一个，对吧？”

“是啊、是啊，这些指令的意思我上回就已经明白了。” 陈小速回答着。

“那这种形式的编程语言就被称之为汇编语言。英文名称是Assembly Language，它含有把一堆零件组装成一体的意思，是不是挺形象的？”

“还真的是，那汇编语言和机器语言的语句，其实是一一对应的是吗？就是说汇编语言只是把看起来无意义的0和1序列，变成了可以理解的语句了？”

“你的理解很正确。” 吴进为陈小速的主动思考而感到开心，没想到陈小速紧接着又提出了下一个问题。

“我还记得上回吴大哥说，这种汇编语言写起来很费事，开发一个程序效率很低，是吗？”

“对的，所以后来就有了高级语言。”

高级语言

“高级语言？是说这种编程语言，比机器语言和汇编语言更厉害的意思吗？” 陈小速充满了好奇。

“这倒不是，” 吴进笑了起来，“高级这个词其实我觉得并不完全准确，可能用高层会更合适。这里对编程语言的划分，其实依据的是它距离CPU的远近。” 吴进开始了细致的讲解。

机器语言，它是CPU可以直接执行的，离CPU算是最近的。而汇编语言，已经包含了自然语言的英文单词，就需要经过一次翻译，将汇编语句翻译成对应的机器语言。因此汇编算是在机器语言之上了。

但因为机器语言与汇编语言在编程时，要从CPU的角度来思考程序的编写，因此也被称为低级语言。后来，计算机科学家们为了提高工作效率，发明了更贴近自然语言的编程语言，这一类的都被称为高级语言。

例如上节示例中所展示的汇编级加法运算，用大多数高级语言都支持的语法写出来，就是下面这样。

 c = a + b;

看到这里，陈小速频频颔首，说：“这样看起来确实简单的多。吴大哥，我们下学期会开C语言课，这就是一种高级语言吧？”

“对，C语言的历史可悠久了，而且它的生命力还十分蓬勃。大多数的操作系统底层实现用的都是C语言。现在十分热门的物联网IOT应用里，就大量使用到了它。从编程模式上说，C属于过程式语言，在它之后还有面向对象编程语言，例如C++，java等。”

“呀，好想现在就开始学起C语言啊。” 陈小速感叹着。

“这个你还真别着急，记得我说过的吧，一定要先把基础打牢了。在此之前你还有许多理论要学习，不过不用担心，我会一步一步告诉你的。” 吴进温和地告诫他。

编译与解释

“我现在有一个问题要问你了，就是c = a + b这样的语句，它最终是如何让CPU去执行的？” 吴进问道。

“应该也是翻译，就像汇编翻译成机器语言。那么高级语言是不是也先翻译成汇编语言呢？” 陈小速的回答让吴进都有些惊喜。

“你进步得很快啊，小速。” 吴进由衷地赞叹了一句，这倒让陈小速不好意思起来了。

“你的理解很到位，高级语言的翻译方式有两种，一种是编译型，一种是解释型。” 吴进开始详细说明。

C语言就是一种典型的编译型语言，它会将程序语句先进行预处理，然后经过编译、汇编、链接过程，最后得到一个可执行程序。这个程序包含的，就是CPU可以直接执行的二进制指令。

解释型语言不用产生可执行文件，程序代码放在解释器中就可以运行。这个解释器看起来就像一个软CPU，它会负责将文本代码实时转换成机器指令，最终交给硬件CPU去执行。

说到这里，陈小速的问题就出来了，他问：“吴大哥，我发现一个问题啊。就是编译型语言是一步到位的，它产出的直接就是机器指令。而解释型每次运行都要做翻译，那么效率不是很低吗？那还有存在的意义吗？”

“这是一个很好的问题，下面我就说明一下为什么。” 吴进已经不再惊讶于陈小速的接受能力了，他又开始了讲解。

程序最终的运行取决于它使用的CPU，而这个世界上CPU的类型有许多种，每一种它的指令集都是有差别的。例如在Intel X86架构下编译出来的程序，放到arm体系的CPU上去，就无法执行。

对于编译型语言来说，那就必须为不同的硬件体系，分别编译出可执行程序来。这样就会增加很多额外的工作，而解释型语言则很好地解决了这个问题。

对于解释型语言来说，代码只需要编写一次，然后在任何平台上都可以交由解释器去执行。而且执行结果也都能保持一致，不会受到硬件指令差异的影响。

当然，缺点也正如陈小速所说，执行效率肯定是远不如编译型语言的。于是，一种改进的方案又出现了，那就是java语言所采用的，先把程序文本编译成中间码形式，然后再将中间码分发到各个平台上去运行。

这样，中间码被执行的效率又会高于解释型，虽然还是多了一步编译过程，但也只需要编译一次而已。不像C语言那样，每个平台都要编译一次。

结语

“啊，了解，明白，原来如此。” 陈小速连连感叹着，“我听同学说过java语言，他们说如果要想找工作，只用学好java就可以了，是这样吗？”

“真不是这样，” 吴进很明确地提出了自己的看法，“这个世界上的编程语言有千百万，每一种都有自己的设计哲学和应用场合。这还是要回到计算机科学本身来说，一定要将基本理论弄明白。这样你就完全不必拘泥于一种特定的语言，任何语言你经过短期的学习，抓住了它的根本，就可以很快上手用到工作中了。

“例如现在人工智能领域，使用python的占比就很大；在后台服务，使用go语言的越来越流行；而前端又是javascript的天下。”

“你说的这些有的听过，有的都没听过呢。” 陈小速看了看笔记本，还是放弃了全部记下来的念头。

“所以呀，小速你现在真不用着急。就踏实把下一步走好，比方说计算机的数字系统，二进制、十六进制这些，这可是计算机说话的方式，你要跟它对话，不得先弄明白么？” 吴进幽默地说。

“吴大哥说得对，我先回去预习一下，下次过来跟你请教！”