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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。9 g5 d: H3 r0 F) _
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。+ C, I& T {+ L: U/ Z2 {& n: t
$ D* Q9 w# K# k& ]7 B7 Q" D( K一、Python——一种动态的、面向对象的脚本语言& V. l& K" k" G# ?, G
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：
3 T, g4 f8 D1 L: m( E1．更易入门
1 M6 ?' N( |% k+ PPython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。2 a0 a. W$ g2 w& ?+ ~
2．高级语言
4 C% T6 X3 { ]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
. z0 r, ?. L( X3 `7 |3．可移植性
: J6 v+ k m4 E8 l7 {" `$ U! w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
4 x8 {/ C7 i( f& s8 t5 E4．可扩展性
/ E. I1 ^1 g8 m% k8 h# ~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。+ u: V$ |, Q/ g: F/ u
M' Y& D& h/ F% j7 L
Python缺点：3 W# b0 K1 n) [8 }' u3 c
1．运行速度慢
) z- K5 @" `+ h( s" lPython的运行速度相比C语言确实慢很多，跟JAVA相比也要慢一些。
: {) [* \( S/ d3 Q/ i9 X0 U6 I2．线程不能利用多CPU问题
3 E3 v8 t+ r9 J7 {这是Python被人诟病最多的一个缺点。3 P) L' e: ~- F( J3 R4 B# d
5 T9 ]: ?$ ]( h5 _; _8 c! l
二、C /C ++——大多数中国程序员的第一个语言0 \" P& H" y, D
C++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。
) q$ G q W$ V% F/ FC /C ++优点：# c) o1 v2 n9 d6 Y
1．跨平台性好2 h: l: S* h) W8 G
C/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。6 I0 R) N/ r1 y. D- Y# q- A D, V
2．运行效率高0 T P9 ]) V( {
C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。
. X, f8 d; ^5 @# d3．语言简洁，编写风格自由
+ [0 O- O& }9 t! d+ 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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C/C++缺点：
8 E# H0 o+ ?, y5 b; f1．无垃圾回收机制
; {9 V n, @( q7 e7 E. Z9 |相对于JAVA来说，没有垃圾回收机制，容易引发内存泄露1 e. Y+ |5 c- a& J. x# S- A0 ?. B
2．学习较困难" Z2 A: u7 Q& m) c/ [
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。: x& T) t# V$ `
3．数据安全性上有缺陷* l: m2 Z. ]: Z/ m+ g& h$ B
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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三、JAVA——世界上使用范围最广的语言( O+ X& t6 v' ~7 K( w Q
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。+ o0 c& R4 I0 [
JAVA优点：0 _5 [( |1 y$ m% `, {* _
1．更易学习1 d6 L3 H. c# m2 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。& X* \+ r9 u2 ]8 A, R0 Q D+ A
2．支持动态绑定3 w: D8 m" D/ p5 `4 W! e
JAVA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。
$ x/ H+ h- e7 q5 q, Y3．支持Internet应用开发; j' h7 ~* I9 p! J$ L4 a5 C T
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。
3 s; u- z( R: L7 c X) o9 P7 \4．更安全
4 h& D6 B1 O& s* ]$ gJAVA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。+ v- _) g* V6 ^9 y9 E
5．具有可移植性
& ?7 b& @% N( {+ O& sJAVA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。4 C6 z3 ]5 ]' z- \5 h, U1 \
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JAVA缺点：
& E3 Q5 \ W) i1．运行需要安装JAVA虚拟机
/ f: `( b0 c, s( R6 A5 aJAVA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。 W3 D2 D" ?: O4 ^; q+ z
2．运行成本较高, N+ T: T1 I3 ?- }" t z
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。6 S% }9 P; b) p4 _2 X
/ ~' S2 L1 c3 ]' i四、C＃/.NET——微软提供的一种限制性编程语言" w# c5 W, e( I9 `
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＃。; a: A; O# S+ \2 l3 F
C＃/.NET优点：
. l, M( M6 n- D% _8 E! `, ~1．强大的.Net Framework托管代码集合类) {9 |" N. @9 m& h& K
,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。1 `1 Z3 V9 B! L+ H
2．较简单的语言特性
0 Y1 @# Q7 g5 Z2 W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。
) T# |* S5 k) P1 g+ W- D- r* L3．Web应用程序开发速度快# p0 @6 o6 f1 t$ D2 c
Web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)。6 b8 F; l5 ?3 U# p
4．和语言平台无关的编译机制及较快的运行速度
/ c7 P& Y- a7 C# F0 I ?3 S/ H0 F% V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。
/ K$ {- @$ C% C( V' _* |" i5．代码安全性
9 d5 W& Y, i; Wwindow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。9 F# y5 Y. A' e& F
( K# R I% I9 c8 t( X0 kC＃/.NET缺点：
& l# I% x- C6 F' h& x5 ?' N, Z1.底层和高性能不合适
+ E* e# \- ?4 T( Y: y5 F' W6 W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)。
& Z/ N/ N. Y$ ~# B" k& T2.Windows平台以外支持有限
9 [9 }4 b* @, t% p' [8 p' p) V: Xmono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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五、MATLAB——一种面向数值计算的高级程序设计语言' T' n% V9 N; D# O$ A& I6 a
MATLAB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。2 }0 `, b! _& v% a
MATLAB优点：
6 p& q3 h- _ v8 q/ K0 t$ T, N! a1．编程效率高
6 y1 ~# }# V/ ?4 p0 uMATLAB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。& k: @; g1 ?! O z, B1 {
2．高效方便的矩阵和数组运算" `8 g, m- T) P* l% H1 s
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。: c, s; {$ H4 u) i7 R; S& j- H7 F
MATLAB缺点：
2 s9 m( I* K1 ]7 s! d! Q8 ?1．循环运算效率低。
1 m: g% W6 H' R3 u s3 [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。
# w7 n9 E$ C% e. c1 a5 M0 g& a2．封装性不好。) p }/ M* |3 I7 K* ?
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。
6 k3 P) }- [. w8 ^9 ]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
