【编程】编程思想

什么是编程思想？答案可能很复杂，但也可以很简单。一句话来讲，就是用计算机来解决人们实际问题的思维方式，即编程思想。

学习编程语言的最终目的，就是希望用计算机来解决实际问题。那么，学习计算机该如何入手？很多初学者，尤其是非计算机专业的人，都会犯难。面对如此多的编程语言（比如C、C++、Ja va、C#……）和种类繁多的应用技术（比如Windows编程、Linux编程、数据库、网络编程……），确实让人眼花缭乱，摸不着头脑。这篇文章就来聊聊学习计算机的步骤和编程思想的发展脉络。

一：认识计算机

计算机的发展大家多少有所了解，这里就不多费口舌。目前，我们用的CPU只能识别0和1——这是现状（如果你能发明另一种机器，能够识别更多符号，那绝对支持你，并由衷希望你能有所成就）。这个阶段最具代表性的书籍就是《计算机组成原理》。这门课的精髓在于两点：第一，计算机由哪些部分组成，各有什么作用，少一个部件会有什么后果。虽然当初对这本书看得不是很透，但看完后至少知道了：电脑只要有个CPU、主板、内存就能点亮；加个软驱，就能运行DOS系统；再加个光驱、硬盘，就能把Windows系统放到硬盘上跑起来。第二，CPU是如何工作的？CPU做了哪些事情？为什么只能认识0和1？CPU的寻址方式是什么？对CPU了解不深，这里就不班门弄斧了。但有一点需要知道：CPU的基础计算只有三个——与、或、非。正是这三个逻辑门，实现了现在所有的计算机程序计算。

二：过程性的编程思想

计算机只能认识0和1，但人不能只用0和1来写程序。为了方便写程序，出现了0和1的第一层抽象标记——汇编语言。汇编里的那些标记是直接对应硬件的，硬件生产厂商都有明确的指令说明书，这些汇编标记可以被硬件直接识别。比如CPU，生产厂家会有寄存器的标识（如ax, bx, cx），操作指令标识（mov）等。驱动方面的编程大多会用到这些东西。学习汇编的核心在于：你需要认识到汇编是一种过程性的编程语言，而目前的CPU只能执行过程性的程序，任何高级语言都必须转换成过程性的编程语言后才能交给CPU执行。在汇编里主要有三个操作：比较、跳转（goto）、过程调用（call）。为什么说它是过程性的编程思想？值得好好体会一下。不妨写几个算法的程序（用到比较、跳转、过程调用），再来看汇编程序的特点，相信你会有所感悟。值得一提的是，如果你对操作系统感兴趣，也可以了解一下什么是保护模式。

三：结构性的编程思想

随着人们解决的问题越来越复杂，汇编程序显然束缚了计算机软件的发展。于是，编程思想发生了一场革命性的变化——结构性的编程方法出现了。在结构性编程思想的语言中，C语言首当其冲。C语言里有几个能体现结构化思想的地方：分支（if）、循环（while, for）、结构体（struct）。只要会用这三个，就能写出结构化的程序，但不一定了解什么是结构化的编程方法。什么叫做结构化？为什么说goto会破坏程序的结构化？结构体有什么作用？你能说出结构体的哪些好处？这些都是值得认真体会的地方。别人给的定义不见得全面，还是自己理解更靠得住。结构化编程里最具代表性的书籍就是《数据结构》，具体哪本书比较好就不清楚了，好像都差不多，只要是用C写的就行。C语言的《数据结构》专门讲怎么用结构性的编程思想来解决实际算法问题。看完某些章节，然后自己找个问题，用程序去实现它。多写一些程序，会很有帮助。如果第一遍看得很模糊，不妨先放一放，过一段时间再看，可能会有豁然开朗的感觉。另外需要说明的是，并不是所有时候结构化编程都好。某些时候，结构化编程反而会让程序更繁杂（比如结构化编程希望函数只能有一个入口、一个出口，然而有时一个出口会使程序看起来更繁杂）。

四：面向对象的编程思想

现在该说说面向对象编程了，这也是目前用得最多的编程思想。什么是面向对象？它和结构性的思想有什么不同？从程序语法上看，面向对象比结构性程序多了两个特性：

结构体成员的私有化。在结构化程序里，结构体的成员都是公有的。而在面向对象中，结构体改称为类，成员分为公有和私有两个部分。就这一点不同，就产生了接口的概念——接口不就是类成员的公有部分吗？（刚开始接触面向对象时，以为只有定义成interface的才叫接口，现在想想很好笑。）

类的继承。因为出现了继承，才出现了多态。而正是因为多态，才出现了诸如隐藏、虚函数等等概念。多态的出现，能够让同一组数据，在不同的阶段，用同一种表达方式，执行不同的操作。如果把这个领悟到了，你会感叹一句：原来程序是可以这么写的。

以上两点的变化，使得编程思想随之发生了巨大转变——它让程序更适合人的思维方法来编写。面向对象的编程语言就很多了，可谓五花八门：C++、Ja va、C#……这三种语言，从使用体验来看，各有特点。都说C++和Ja va有很大不同，而Ja va和C#却非常相似，你知道为什么吗？最根本区别就在于垃圾收集器。因为Ja va里有垃圾自动收集功能，所以Ja va不能和C兼容，也不能使用指针。在C++中，值类型和引用类型是可以自己定义的——如果对象被定义为值类型，当编辑器自动把对象收集走之后，有时自己会一无所知；如果定义为引用类型，又必须记得释放掉，否则会引起内存泄漏。在Ja va和C#里就不一样，自定义的类初始得到的对象只能是引用类型，而且有垃圾收集器帮你回收，所以不会出现内存泄漏的问题。C#比Ja va后出来，Ja va具有的特性C#基本上都有，而且还具有一些Ja va所没有的特性（但C#目前不能在Linux上运行）。当然，这里不是说哪个语言好、哪个语言坏，它们都是实现面向对象编程的工具。你也可以用C或者汇编写一门支持面向对象的语言出来（如果你想做，绝对支持，为中国的软件事业贡献一份力量，免得总说什么什么语言都是外国人发明的），只要它能够实现数据封装、成员私有化和继承就行。在面向对象编程里，代表性书籍就要属《设计模式》了。不过设计模式这个东西，不是看书就能看懂的，硬套那些模式不一定有好处。只有设计做多了，才能有所领悟，自己总结，总结多了就会发现和书上的东西不谋而合，甚至可能比书上总结得更好。

好了，目前编程思想的发展就到这一步了。将来的编程思想会是什么样子，也不得而知。希望有志之士能够发明一种新的编程思想，推动软件业的发展，让中国也来引领一下世界软件的发展潮流。如果你是初学者，可以按照上面的顺序来学习计算机，希望在每个环节中能掌握重点。相信一年之后，你就会有所感悟。

大家都希望学的东西可以用来赚钱，而往往能快速用来赚钱的都是一些应用技术，像Windows编程、Linux编程、Web开发等等。掌握了其中一门技能，就可以谋得一个职位，可能还能拿到不错的薪水。然而，如果你掌握了编程思想，那么那些应用技术将一通百通——因为应用技术往往是对特定函数（通俗一点就是调用API）的调用，这些东西到专门的网站上查手册就一目了然。掌握了编程思想，你将不再局限于某个特定的编程技术，而是对整个软件系统有了全局把握，研究的不再是编程技术，而是协议和规范。

大家在学习初期看书，最好不要看电子书，而是买纸质书（电子书用来当词典查阅一下还是不错的）。因为电子书看一会儿眼睛就花，容易让人烦躁，无法静下心来体会书里的内容。一本书、一支笔、一个草稿本，是最佳的学习状态。遇到不懂的地方到技术论坛里讨论一下还是不错的，里面一般性的问题能够找得到答案。学习计算机需要达到一种状态：任何时候脑海里都会隐约思考——对计算机里某种原理的理解，或者寻找某种问题的算法。有时一个新想法的闪现会让自己兴奋不已。如果你表现出这种状况，说明你对计算机有着浓厚的兴趣。

最后补充一点，就是中国的一句老话：“尽信书，不如无书”。编程的学习还是需要有一点批判的精神和创造的精神。对于某些东西不要过早下定论，或许你某一个智慧的闪光，将为计算机开辟出一个新的发展方向。