冒号课堂

第一课 开班导言

课前导读

第一课为整个课堂学习的内容和风格定调，并围绕三个问题进行展开：要成为一个优秀的程序员，最需要学习什么知识？领会什么思想？具备什么精神？

本课共分五节——

1.开班发言

2.首轮提问

3.语言选择

4.初识范式

5.软件技术
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1.1开班发言——程序员的四层境界

授人以鱼不如授人以渔                                                               ——古语

关键词：程序员,知识,思想,精神

摘要：对程序员的一些忠告和建议
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"fG|%N r?0  ？提问

• 软件开发者的成长需要经历有哪些阶段？
• 要想在IT业中生存与发展，传统的学习方式是否够用？
• 优秀程序员应该具备哪些素质？

：讲解

 冒号开了个程序员提高班，今天迎来了首期学员，他们是问号、句号、逗号、引号和叹号，皆为IT业的新兵。望着台下洋溢着青春与渴望的脸庞，冒号开始了他的开班发言——

大家好！先自我介绍一下，本人姓冒名号字解之。诸位不必叫我老师，就叫老冒好了。比在座各位痴长几岁，“老”是担得的，“师”却不敢妄言。在下编程多年，自觉小有所成，不敢专藏，特开此班与众共享。虽系一家之言、一孔之见，若能抛砖引玉，又何惧方家之哂？疏谬之处，还望海涵斧正，不致自误误人。

客套已毕，言归正传。本班主要采取讨论的形式，只要是软件开发中值得讨论的，但凡本人力之所及，均可共同探讨。

本班的宗旨是：学会不如会学，会学不如会用，会用不如被用。对于一个软件开发者来说，这意味着四个阶段：

学会（知其所然）——掌握一些具体编程知识的初级程序员

会学（知所以然）——能快速而深刻地理解技术并举一反三的程序员

会用（人为我用）——能将所学灵活运用到实际编程设计之中的高级程序员

被用（我为人用）——能设计出广为人用的应用程序（application）、库（library）、工具包（toolkit）、框架（framework）等的系统分析员和架构师

至于被用的更高层次，如发明出主流的设计模式、算法、语言乃至理论等，则可称得上计算机专家了。本班的目的，正是为各位向更高阶段的提升助一臂之力。

大家可能都习惯了在小学、中学和大学里的课堂，那里的知识大多是系统而完备且貌似终极的，那里的学习大多是单向而被动的。但习惯并不意味着享受，更多的是因为别无选择。你们曾被引入一座座知识殿堂，被告知它们如何美轮美奂、巧夺天工，尽管很多时候你们或不以为然、或不解其妙，但还是不得不记下每一处被指点的细微结构。很少有人带你们看看当初为建造这些殿堂而打下的地基、搭设的脚手架，哪怕只是上漆前的模样也好，更遑论一瞻数易其稿的设计图纸了。那些与殿堂相比显得有些原始、甚至丑陋的东西，被有意无意地挡在视线之外。可没有那些，你们将来如何为这些宫殿添砖加瓦，又如何另起楼阁呢？

中国学生恐怕是世界上最擅长考试、最习惯考试、也最厌倦考试的群体了。你们告别了学生生涯，踏上了职业之旅。首先我要恭喜你们，脱离苦海了！同时也要悲告你们，掉进火坑了！危言耸听吗？如果你选择了做程序员，你时时都得学习，没有手把手教你的老师，没有指定的教科书和参考书，有的是层出不穷令人眼花缭乱的新概念、新技术、新问题，好不容易学到一些皮毛，有的已成明日黄花。你时时都得考试，每提交一段代码就是上交一份答卷，你不知道什么时候、什么人会批改，直到——开发组同事发现你的代码难以看懂，系统分析员指出你的程序不符合规范，测试工程师检验到你的软件有缺陷，客户抱怨你的产品太慢太难用，最后老板倒可能告诉你一个好消息：明天起放长假！

其实，又有哪行哪业的人不需要学习和考试呢？IT业只是相对更激烈、更富挑战性而已。在这个瞬息万变、适者生存的时代，如果还沿用封闭、被动的学习方式，恐有淘汰之虞。有鉴于此，本班的风格与你们习惯的课堂有所不同：这里的知识不一定是系统或完备的，但一定是生动鲜活的。如果知识是水，我们要挖掘最先涌动的泉眼，还要探究最终流淌的曲线；如果知识是火，我们要捕捉起初点燃的火花，还要前瞻未来绵延的轨迹。这里的问题不一定是预设的，结论不一定是终极的，甚至不一定是正确的，但一定是有的放矢、发人深思的。由此决定了这里的学习方式将是开放多元、双向互动的。

越是喧嚣的世界，越需要宁静的思考，让躁动的心灵得以平息，让蕴藏的灵性得以释放。学习编程没有速成之法、没有必杀之技、没有锦囊秘笈、没有终南捷径，只有思考、实践、再思考、再实践。中国的IT界乃至整个学术界过于浮躁和急功近利了，既盲从又自大，缺乏务实精神、研究精神、合作精神、批判精神和自省精神。如果一个程序员沾染这种风气，哪怕有再好的学习方法和学习能力，他都注定与“优秀”绝缘。这就是本班极力倡导并将贯穿始终的理念——知识之上是思想，思想之上是精神。

我的开场白到此为止，现在把话语权交给你们，大家自由发问吧。

。总结

• 软件开发者的成长阶段：学会?会学?会用?被用。

这是一个从“知其所然”到“知所以然”、从“人为我用”到“我为人用”的历程。

• 传统的学习方式大多有如下特征：

封闭——系统完备的终极式知识

单向——师教生学的单向式传输知识

被动——师命生从的被动式接受知识

静态——注重知识的现状，而不是起源、历程和未来发展

继续沿袭这种学习方式，是很难在竞争日趋激烈、技术日新月异的IT业中求生存、谋发展的。开放多元、双向互动的现代课堂乃大势所趋。

• “知识之上是思想，思想之上是精神。”

一个优秀的程序员，除了要迅速掌握知识、善于领悟思想外，还必须具备务实精神、研究精神、合作精神、批判精神和自省精神。

1.2首轮提问——什么语言好？

敬畏老师莫如敬畏真理                                                               ——题记

关键词：计算机语言,程序语言

摘要：讨论流行的计算机语言ITPUB个人空间,MR9Z r
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ok/UoYo0  ？提问

• 谁是你真正的老师？
• 程序员是吃青春饭的吗？
• 计算机语言这么多，到底学哪个好？

：讲解

众人面面相觑，一阵沉默后开始窃窃私语，显然有些不太习惯这种教学方式——笔记本上还没写两个字呢，老师就把球给踢回来了。

冒号也不说话，只是微笑地望着大家。

还是问号打破僵局，开始发问：“老师——”

冒号扬手打断他：“请不要管我叫老师，真正的老师是你自己。本班的一个特色是：师生角色模糊，大家自主学习，相互启发，教学相长。”

“老冒——”问号顿了顿，全班哄堂大笑，“学软件开发，当然得先学语言，计算机语言这么多，到底哪个好，或者说学哪个好？”

冒号笑道：“这个问题很典型，很实在，也很初级。”

问号被“初级”这个字眼刺得面上一红。

“如果信奉流行的就是好的，那么也许可以给你一个参考答案。”冒号转身在黑板上写下一串清单­——

Java(20.72%)C(15.38%)C++(10.72%)VB(10.49%)PHP(9.24%)Python(5.01%)

Perl(4.84%)C#(4.33%)JavaScript(3.13%)Delphi(3.06%)Ruby(2.76%)D(1.27%)

“根据TIOBE^[1]截至2008年9月份的统计结果，选出以上流行度超过1％的12种程序语言。从中可以看出，它们的总占有率超过90％，应该算得上是当今主流语言的代表。尽管有人置疑TIOBE排名的权威性和合理性，但这份名单应该还是八九不离十的。”

引号很疑惑：“怎么可能那么流行的ASP和JSP都不在其中呢？”

“对啊，”逗号附和着，“还有HTML和XML怎么不算呢？”

冒号解释道：“ASP、JSP和PHP是动态网页最流行的三种解决方案。动态网页的实现方式很多，但它们采取的几乎是同样的方式——在静态网页中植入一些能在服务器端运行的代码。在ASP和JSP中，这些代码并不涉及新的语言，故称之为模板、框架或脚本环境更合适些。PHP则不同，本身是一种新的程序语言，并且除了应用于服务端外，还能编写命令行脚本和桌面应用程序。至于HTML和XML，还有XHTML、WML等，均为SGML（Standard Generalized Markup Language）的子集，属于标记语言（Markup Language）。与通常意义上的程序语言有所不同，它们是处理的对象而不是处理的主体。可以说它们更接近数据格式标准，正如CSV和JSON一样。当然也不绝对，XSLT是一种特殊的XML，但却包含变量定义和处理逻辑，更学术地说，它是图灵完备的（Turing-complete）^[2]，应当属于程序语言。”

问号杀了个回马枪：“那CSS、RSS算是程序语言吗？”

冒号从容作答：“与XSLT类似，CSS是一种样式语言（Stylesheet Language），但不是以XML的形式出现。它将传统的HTML中的样式逻辑提炼出来，大大丰富和简化了HTML。不过它没有执行指令或运算，更谈不上图灵完备，因此不属程序语言。至于RSS，只是一种用XML来描述的数据交换规范，甚至连语言都算不上。”

叹号也插了进来：“近来网络开发语言AJAX特别火，难道不算程序语言吗？”

冒号摇头道：“的确有不少人以为AJAX是一门语言，但如果知道AJAX是AsynchronousJavaScript.AndXML的简称，便知其谬矣。事实上，它是综合了JavaScript、XML、HTML、CSS等多种语言的一种网络应用技术。”

“就算这些不是程序语言，那也是计算机语言或者与语言密切相关的技术，该学的还是得学。”句号想起问号开始问的是计算机语言，老冒有偷换概念之嫌。

“不错，”冒号点点头，“不仅要学语言，还要熟悉相应的开发环境和开发工具等等，当然最重要的是学习其中的思想。”

“唉，学完这些头发都白了，程序员可是吃青春饭的。”叹号叹息道。

冒号扫视了一下，说道：“现在班上每个人都尊口已开，这是一个很好的开始。开放言论才能解放思想，思想解放了才能产生灵感和激情。缺乏灵感和激情的程序员，学习起来吃力，工作起来辛苦，最后就会感慨这是吃青春饭的职业。”

叹号不好意思地挠了挠头。

逗号接言：“灵感嘛，偶尔也许能闪一下，激情可就难喽！

冒号注视着他，一字一顿地说：“没有激情作氧气，灵感的火花注定转瞬即灭。”ITPUB个人空间 a8s_:bNc(e

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，插语

[1] TIOBE（http://www.tiobe.com）是一家评估编程语言流行度的权威机构，每月公布一次编程语言排行榜。

[2]一个能计算出每个图灵可计算函数（Turing-computable function）的计算系统被称为图灵完备的。一个语言是图灵完备的，意味着该语言的计算能力与一个通用图灵机（Universal Turing Machine）相当，这也是现代计算机语言所能拥有的最高能力。

P_1i!f2|0 。总结

• 本班倡导自主学习、相互启发，真正的老师不是别人，正是自己。
• 当今主流语言的代表：Java，C，C++，VB，PHP，Python，Perl，C#，JavaScript，Delphi，Ruby和D。
• “程序员是吃青春饭的职业”出自那些缺乏灵感和激情的人之口。

1.3语言选择——合适的就是好的

尺有所短，寸有所长                                                               ——《楚辞》

关键词：计算机语言,低级语言,高级语言,中级语言

摘要：简要回顾计算机语言

  ？提问

• 语言好坏的标准是什么？
• 计算机语言的发展经历了哪几个阶段？
• 第四代语言和第五代语言与前三代语言相比，有什么不同？
• 什么是低级语言和高级语言？各自的特点与应用范围是什么？
• 为什么称C语言为中级语言？

 ：讲解

问号觉得自己的问题并未解决，追问：“这么多种语言，仅凭流行度就能分出主次优劣吗？”

“流行度当然不是唯一的指标。”冒号答道，“语言的主次优劣因人而异，答案在你们自己身上。还是刚才那句话，真正的老师就是你自己。”

期待的目光如风中之烛般开始黯淡。

冒号又道：“评书里名师授艺时，常常要徒弟自己挑选称手的兵器。威武的刀，灵活的枪，飘逸的剑，浑厚的棍，粗犷的斧，霸道的锤，诡异的鞭，无不谙合武者的个性。评判语言优劣，如同争论兵器高下，倘若撇开使用的主体和对象，皆为空泛之谈。”

句号若有所悟：“所以好的语言就是适合编程者和解决对象的语言。”

“非常正确！”冒号赞许道，“这就是问号同学要的答案。”

引号并不满足：“可我记得评书里经常描述高手的一句话­：十八般兵器样样精通。”

冒号一笑：“兵器虽多，其理相通，高手精通多种兵器何足为奇？但如果让赵云使锤，李元霸使枪，武力恐怕还是要大打折扣吧？”

逗号依然困惑：“我们如何判断一种语言是否适合自己，是否适合解决对象呢？”

冒号看出大家共同的疑惑，不紧不慢地说：“要想从中选择，自然先得了解，不然怎知兵器称不称手、合不合用？现在进入正题，我们先对计算机语言作个简要的回顾。”

大伙均想，总算要挠着痒处了。

“计算机语言按其发展历程通常分为五代。”冒号说完，在黑板上写下——

第一代语言（1GL）：机器语言

第二代语言（2GL）：汇编语言——IA-32 Assembly，SPARC Assembly等

第三代语言（3GL）：高级语言——Fortran，Pascal，C，Java，VB等

第四代语言（4GL）：面向问题语言­——SQL，SAS，SPSS等

第五代语言（5GL）：人工智能语言——Prolog，Mercury，OPS5等

“谁能简要地谈谈这段历史？”冒号又开始踢回传球了。

 “最新的两代语言我不是特别熟悉，就说一下前几代吧。”一阵沉默后，引号终于毛遂自荐，“计算机语言是人用来指挥计算机的语言，而计算机只懂一种语言——由0和1组成的机器语言（machine language）。最初人们直接用这种语言下达指令，可它们实在太难记忆和阅读了，开发和维护起来既费时又易错，严重桎梏了程序员的生产力。后来人们发明了汇编语言（assembly language），用接近英语单词的助记码（mnemonic code）来代替0、1串，由助手——汇编器（assembler）将其转化为机器语言。这些助手很称职，但有两个缺点：一是毫无主见，基本上只会一一对应地翻译，程序员必须不厌其烦地交代每一个细节；二是不知变通，换种机器就傻眼了。于是人们陆续引进了各种高级语言（high-level programming language），同时启用更得力的助手——编译器（compiler）和解释器（interpreter）。这些助手除了能理解更简洁更抽象的高级语言外，还能因地制宜地对一些指令进行优化处理。程序员的劳动力得以极大的解放，生产效率得以大幅的提升。直到现在，高级语言还是最主要的开发语言，包括前面提到的十二种最流行的语言。”

引号发言甫毕，冒号立即献上溢美之词：“精彩！精当！一气呵成！看看，你还怀疑自己不够格作老师吗？”

一种晕眩感向引号袭来。

冒号继续引号的讲述：“从机器语言到汇编语言、再到高级语言的演变，堪比从徒步行走到乘自行车、再到乘汽车的变革，越来越省时、省力、省心。循此方向，第四代语言更专注业务逻辑和问题领域。程序员主要负责分析和描述问题，不再花大量时间去考虑具体的算法和逻辑。事实上，最初提出第四代语言的概念，就是希望非专业程序员都能做应用开发。”

逗号心下一惊：“那我等岂不是要失业了？”

冒号宽慰道：“倒不用太担心。正如引号所说的，语言越来越高级，背后靠的是越来越能干的助手。这些助手本身就是软件，还是需要专业程序员开发的。更何况，这种理想的全面实现依然任重而道远。”

问号百思莫解：“第四代语言到第五代语言的发展路线似乎不够清晰，在逻辑上如何解释呢？”

冒号作出解答：“第四代语言虽然足够强大，但过于局限某些特定领域，基本上属于领域特定语言^[1]（Domain Specific Language，简称DSL），而不是我们所熟悉的通用编程语言（General-Purpose Programming Language，简称GPPL）。专门用于数据库操作的SQL、用于统计分析的SAS和SPSS、用于科学计算的Mathematica都是典型的第四代语言。然而一个系统往往横跨多个领域，如果每个领域使用不同的语言，并且不同领域的语言在概念和方法上也不统一，必然会给集成和整合带来的困难。第五代语言在保持第三代语言的通用性的前提下，继承了第四代语言的优点，即重在目标而非过程、重在描述而非实现。如果把这种优点用在汽车上，那么下一代的交通工具也许是无人驾驶的智能汽车。只要输入目的地，它会自动通过GPS寻找最佳路径，自动根据路况变速转向，一直驶到终点。”

叹号身形微颤：“坐这种车我可不放心。”

冒号一撇嘴：“这当然只是一种假想。同样地，第五代语言号称人工智能语言，虽然雄心勃勃，试图让机器理解人类的自然语言，并且具备人类的思维能力，但目前看来这一目标还显得遥不可及。”

句号很赞同：“是啊，超级计算机虽然可以战胜国际象棋的世界冠军，但在围棋上弱智得很。”

冒号提纲挈领：“也有人简单地将前两代语言统称为低级语言，其他的统称为高级语言。语言从低级到高级，离机器语言更远，离人类语言更近，因而更易读写、调试和维护，安全性、通用性和可移植性更强，开发效率更高，更加抽象和宏观；但同时运行速度和效率下降，用法和功能上局限性更大。如果拿兵器作比，高级语言好比长兵器，威力强大却难免滞重，长于大型应用，可谓‘一寸长，一寸强’；低级语言好比短兵器，轻便灵活却难免风险，长于底层应用，可谓‘一寸短，一寸险’。”

大伙心里话，敢情来这儿不是学编程，是学武术的。

叹号说道：“我看还是高级语言好，现在谁还学低级语言啊？”

冒号纠正道：“低级语言并不低级，只是随着高级语言的出现，计算机硬件性能的提高，渐渐有些边缘化了。虽然几乎没有人再用机器语言编程了，汇编语言仍有其用武之地。常见的有：包括嵌入式系统在内的系统开发，如操作系统、编译器、驱动程序、无线通讯、DSP、PDA、GPS等；其他对资源、性能、速度和效率极为敏感的软件开发；以信息安全、软件维护与破解等为目的的逆向工程等等。即使你不打算从事系统开发，也不想作红客、黑客或骇客，掌握汇编语言对你深入了解计算机内部运行机制、调试软件和改进程序中某些关键代码的算法也是有帮助的。”

引号提出：“好像有些书上把C语言称为中级语言。”

冒号答道：“这是因为C兼具高级语言和低级语言的特征。一方面它提供了高层抽象和可移植性，使程序员更多地专注问题逻辑而不是机器逻辑；另一方面它也提供诸如指针、位字段（bitfield）等工具进行底层操作，甚至可直接内嵌汇编代码。C语言既简洁灵活又高效强大，是迄今为止最具影响力的语言。几乎所有的操作系统和大多数高级语言都用它来实现，C家族的语言C、C++、Java、C#、D、Objective C等占据主流语言的半壁江山。如果再拿兵器作比，C语言就是一把剑，轻灵飘逸、锐利快捷。一名武将无论擅用什么兵器，往往都会腰悬宝剑。不会C的程序员正如不会使剑的武将，无论如何都是一种缺憾。相比之下，汇编语言就像小刀匕首，而机器语言则近乎赤手空拳了。”

句号灵光一闪：“我明白了——西门吹雪的西来一剑，那是C语言；李寻欢的小李飞刀，那是汇编语言；陆小凤的灵犀一指，那是机器语言。”

大家会心地笑了。

逗号冷不防冒出一句：“我会跆拳道哦！”

句号一乐：“哈哈，等你打赢了陆小凤，就封你为机器语言。”

冒号也笑言：“这位是古龙的粉丝吧？武侠小说里的侠客多轻功高绝且喜单打独斗，故使用轻、短兵器居多；而历史小说里的战将多骑马进行大规模作战，故除了佩剑外，使用重、长兵器居多。这就是前面提到的，中低级语言更适合中小型或底层应用，高级语言更适合大型应用。”

众人活跃起来，开始议论纷纷。冒号放耳听去，净是些古龙金庸、三国水浒里的人物情节，暗想：通俗小说到底比计算机编程吸引人啊。
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[1]领域特定语言，简称DSL。它区别于通用语言，一般用于特定的问题领域，多属于第四代语言。比如SQL是专门针对数据库的语言，LaTeX是专门用于排版的语言，正则表达式（regular expression）是专门处理字符匹配的语言。
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 。总结

• 评判语言优劣，不能离开使用语言的主体和对象。好的语言就是适合编程者和解决对象的语言。
• 计算机语言按其发展历程分为五代，依次为：机器语言、汇编语言、高级语言、面向问题语言和人工智能语言。通常，前两代统称为低级语言，后面的统称为高级语言。
• 第四代语言和第五代语言与前三代语言最大的不同在于：重目标轻过程、重描述轻实现。
• C兼具高级语言和低级语言的特征，因此也被称为中级语言。
• 计算机语言从低级发展到高级，渐渐远离机器，靠近人类，以牺牲部分性能和效率为代价，换来更高的开发效率和可维护性。中低级语言更适合中小型或底层应用，高级语言更适合大型应用。