为什么C、C++和LISP在嵌入式设备和机器人中如此普遍？

Question

看起来，嵌入式设备和机器人最常用的软件语言是C、C++和LISP。那为什么最近的新语言没有在这些应用中占据一席之地呢？

比如说，Erlang似乎特别适合机器人应用，因为它让并发编程变得更简单，还可以热更新代码。Python也看起来很有用，至少因为它支持多种编程风格。我甚至对Java没有进入通用机器人编程感到惊讶。

我想有人会说，“一些新语言是解释型的，而不是编译型的”——这意味着编译型语言运行得更快，消耗的计算资源更少。在现在这个时代，我们可以把Java虚拟机放到手机或者SunSpot上，这种说法还成立吗？（而且LISP不也是解释型的吗？）

Answer 1

因为嵌入式设备通常资源有限，所以不太适合使用像自动垃圾回收这样的奢侈功能。C/C++让你可以在比较底层的地方工作，编程时更接近机器，这样可以写出在这些设备上非常需要的高效代码。

还有一个高层语言，比如Java和.NET，不太适合的地方就是实时操作。你不能因为垃圾回收器在最糟糕的时刻突然启动而导致程序卡住。

Answer 2

• 正如其他人已经提到的，C和C++之所以被广泛使用，是因为它们属于低级语言。C语言受欢迎的另一个原因是几乎每种计算机架构都有针对它的C编译器。这对很多人来说已经足够了，所以大家通常不太会去花力气支持其他语言。这就有点像说C语言受欢迎是因为它受欢迎，但这就是现实。

• LISP的变种在机器人领域也很受欢迎，部分原因是LISP在人工智能研究中历史悠久。人工智能是机器人技术的一个主要关注点，因此很多东西都从这个领域延续过来。

• LISP已经存在很久了——根据维基百科，它的起源可以追溯到1958年。它的历史比大多数其他高级语言都要长，这有两个重要的影响：1）LISP在它常用的领域比其他高级语言更为扎根；2）LISP的解释器已经被开发出来，可以在各种资源有限的硬件上运行（见下一个要点）。

• 对于LISP的变种来说，开发解释器比许多其他高级语言要简单得多，而且它们可以做到相对高效。例如，Scheme是一种概念上和CPU负担上都很容易解析的语言。

要理解为什么其他语言在嵌入式编程中没有强大的立足点，只需反向考虑C、C++和LISP为何能在这个领域占据重要位置的原因。

• 它们在这个领域本身并不流行，因此没有人去支持它们。

• 它们没有被前几代人使用过，所以新手们没有被教导去使用它们。

• 它们在这个领域的历史不多，代表着未知。未知是令人害怕的（而且很难）。

• 它们对有限的硬件要求较高。

注意：当我提到有限的硬件时，我指的是：很多嵌入式工作仍然涉及到256字节到32千字节的RAM的系统。拥有128兆字节RAM的智能手机并不算是有限系统。

Answer 3

我曾经用Java做过一个机器人。结果它在运行的时候直接撞上了墙。

如果你要让一些程序在后台运行，而你又不能随时去管理它们（比如在Linux系统上），那么这些程序必须知道要给一些高优先级的任务让路，比如运动控制。所以你要么自己用像C这样的底层语言来处理，要么就使用实时操作系统（RTOS）。