姓名：刘欢 学号：19020100155 学院：电子工程学院 班级：1902012
原文转自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/294255155
【嵌牛导读】我们常见的对于底层编程的语言是C和C++，嵌入式既包含了底层的学习开发，也存在硬件的编程应用，为了更好的学习嵌入式，我们首先需要掌握嵌入式的编程语言。
【嵌牛鼻子】嵌入式 编程语言
【嵌牛提问】嵌入式应该适用什么编程语言呢？
【嵌牛正文】
嵌入式开发几乎离不开C/C++，虽然在一些嵌入式linux的开发场景可以选python、java，不过也需要BSP和SDK的支持，像操作系统移植、驱动开发几乎就是C的天下，最近有传闻rust也能开发linux内核模块了，但距离大规模使用看上去还很远，C++因为提供了比C更现代的面向对象和模板等特性，并且有大量开源代码库，在嵌入式linux领域也有大量的使用。如果是单片机开发，不管是裸机还是RTOS，C基本就是不二选择了，这么多年下来，不管是互联网资源还是各大公司的技术积累，C和C++都是最多的，总而言之呢，所以作为一个嵌入式软件工程师，这就是必备技能。
某种程度上来说，编程语言也体现了嵌入式开发的一些特点，很多时候我们需要面向硬件编程，这个面向硬件有两层含义。
第一是说需要了解硬件特性，然后通过编程来访问硬件，例如通过读写寄存器完成对外设的控制，简单如GPIO，复杂一些像Ethernet控制器，除了了解硬件的操作逻辑，也需要了解引脚、电平、IO复用、、硬件缓存、DMA这些概念。
第二是说硬件资源带来的限制，这是由于嵌入式产品通常针对具体系统，涉及的技术约束大概有计算能力，IO接口，内存，体积，功耗，等方面的约束，在这些约束下进行技术选型和系统设计，很多时候硬件选单片机，ARM，PowerPC，软件使用裸机，RTOS或经过裁剪的linux是比较合适的选择，就是合适，我们也可以用牛刀杀鸡，但是没必要。
从面向硬件这个角度出发，就要求编程语言首先能够方便的访问硬件，同时又足够有效率，不因语言本身占过多资源，这个时候需要虚拟机或解释器的语言就不太合适，而C/C++通过指针（地址）访问硬件的操作最自然不过，也可以做到较少的资源消耗。
C/C++作为系统级的开发语言，虽然强大但也难以驾驭，比如说堆上内存的管理留给了开发人员，相比go这样带内存回收机制的语言虽然效率更好，也更容易出bug，稍不留神就会崩溃给你看，以至于为了解决这个问题，像航天、汽车电子等比较注重安全的行业，在编程规范里干脆不允许使用malloc和free。
不动态分配内存还可以做到，但不用指针就几乎不行了，可以说指针是C/C++暴露出来的，最不安全的点，例如你明明定义了一个char类型的变量（在栈上面分配了内存），我们仍然可以用一个其他类型的指针（int或函数指针）通过强转指到这个地址，编译完全没有问题，只有在运行时问题才会暴露，没错，有指针存在就是这么不安全。
如果说编程规范是一个应用层面的补丁，那么C++就是在语言层面的一个补丁，首先为了解决指针问题，C++提出了引用。引用是个别名，更具体的说是变量，也就是一块有名字的内存的别名，因此必须在定义的时候初始化，我们也可以认为引用最大的作用，是把地址这个东西屏蔽掉了，因此我们没有办法像使用指针一样去随意读取甚至篡改数据。但是C++和C又是完全兼容的，这是一个历史特点，指针还是存在的，在C++11之后，更鼓励的是使用shared_ptr等一众智能指针，为的就是解决裸指针的问题，其本质是使用栈内存自动回收的机制，把程序员从内存管理的机制里解放出来。
这么看上去，嵌入式开发对技能要求还蛮高的，对一些造轮子的开发人员来说也确实是这样，既要懂硬件也要精通软件，但这样的开发人员并不占大多数，毕竟轮子造出来是要复用的嘛，大部分嵌入式工程师其实接触更多的还是业务，能熟悉业务并且在项目里摸爬滚打一段时间，做到能胜任工作还是没问题的。
近几年自动驾驶、智能制造、物联网等话题的火热，也让市场上嵌入式的需求居高不下，这当然是好事，新的领域带来更多的工作机会，同时也让嵌入式开发有了新的特点，例如需要处理的数据更多，有更多需要联网的场景，对开发人员来说也就意味着更好的硬件规格和更复杂的软件，也许以后会催生出其他的选择，但就目前来说C和C++还是嵌入式的首选。
