嵌入式系統(tǒng)是現(xiàn)代科技不可或缺的一部分。它們存在于家用電器、汽車、住宅、醫(yī)院、商店等各個(gè)領(lǐng)域。它們與我們的社會緊密相連。選擇合適的語言來構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)對于成功至關(guān)重要。那么，2025 年最佳的嵌入式編程語言有哪些呢？

今天我們將討論這些語言：C、C++、Rust、Python 和生成式 AI 提示；以及它們在當(dāng)今的現(xiàn)代系統(tǒng)中的使用方式。

資料來源：TIOBE 指數(shù)追蹤了整個(gè)軟件行業(yè)中各種編程語言的流行度。Java、C 和 C+ 歷來最受歡迎。

C語言最佳嵌入式編程語言的基石根據(jù)行業(yè)調(diào)查，C 語言支撐著全球超過 60% 的嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目。盡管在過去 20 年里，C 語言的使用率每年下降約 1%，但它仍然是最優(yōu)秀的嵌入式編程語言之一。盡管 C++ 等其他語言試圖取代 C 語言，但至少在未來二十年內(nèi)，掌握 C 語言都不會錯(cuò)。

C 語言憑借其底層控制和極低的開銷，依然是最重要的嵌入式編程語言。雖然 C++ 和 Rust 曾試圖在這些方面追趕 C 語言，但最終還是未能如愿。

雖然我們可能認(rèn)為世界是由 Arm Cortex-M 處理器驅(qū)動的，但仍然有許多 8 位和 16 位應(yīng)用程序。這些資源受限的設(shè)備（例如牙刷和溫度控制器）仍在使用 C 語言，因?yàn)樗亲钣行А⒆罡咝У恼Z言。

此外，C 語言在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中積累了 50 年的寶貴代碼、技術(shù)和智慧。你不可能因?yàn)橐环N新語言的出現(xiàn)而一夜之間就把這些都拋棄。無論我們喜歡與否，C 語言在可預(yù)見的未來都將占據(jù)主導(dǎo)地位，所以如果你還不了解它，文章底部準(zhǔn)備了一份C語言學(xué)習(xí)資料，快去領(lǐng)取了解吧！

C++最佳嵌入式編程語言中的現(xiàn)代解決方案

盡管 C 語言仍然是嵌入式系統(tǒng)的支柱，但 C++ 已迅速成為眾多開發(fā)人員首選的現(xiàn)代解決方案。憑借其強(qiáng)大的功能和適應(yīng)性，C++ 在超過 20% 的嵌入式項(xiàng)目中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。值得注意的是，近 40% 的汽車嵌入式軟件依賴于 C++，這彰顯了其在注重精度和可靠性的行業(yè)中的重要性。

C++的優(yōu)勢？

C++ 在 C 語言的基礎(chǔ)上引入了面向?qū)ο缶幊?，簡化了可擴(kuò)展且可維護(hù)系統(tǒng)的開發(fā)。通過將底層硬件控制與高層抽象相結(jié)合，C++ 實(shí)現(xiàn)了靈活性和效率之間的完美平衡。

C++ 在 C 語言的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，引入了類、模板和智能指針等現(xiàn)代特性，使代碼更加模塊化、可重用且更易于維護(hù)。與 C 不同的是，C++ 還支持面向?qū)ο缶幊毯投鄳B(tài)性等高級抽象，使開發(fā)人員能夠在不犧牲性能的情況下創(chuàng)建可擴(kuò)展的系統(tǒng)。

此外，C++ 在汽車應(yīng)用中的廣泛應(yīng)用證明了其能夠滿足嚴(yán)格的安全性、性能和可靠性要求。憑借其豐富的功能集和廣泛的行業(yè)采用，C++ 是現(xiàn)代嵌入式開發(fā)最實(shí)用的語言之一。

每個(gè)嵌入式開發(fā)人員都應(yīng)該了解 C++。這幾乎已經(jīng)成為求職的必備技能。如果你還不了解 C++，我推薦你參加我的 “遷移到 C++”研討會，你可以在嵌入式軟件學(xué)院找到它！

Rust最安全的嵌入式編程語言Rust 為嵌入式開發(fā)者提供了激動人心的現(xiàn)代編程實(shí)踐與無與倫比的安全保障的完美結(jié)合。然而，盡管 Rust 潛力巨大，但它仍然是嵌入式領(lǐng)域采用率和支持率最低的語言之一。不過，這種情況正在迅速改變。隨著生態(tài)系統(tǒng)的擴(kuò)展和工具的成熟，Rust 的采用率可能會加速增長——每年可能增長 1-2%，甚至更快。政府和社會對更安全系統(tǒng)的推動只會進(jìn)一步增強(qiáng)這一勢頭。

Rust 為何如此出色？

Rust 專注于內(nèi)存安全和性能，這兩者是嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。與其他語言不同，Rust 能夠主動預(yù)防常見的編程錯(cuò)誤，例如空指針引用和緩沖區(qū)溢出，這使得它對于可靠性至關(guān)重要的應(yīng)用程序而言不可或缺。

Python最通用的最佳嵌入式編程語言Python 憑借其無與倫比的易用性和龐大的庫生態(tài)系統(tǒng)，成為嵌入式開發(fā)人員最通用的語言之一。雖然傳統(tǒng)上它并非嵌入式系統(tǒng)的主要組成部分，但它在物聯(lián)網(wǎng)和人工智能應(yīng)用中日益增長的作用正在迅速改變這一格局。越來越多的工程師選擇 Python，因?yàn)樗軌蚣涌扉_發(fā)周期，并彌合高級編程與硬件交互之間的差距。

Python 日益重要的作用

Python 在原型設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中表現(xiàn)出色，因?yàn)檫@些應(yīng)用對速度和靈活性至關(guān)重要。它的簡潔性使開發(fā)人員能夠快速迭代設(shè)計(jì)和測試想法，而無需受制于復(fù)雜的語法。像 MicroPython 這樣的庫使得 Python 能夠在功能受限的設(shè)備上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)與硬件的無縫交互，同時(shí)保留 Python 標(biāo)志性的高效性。

Python 將嵌入式系統(tǒng)與人工智能連接起來的能力使其真正脫穎而出。借助 TensorFlow Lite、PyTorch 和 sci-kit-learn 等 AI 庫，Python 使開發(fā)人員即使在資源有限的設(shè)備上也能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。對于渴望將 AI 集成到嵌入式項(xiàng)目中的工程師來說，Python 是一個(gè)寶貴的工具。

開發(fā)人員已經(jīng)使用 Python 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并在從家庭自動化到工業(yè)監(jiān)控等各個(gè)行業(yè)創(chuàng)建智能應(yīng)用程序。例如，基于 Python 的人工智能模型可以預(yù)測物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)需求，從而節(jié)省時(shí)間和成本，同時(shí)提高可靠性。

生成式人工智能提示 一種新型嵌入式語言

為什么生成式人工智能屬于最佳嵌入式編程語言列表？

生成式人工智能與開發(fā)人員協(xié)同工作，將簡單的指令轉(zhuǎn)化為針對特定嵌入式系統(tǒng)定制的全功能代碼。通過解釋自然語言命令，這些工具可以快速生成樣板代碼、提出改進(jìn)建議或調(diào)試復(fù)雜的例程。這種充當(dāng)編碼助手的能力彌合了高級設(shè)計(jì)思維與嵌入式編程技術(shù)復(fù)雜性之間的差距，有效地使生成式人工智能成為嵌入式領(lǐng)域的“元語言”。

為什么生成式人工智能屬于嵌入式編程領(lǐng)域？

生成式人工智能為嵌入式開發(fā)人員提供了顯著的優(yōu)勢：

• 效率：自動執(zhí)行生成樣板代碼等重復(fù)性任務(wù)，節(jié)省寶貴的開發(fā)時(shí)間。
• 學(xué)習(xí)輔助：針對小眾嵌入式挑戰(zhàn)提供按需幫助，例如配置 RTOS 或優(yōu)化低功耗模式。
• 原型生成：通過精細(xì)的提示生成多種設(shè)計(jì)變體，實(shí)現(xiàn)快速迭代。
• 調(diào)試和優(yōu)化：分析代碼效率低下、識別錯(cuò)誤并針對嵌入式約束提出定制的優(yōu)化建議。

這些優(yōu)勢使生成式人工智能成為現(xiàn)代嵌入式工程的重要工具。

最后的想法目前最適合工程師的嵌入式編程語言是什么？最優(yōu)秀的嵌入式編程語言——C、C++、Rust、Python 和生成式 AI Prompts——為工程師提供了在快速發(fā)展的領(lǐng)域取得成功所需的基本工具。此外，每種語言都具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以滿足嵌入式開發(fā)的特定方面。具體來說，每種語言都有其獨(dú)特的用途：

• C用于基礎(chǔ)控制和最小開銷。
• C++適用于可擴(kuò)展和面向?qū)ο蟮捻?xiàng)目。
• Rust適用于安全關(guān)鍵型系統(tǒng)。
• Python用于原型設(shè)計(jì)和 AI 驅(qū)動的解決方案。
• 生成式 AI 提示可加速開發(fā)生命周期。

為了保持競爭力，嵌入式工程師應(yīng)該掌握多種語言，并在每種語言最擅長的領(lǐng)域發(fā)揮其作用。