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[前篇]最好的编程语言(如何不再担忧,爱上代码)
原文:The Best Programming Language (or How to Stop Worrying and Love the Code) by A. Castro-Castilla
每隔一段时间,就会有人觉得是时候再写一篇帖子讲讲什么编程语言最好,某个古老语言有什么强大的特性,或者哪个新语言做对了。现在,轮到我来写了。我终于能说说我对编程语言的看法了。
首先,免责声明:除非你用过30多种语言,而且受过他人写的所有这些语言(或者大部分)的代码的折磨,否则你就称不上是客观的。所以是的,我有偏向,就像讨论这个话题的大多数人一样。实际上我相信,一旦精通多种语言,这个话题就会显得荒诞。给懒得读的人:伟大的语言
我特此在本博客范围内宣布以下语言为伟大语言。
- Assembly:机器的语言。
- C:系统开发的语言。
- Javascript:网络的语言。
- Scheme:轻巧、可嵌入而且极为灵活的语言,可以经编译转化为C和Javascript。
适用的语言
我把这些语言称作适用的语言,不是因为他们最好。他们只是当今最常用的语言,因此适用于生产性软件。当然,你可以略过争议,凭直觉做决定。如果是这样,请看下一节。Ada
我一直对围绕存储安全设计软件这个概念感兴趣。对实时操作系统和各种关键系统中的应用程序而言,这都是个可行的概念。如果你在考虑使用这种语言,你很可能有相当的专业背景,不需要读这个帖子。这种语言是成为高手之后用的语言,而那时候也没有多少选择了。一些Ada代码:
function Best_Shuffle(S: String) return String is T: String(S'Range) := S; Tmp: Character; begin for I in S'Range loop for J in S'Range loop if I /= J and S(I) /= T(J) and S(J) /= T(I) then Tmp := T(I); T(I) := T(J); T(J) := Tmp; end if; end loop; end loop; return T; end Best_Shuffle;
看着就很安全,对吧?:)
Bourne (Again) Shell
我经常想:我真的需要用shell语言写这个Linux脚本吗?真的有必要吗?不用shell写脚本也没关系,因为你迟早得面对面处理这种脚本,然后不禁疑惑在没有stackoverflow.com的裸金属时代,这是怎么写出来的。总之,有合适的书指导,你会发现这种语言只是需要一点修饰(和一致性)。这种语言没什么出色的地方,不会开阔视野、提高效率,业务角度也没有什么可取之处,它只是横行Unix和类Unix的世界。然而不管怎么说,它在系统管理中不可或缺,而且并没有看起来那么差。它有点像Javascript,比起其他语言,需要知道更多的实用规范。我用Unix Shell做什么?
- OSX/Linux/POSIX系统管理
- 任务自动化
- 解锁命令行的强大功能
#!/usr/bin/env sh l="1" while [ "$l" -le 5 ] do m="1" while [ "$m" -le "$l" ] do printf "*" m=`expr "$m" + 1` done echo l=`expr "$l" + 1` done
C
就算你不喜欢C,也不得不尊敬它。它可以说是最伟大的语言之一。它能真正地能编写机器级代码(而不是其模型)。它是UNIX之父,是所有类C语言的鼻祖,是系统开发界的通用语。它久经沙场,经历时间的检验,广泛传播。太多的开发,调试,性能分析工具支持着C的发展,这也减少了它作为语言的缺陷(在我看来,缺陷不多)。这是一个真正实现了其目标的语言:适用于所有处理器的万用汇编语言。今天,它甚至能在最奇怪的体系结构中胜任实际上的汇编语言,与C编译器产生的代码相比,要手写出更好的代码十分困难。因此,C是一个强大的工具,但要掌握好它可不容易。这种语言冷酷无情,你得十分清楚自己在干什么。正因为如此,C语言是教人理解机器的语言。这里面有美妙之处,也有实用的一面:如果没有C语言提供的底层功能,有些事情就没法实现。C语言程序员必须彻底理解自己在干什么,长远来看,这使得他们能产出高度可靠的软件。如果有种语言能影响C语言的神圣地位,那一定是一种很好地支持并发的低级语言,或者是性能如Haskell、风靡如C语言的神一般的语言。
Linux内核中的一些C语言代码
int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, unsigned int last) { int offset; struct pidmap *map, *end; if (last >= PID_MAX_LIMIT) return -1; offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK; map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE]; end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES]; for (; map < end; map++, offset = 0) { if (unlikely(!map->page)) continue; offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset); if (offset < BITS_PER_PAGE) return mk_pid(pid_ns, map, offset); } return -1; }
C++
怪物。它是我接触的第一种语言,直到尝试了许多其他语言后,我才明白它多么严重地影响我的效率,限制我的技术。一些著名的程序员对C++评价甚低,对此我完全赞同。C++像是Bjarne Stoustrup把他能想到的所有的功能都加到C中的成果。掌握C++耗费精力巨大,可能使编程效率降低80%以上。这样想吧:你的大脑容量是X,容量有限,不管你有多少的能力,都应该尽可能为重要的事情留出空间。明智的做法是少在语言本身上用脑力,大部分用来解决问题,编写算法。如果语言复杂,无论你有多聪明,都要在语法和语义上花费更多脑力,而不能专注于用代码实现你的想法。
我认为C++是高难度低收益的典型例子。我同意,用C语言编写大的程序很困难(但依然可能,看Linux内核)。从各方面看Go,Rust和D语言都更好,但事实是C++在世界范围内被广泛应用。
下面是一个优秀C++代码的例子,使用了模板。C++代码中像这样的用户代码段比模板或者类的定义好懂的多。
#include <fstream> #include <string> #include <iostream> int main( int argc , char** argv ) { int linecount = 0; std::string line; std::ifstream infile( argv[ 1 ] ); if( infile ) { while( getline( infile , line ) ) { std::cout << linecount << ": " << line << '\n'; linecount++; } } infile.close(); return 0; }
然后是模板代码,这个例子很简单(但会自然地变得乱七八糟)。
namespace rosettacode { template<typename T> class queue { public: queue(); ~queue(); void push(T const& t); T pop(); bool empty(); private: void drop(); struct node; node* head; node* tail; }; template<typename T> struct queue<T>::node { T data; node* next; node(T const& t): data(t), next(0) {} }; template<typename T> queue<T>::queue(): head(0) { } template<typename T> inline void queue<T>::drop() { node* n = head; head = head->next; delete n; } template<typename T> queue<T>::~queue() { while (!empty()) drop(); } template<typename T> void queue<T>::push(T const& t) { node*& next = head? tail->next : head; next = new node(t); tail = next; } template<typename T> T queue<T>::pop() { T tmp = head->data; drop(); return tmp; } template<typename T> bool queue<T>::empty() { return head == 0; } }
C#
企业语言,为实现在大型机构中的可替换性而着力降低程序员的创造性。面向对象,静态类,冗赘,有大量的库和boilerplate模板,一切都暗示着它身上微软的血统。别误会,这个语言并不差。它只是不诱人,而这正是微软的目标。起码,它与Visual Basic相比有了长足的进步。我在以下情况使用:- Windows下开发
- 游戏开发(好吧,主要是迫于微软,我还是更喜欢老伙计C或者C++)
- 这个语言里出了轰动性事物:Unity3D, Xamarin, .NET, XNA。
using System; using System.Collections.Generic; using System.IO; using System.Linq; class Program { static SortedDictionary<TItem, int> GetFrequencies<TItem>(IEnumerable<TItem> items) { var dictionary = new SortedDictionary<TItem, int>(); foreach (var item in items) { if (dictionary.ContainsKey(item)) { dictionary[item]++; } else { dictionary[item] = 1; } } return dictionary; } static void Main(string[] arguments) { var file = arguments.FirstOrDefault(); if (File.Exists(file)) { var text = File.ReadAllText(file); foreach (var entry in GetFrequencies(text)) { Console.WriteLine("{0}: {1}", entry.Key, entry.Value); } } } }是不是很像Java?
Objective-C
比起C++(和C#),我对Objective-C印象好得多。它的语法不漂亮,但是作为语言我喜欢它。它有一套很好的基于NextStep的库,它是C语言的真正的升华,而且没有扩展到失控、使关键字与其父语言产生歧义。正如我说的,它的代码不太美观并且不容易读懂,尤其是嵌套函数时,但它的美妙在于概念和方法,而不在语法。看这个嵌套调用:char bytes[] = "some data"; NSString *string = [[NSString alloc] initWithBytes:bytes length:9 encoding:NSASCIIStringEncoding];
#import <Foundation/Foundation.h> typedef NSArray *(^SOfN)(id); SOfN s_of_n_creator(int n) { NSMutableArray *sample = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:n]; __block int i = 0; return ^(id item) { i++; if (i <= n) { [sample addObject:item]; } else if (rand() % i < n) { sample[rand() % n] = item; } return sample; }; } int main(int argc, const char *argv[]) { @autoreleasepool { NSCountedSet *bin = [[NSCountedSet alloc] init]; for (int trial = 0; trial < 100000; trial++) { SOfN s_of_n = s_of_n_creator(3); NSArray *sample; for (int i = 0; i < 10; i++) { sample = s_of_n(@(i)); } [bin addObjectsFromArray:sample]; } NSLog(@"%@", bin); } return 0; }
Clojure
作为Scheme程序员,我对Clojure怀有敬意:这是人们所说的现代Lisp,有着独到的特性。我认为Clojure的长处是与Java之间的互操作性和核心语言中的并发功能。它与Scala如同手足,但各有特点:一个是Lisp,一个是面向对象和函数式语言的混合体,Clojure因为括号过多而较为冷门。选择这两种语言中的哪一个进行编程取决于个人风格,因为两者都没有长期而成功的应用程序产出为其提供支撑,这点上它们不及同样基于JVM的Java和PHP。对于任何基于JVM的语言,另一件需要考虑的事情是虚拟机的启动时间,它们处理起小任务来略显笨重。我会在以下情况用Clojure:- 网络编程。网络编程有许多好选择,Clojure族群在这个领域看起来十分活跃。
- 想绕过Java那一套来使用JVM时。这能让程序员既开心又高效。
- 探索性的编程,发展成产品代码的探索。这实际上是Lisp的强项,但Clojure基于Java,有许多开源代码资源。
- 安卓程序开发?安卓程序开发的图形用户借口模式很大程度是基于类继承(这意味着你能将它作为一个插件库使用,而必须遵循某些结构)。这可以实现,但是不像直接用Java继承那样自然。
(defn divides? [k n] (= (rem n k) 0)) (defn prime? [n] (if (< n 2) false (empty? (filter #(divides? % n) (take-while #(<= (* % %) n) (range 2 n))))))
Lisp式的简单队列定义,
(defn make-queue [] (atom [])) (defn enqueue [q x] (swap! q conj x)) (defn dequeue [q] (if (seq @q) (let [x (first @q)] (swap! q subvec 1) x) (throw (IllegalStateException. "Can't pop an empty queue.")))) (defn queue-empty? [q] (empty? @q))
D
我以前喜欢D,D就像是完善版的C++。D1像面向底层的Python,比如Python和C的合体之类的。它棒极了:你能感觉到开发起来多迅速,它专注于算法而不是语言,但并不牺牲底层控制,以备不时之需。D2带有许多C++的复杂性,还带着Andrei Alexandrescu的创新意味。一部分人对此不满意,尽管D2对并发性更加重视。D2不再是一种简洁的语言,但因为有许多未测试的功能,它感觉更像个实验性的语言。我还是喜欢它的,但我认为在C++的高使用率面前,它的功能相形见绌(一旦复杂起来)。另外我认为Go正在吞并D本应获得的市场。就算把D做得更快、功能更酷,Walter和Andrei也没法与Google竞争。你可能正如我一样喜欢D,但它前景并不明朗。还是继续用C++,或者试试Go吧,它的本地并发支持更强大。那么,我会在什么时候用D语言呢?- 从零开始开发一个与C有接口或者是与C++有联系的项目时。不过,你得提前设想好接口。举个例子,如果需要使用C++的GUI库,我不建议使用D。因为这通常以为着要从内部处理C++的继承,那么所有优势都会被抵消。如果需要C++的插件库,就这么做吧:创建对象,使用其函数,但不用模板或是C++的继承。
- 进行底层编程并且需要快速二进制功能时。还是那样,做自己的事情,就像一个独立程序。
- 希望语言能更好地在本地支持并发性时。
uint grayEncode(in uint n) pure nothrow { return n ^ (n >> 1); } uint grayDecode(uint n) pure nothrow { auto p = n; while (n >>= 1) p ^= n; return p; } void main() { import std.stdio; " N N2 enc dec2 dec".writeln; foreach (immutable n; 0 .. 32) { immutable g = n.grayEncode; immutable d = g.grayDecode; writefln("%2d: %5b => %5b => %5b: %2d", n, n, g, d, d); assert(d == n); } }表的最大元素:
[9, 4, 3, 8, 5].reduce!max.writeln;它绝对比C++更简洁,更具表达力,差距不是一点点。
Erlang
这是一个目的明确的语言。Erlang的网页说得很清楚:(……)构建可扩展性强、可用性高的软实时系统。客户遍及电信、银行、电子商务、计算机电话和即时消息等行业。Erlang的运行时系统固有对并发、分布和容错的支持。Erlang经实践证明可靠,而且产出过一些高难度应用程序,例如WhatsApp.代码本身给人功能强大之感,其语法简洁易读。
看一个简单的并发程序代码:
-module(hw). -export([start/0]). start() -> [ spawn(fun() -> say(self(), X) end) || X <- ['Enjoy', 'Rosetta', 'Code'] ], wait(2), ok. say(Pid,Str) -> io:fwrite("~s~n",[Str]), Pid ! done. wait(N) -> receive done -> case N of 0 -> 0; _N -> wait(N-1) end end.
Go
我还没有亲自用过它。但很显然,Google的这一尝试,目的在于创造一种基于C语言、带有C++优点、并发支持比两者都强的语言。它有优于C++的功能,而且简单得多。它没有不安全指针运算,拥有闭包、第一级函数和垃圾回收机制。Go可能是服务器语言的未来。所以,我什么时候会尝试Go呢?- 编写对性能和可靠性要求非常高的服务器应用程序,包括网络应用程序。
- 编写需要底层控制的高并发代码(不然我更喜欢Erlang)。
package main import ( "fmt" "math/rand" "time" ) func main() { words := []string{"Enjoy", "Rosetta", "Code"} rand.Seed(time.Now().UnixNano()) q := make(chan string) for _, w := range words { go func(w string) { time.Sleep(time.Duration(rand.Int63n(1e9))) q <- w }(w) } for i := 0; i < len(words); i++ { fmt.Println(<-q) } }
Haskell
比起这个列表上的其他语言,这种语言像是一种更高级的思考工具。它有一系列无所不能的程序库,还有一群死忠拥护者。可以说这是一种高门槛的语言。我认为,使用它能开拓思路,还能让你接触到编程界最聪明的人。就算不用来写真正的程序,我认为Haskell也很值得学。虽然它是一种相对模糊的语言,但我把它定位为“适用”,因为它在某些方面有实际用处,金融业首当其冲。
Haskell的代码往往非常紧凑,表达力强,尽管有点抽象(因为很多函数是概念上的操作,而不是过程中的一步)。我个人不喜欢它的语法(我认为太多了),但至少它服务于一个目的,不混乱(说你呢Perl!)。这种语言漂亮而连贯,自己看吧:
binarySearch :: Integral a => (a -> Ordering) -> (a, a) -> Maybe a binarySearch p (low,high) | high < low = Nothing | otherwise = let mid = (low + high) `div` 2 in case p mid of LT -> binarySearch p (low, mid-1) GT -> binarySearch p (mid+1, high) EQ -> Just mid
后篇将于明天发布,敬请期待
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