編程語(yǔ)言的優(yōu)劣，一直眾說(shuō)紛紜。倘若編程語(yǔ)言的創(chuàng)造者們相聚一起共談自己所設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，是否又會(huì)掀起一番“腥風(fēng)血雨”？

其實(shí)就在近日，Python 創(chuàng)始人 Guido van Rossum、Java 創(chuàng)始人 James Gosling、C# 創(chuàng)始人 Anders Hejlsberg、Perl 創(chuàng)始人 Larry Wall 四位技術(shù)大拿相聚西雅圖，共同探討編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)與未來(lái)發(fā)展。

4月初，在Puget Sound Programming Python（簡(jiǎn)稱(chēng)PuPPy）舉辦的第一屆年度慈善活動(dòng)中，四位傳奇的編程語(yǔ)言創(chuàng)始人聚集在一起就編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)的過(guò)去和未來(lái)展開(kāi)了熱烈的討論。此次活動(dòng)旨在為面向所有人的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育（Computer Science For All，美國(guó)前總統(tǒng)奧巴馬當(dāng)年年初提出的新計(jì)劃，旨在美國(guó)教育體系中普及計(jì)算機(jī)科學(xué)）籌集資金。

與會(huì)的小組成員包括以下流行編程語(yǔ)言的創(chuàng)始人：

Guido van Rossum：Python的創(chuàng)始人；

James Gosling：Java編程語(yǔ)言的創(chuàng)始人兼首席設(shè)計(jì)師；

Anders Hejlsberg：Turbo Pascal的原作者，他也致力于C#和TypeScript的開(kāi)發(fā)；

Larry Wall：Perl的創(chuàng)始人。

此次討論會(huì)由Carol Willing主持，目前她是Jupyter項(xiàng)目的指導(dǎo)委員會(huì)成員和開(kāi)發(fā)人員。她還是首屆Python指導(dǎo)委員會(huì)成員，Python軟件基金會(huì)研究員和前任主任。

編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)的關(guān)鍵原則

小組成員提出的第一個(gè)問(wèn)題是：“編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)的原理是什么？”

Guido van Rossum認(rèn)為：

編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)與J·K·羅琳撰寫(xiě)她的哈利波特系列叢書(shū)的方式非常相似。

他解釋說(shuō)，J·K·羅琳是一個(gè)天才，她在第一本哈利波特書(shū)中提到的一些細(xì)節(jié)與第六和第七本書(shū)中重要的情節(jié)相呼應(yīng)。

在解釋這與編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)之間的關(guān)系時(shí)，他表示：“在編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)中亦是如此，我們需要做到首尾呼應(yīng)。”在設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言時(shí)，首先我們會(huì)承諾某些細(xì)節(jié)，例如我們想要使用的關(guān)鍵字，我們想要遵循的編碼風(fēng)格等等。但是，無(wú)論我們做了何種決定，都必須堅(jiān)持到底，將來(lái)我們需要像J·K·羅琳一樣，找到使用這些細(xì)節(jié)的新方式。

他補(bǔ)充說(shuō)道：“一方面，在設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言的工作中，最開(kāi)始你要做出一系列的選擇，為你的故事發(fā)展埋下伏筆。另一方面，設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言的藝術(shù)在于，你需要不斷回顧你的故事，并展開(kāi)奇思妙想，以你始料未及的方式推進(jìn)故事發(fā)展?！?/p>

當(dāng)談?wù)摰絁ames Gosling創(chuàng)建Java的過(guò)程，以及他所遵循的設(shè)計(jì)原則時(shí)，他只是淡淡地說(shuō)：“Java的出現(xiàn)并不像個(gè)人熱愛(ài)的項(xiàng)目那樣。其實(shí)我們只是想試著建立一個(gè)原型?！碑?dāng)時(shí)，James Gosling和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一個(gè)涉及嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的項(xiàng)目。為此，他們與許多為嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建軟件的開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行了交談，并了解了他們的工作流程。

該項(xiàng)目大約有十幾個(gè)人，Gosling負(fù)責(zé)從編程語(yǔ)言的角度來(lái)盡量簡(jiǎn)化項(xiàng)目。他補(bǔ)充說(shuō)：“最初我們只想做比C更好的東西，但是后來(lái)就失去了控制，最終項(xiàng)目的其余部分只是提供了素材?！彼摇癑ava”從該項(xiàng)目中活了下來(lái)?；旧显摼幊陶Z(yǔ)言就是為了解決身居數(shù)據(jù)中心之外的人的問(wèn)題，這些人常常為網(wǎng)絡(luò)、安全性和可靠性等問(wèn)題困擾。

Larry Wall覺(jué)得自己更像“語(yǔ)言學(xué)家”，而不是計(jì)算機(jī)科學(xué)家。他想創(chuàng)造一種更接近自然語(yǔ)言的編程語(yǔ)言。他舉了一個(gè)例子：“就好像我們不必讓每個(gè)人都走進(jìn)大學(xué)校園才能決定他們各自的去向，我們可以觀察人們想去哪里，然后設(shè)置通向這些地方的捷徑?！盤(pán)erl創(chuàng)建背后的一項(xiàng)基本原則是通過(guò)API提供一切功能。這種編程語(yǔ)言的目標(biāo)不僅是建立一種優(yōu)秀的文本處理語(yǔ)言，而且也想成為一種膠水語(yǔ)言。

Wall進(jìn)一步說(shuō)，雖然在90年代Perl非常穩(wěn)定，但也確實(shí)存在一些問(wèn)題。因此，2000年的時(shí)候，Perl團(tuán)隊(duì)決定打破一切，并提出了一套全新的設(shè)計(jì)原則。而且，他們還根據(jù)這些原則，重新設(shè)計(jì)出了Perl 6。其中一些原則做出了正確的選擇——保守地使用括號(hào)，否則算上Unicode的括號(hào)也不夠用；無(wú)需蹩腳地重新發(fā)明面向?qū)ο蟮鹊取?/p>

他補(bǔ)充說(shuō)，

“大量的重新設(shè)計(jì)就像是說(shuō)，我們?cè)撚媚母又我磺?？新的設(shè)計(jì)是面向?qū)ο蟮膯?？是在詞法作用域內(nèi)重新設(shè)計(jì)，還是在更大的范圍內(nèi)？每片信息的正確的支柱是什么？如果我們根本沒(méi)有支柱的話(huà)，該如何創(chuàng)建？”

Anders Hejlsberg表示，他遵循了他所接觸過(guò)的所有編程語(yǔ)言的共同原則，即“做某件事情的方法只有一種。”他認(rèn)為，如果開(kāi)發(fā)人員有四種不同的方法，那么最終很有可能會(huì)選擇錯(cuò)誤的道路，而且要過(guò)很久才能在開(kāi)發(fā)中意識(shí)到這個(gè)錯(cuò)誤。根據(jù)Hejlsberg的說(shuō)法，這就是為什么開(kāi)發(fā)人員總是會(huì)創(chuàng)建一種名為“簡(jiǎn)單的復(fù)雜”的東西，也就是說(shuō)拿到一些復(fù)雜的東西后，通過(guò)簡(jiǎn)單的打包來(lái)掩蓋復(fù)雜性。

與Guido van Rossum的觀點(diǎn)相似，他進(jìn)一步補(bǔ)充說(shuō)，在設(shè)計(jì)一種編程語(yǔ)言的時(shí)候，無(wú)論你做出怎樣的決定，都必須堅(jiān)持到底。在設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言的時(shí)候，你需要謹(jǐn)慎地決定“不”將哪些東西引入到這種編程語(yǔ)言中。通常，人們會(huì)向你提出他們的建議，但你無(wú)法真正改變編程語(yǔ)言的本質(zhì)。雖然你無(wú)法真正改變語(yǔ)言的基本性質(zhì)，但是你可以進(jìn)行擴(kuò)展?；旧夏阌袃蓚€(gè)選擇：要么堅(jiān)持語(yǔ)言的本質(zhì)，要么開(kāi)發(fā)一個(gè)新的編程語(yǔ)言。

編程語(yǔ)言的類(lèi)型系統(tǒng)

在談?wù)摰絇ython決定類(lèi)型的方法時(shí)，Guido van Rossum分享了Python首次推出時(shí)的一個(gè)故事。起初，int不是一個(gè)類(lèi)，實(shí)際上它是一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)。后來(lái)，Guido意識(shí)到這是一個(gè)錯(cuò)誤。“我們有很多這樣的功能，我們意識(shí)到我們犯了一個(gè)錯(cuò)誤，我們向用戶(hù)提供了與內(nèi)置對(duì)象類(lèi)型不同的類(lèi)?！?/p>

于是，Python團(tuán)隊(duì)決定重新構(gòu)建Python的整個(gè)類(lèi)型，并進(jìn)行了大量的清理。因此，他們將函數(shù)int更改為類(lèi)int的指定符?，F(xiàn)在，調(diào)用這個(gè)類(lèi)意味著構(gòu)造該類(lèi)的實(shí)例。

James Gosling表示一直以來(lái)他都很注重性能，而提高性能的一個(gè)因素是類(lèi)型系統(tǒng)。在構(gòu)建優(yōu)化編譯器和提前檢查正確性等方面，類(lèi)型系統(tǒng)非常實(shí)用。擁有類(lèi)型系統(tǒng)也有助于為小型設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)的情況。他說(shuō)：“為了能在有限的空間內(nèi)工作，你必須了解設(shè)備提供的每一種可能性，而且你知道得越早，就越有可能出色地完成工作?！?/p>

Anders Hejlsberg將類(lèi)型系統(tǒng)視為一種工具。開(kāi)發(fā)人員喜歡他們的IDE，他們習(xí)慣于使用語(yǔ)句的自動(dòng)補(bǔ)齊、重構(gòu)和代碼導(dǎo)航等。這些功能是通過(guò)代碼的語(yǔ)義知識(shí)而實(shí)現(xiàn)的，而這種語(yǔ)義知識(shí)正是由類(lèi)型系統(tǒng)的編譯器提供的。Hejlsberg認(rèn)為，添加類(lèi)型可以大大提高開(kāi)發(fā)人員的生產(chǎn)力，雖然這與我們的直覺(jué)相反。

他補(bǔ)充說(shuō)：“我們以為動(dòng)態(tài)語(yǔ)言更容易掌握，因?yàn)槟銛[脫了類(lèi)型的束縛。然而，事實(shí)證明，如果你以非侵入的方式添加類(lèi)型，同時(shí)努力做好類(lèi)型推斷等，那么就可以提高效率?！?/p>

談到Perl中的類(lèi)型系統(tǒng)時(shí)，Wall表示Perl 5和Perl 6有不同類(lèi)型的系統(tǒng)。在Perl 5中，所有類(lèi)型都會(huì)被視為字符串，即便是數(shù)字或浮點(diǎn)類(lèi)型。該團(tuán)隊(duì)希望在重新設(shè)計(jì)Perl 6的時(shí)候依然保留這個(gè)功能，然而他們意識(shí)到：“如果新用戶(hù)對(duì)可互換性感到困惑，那還好；但如果連計(jì)算機(jī)都感到困惑，那就不妙了?！?/p>

于是，在Perl 6中，Wall和他的團(tuán)隊(duì)希望將其打造成更好的面向?qū)ο笠约案玫暮瘮?shù)式編程語(yǔ)言。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們需要一個(gè)非常合理的類(lèi)型系統(tǒng)，并在底層建立一個(gè)非常合理的元對(duì)象模型。此外，你還需要非常重視“一切都是對(duì)象，一切都是閉環(huán)”的口號(hào)。

影響編程語(yǔ)言維護(hù)性的因素有哪些？

Guido van Rossum認(rèn)為，如果想加強(qiáng)編程語(yǔ)言的維護(hù)性，那么就需要在靈活性和規(guī)范性之間取得恰當(dāng)?shù)钠胶?，這一點(diǎn)非常重要。雖然對(duì)于小型程序來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)類(lèi)型更好用，但大型程序則需要采用嚴(yán)格的方法。而且，最好能夠通過(guò)編程語(yǔ)言本身實(shí)現(xiàn)規(guī)則，不要給用戶(hù)留下太多自由發(fā)揮的空間。出于這個(gè)原因，Guido打算在Python中添加類(lèi)似TypeScript的技術(shù)。他補(bǔ)充說(shuō)：

“實(shí)際上，TypeScript非常實(shí)用，因此我們也想在Python中添加類(lèi)似的概念。當(dāng)然我們的添加方式會(huì)略有不同，因?yàn)槲覀兊恼Z(yǔ)言環(huán)境不同?！?/p>

除了類(lèi)型系統(tǒng)以外，事實(shí)證明重構(gòu)引擎也非常有用。有了重構(gòu)引擎后，就可以一次執(zhí)行數(shù)百萬(wàn)行代碼的大規(guī)模重構(gòu)了。通常，人們不會(huì)重命名方法，因?yàn)槟愫茈y認(rèn)真看完一段代碼，然后正確地給每一個(gè)變量重命名。如果你有一個(gè)重構(gòu)引擎，那么只需點(diǎn)下幾個(gè)按鈕，輸入新名稱(chēng)，然后30秒內(nèi)就可以完成重構(gòu)。

Anders Hejlsberg表示，TypeScript項(xiàng)目源自一些龐大的JavaScript代碼庫(kù)。隨著這些代碼庫(kù)變得越來(lái)越大，維護(hù)工作變得異常艱難。后來(lái)基本上這些代碼庫(kù)變成了“只寫(xiě)的代碼”。他補(bǔ)充說(shuō)，因此我們需要理解代碼的語(yǔ)義，而這個(gè)過(guò)程也降低了重構(gòu)工作的難度。他表示：“這種語(yǔ)義的理解需要一個(gè)類(lèi)型系統(tǒng)，而且在你開(kāi)始添加類(lèi)型系統(tǒng)時(shí)，你還可以添加代碼的文檔?！盬all也支持“良好的詞法作用域有助于重構(gòu)”的觀點(diǎn)。

編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)的未來(lái)

在談?wù)摰骄幊陶Z(yǔ)言設(shè)計(jì)的未來(lái)時(shí)，James Gosling分享了編程中一個(gè)未充分探索的領(lǐng)域——編寫(xiě)使用GPU的代碼。他強(qiáng)調(diào)說(shuō)，目前我們的編程語(yǔ)言都無(wú)法直接利用GPU，我們應(yīng)該加大這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

Anders Hejlsberg表示，編程語(yǔ)言不會(huì)像硬件或所有其他技術(shù)那樣快速地變化。就發(fā)展速度而論，編程語(yǔ)言更像是數(shù)學(xué)和人腦。他說(shuō)：“我們?nèi)匀辉谑褂?0年前發(fā)明的語(yǔ)言進(jìn)行編程，所有的函數(shù)式編程原理都是50多年前的研究成果?！?/p>

但是，他也相信，如今的編程語(yǔ)言趨于多范式，不會(huì)嚴(yán)格區(qū)分面向?qū)ο缶幊袒蚝瘮?shù)式編程等類(lèi)別。

“語(yǔ)言正在走向多范式。我覺(jué)得我們不應(yīng)該再說(shuō)我只喜歡面向?qū)ο蟮木幊?、命令式編程或函?shù)式編程語(yǔ)言?！?/p>

如今，更重要的是我們需要了解最新的研究、新思維和新范式，并優(yōu)雅地將這些新思想融入到我們的編程風(fēng)格中。