【IT168 评论】程序设计离不开编程语言,但是编程语言在国内的大环境中似乎一直是个二等公民。国内的计算机教育和工程培训,似乎一直在宣传“语言不重要,重要的是思想”、“语言一通百通”等观点,甚至在许多人眼中,语言的讨论完全是不入流的,但其实编程语言与工具、框架或开发方法等一样,都对生产力有着重要的影响。事实上,语言的发展历史比其他方面更为悠久,并且在过去十几年,甚至最近几年中都依然在不断的碰撞和演变。期间一些新的语言诞生了,而另一些在当时看来阳春白雪的语言和编程范式也重新获得了重视。
Anders Hejlsberg是微软的Technical Fellow,担任C#编程语言的首席架构师,也参与了.NET Framework、VB.NET和F#等语言的设计与开发。几个月前,Anders在比利时TechDays 2010及荷兰DevDays 2010分别作了一场演讲,阐述了他眼中的编程语言的发展趋势及未来方向,本文便对他的观点进行了总结。
大约25~30年前,Anders开发了著名的Turbo Pascal,这是一套集语言、编译器及开发工具于一体的产品,也是Anders进入编程语言领域的起点。Anders谈到,当年Turbo Pascal所用的Z-80和如今的计算机已经不可同日而语。与那时相比,如今的机器已经有大约10万倍的外部存储容量,1万倍的内存大小,CPU速度也有大约1000倍的提高。但是,如果我们比较如今的Java代码及当年的Pascal代码,会发现它们的差别其实并不大。Anders认为编程语言的发展非常缓慢,期间当然出现了一些东西,例如面向对象等,但是远没有好上1000倍。事实上,近几十年来的努力主要体现在框架及工具等方面(如图1)。例如.NET Framework里有超过一万个类和十万个方法,与Turbo Pascal相比的确有了超过1000倍的增长。类似的,现在的IDE包含了无数强大的功能,例如语法提示、重构、调试器等。与此相比,编程语言的改进的确很不明显。
图1 近几十年来语言、框架及工具的发展
在过去50~60年的编程历史中,编程语言的抽象级别不断提高,人们都在努力让编程语言更有表现力,这样就可以用更少的代码完成更多的工作。我们一开始使用汇编,然后使用面向过程的语言(如Pascal和C),然后是面向对象语言(如C++),随后便进入了托管时代,语言运行于受托管的执行环境上(如C#和Java),它们的主要特性有自动垃圾收集、类型安全等。Anders认为这样的趋势还会继续下去,还会有抽象级别越来越高的语言。另一方面,编程语言往往都倾向于构建于现有的工具上,而不会从头写起。现在出现的编程语言,例如F#、Scala和Clojure等,都是基于现有框架构建的,每次从头开始的代价实在太高。
在Anders眼中,如今影响力较大的趋势主要有三个(如图2),分别是声明式的编程风格(包括领域特定语言、函数式编程)、动态语言(最重要的方面是元编程能力)以及多核环境下的并发编程。此外随着语言的发展,原本常用的面向对象语言、动态语言或是函数式等边界也变得越来越模糊,例如各种主要的编程语言都受到函数式语言的影响。因此,多范式程序设计语言也是一个愈发明显的趋势。
图2 影响力较大的三个趋势
声明式编程与DSL
目前常见的编程语言大都是命令式(Imperative)的,例如C#、Java或C++等。这些语言的特征在于,代码里不仅表现了“做什么(What)”,而更多表现出“如何(How)完成工作”这样的实现细节,例如for循环、i += 1等,甚至这部分细节会掩盖我们的最终目标。在Anders看来,命令式编程通常会让代码变得十分冗余,更重要的是由于它提供了过于具体的指令,这样执行代码的基础设施(如CLR或JVM)没有太多发挥空间,只能老老实实地根据指令一步步地向目标前进。例如,并行执行程序会变得十分困难,因为像“执行目的”这样更高层次的信息已经丢失了。因此,编程语言的趋势之一,便是能让代码包含更多的“What”,而不是“How”,这样执行环境便可以更加聪明地去适应当前的执行要求。
关于声明式的编程风格,Anders主要提出了两个方面,第一个方面是DSL(Domain Specific Language,领域特定语言)。DSL不是什么新鲜的玩意儿,我们平时经常接触的SQL、CSS、正则表达式等都属于DSL。有的DSL可能更加专注于一个方面,例如Mathematica、LOGO等。这些语言的目标都是特定的领域,与之相对的则是GPPL(General Purpose Programming Language,通用目的编程语言)。Martin Fowler将DSL分为外部DSL和内部DSL两种。外部DSL有自己的特定语法、解析器和词法分析器等,它们往往是一种小型的编程语言,甚至不会像GPPL那样需要源文件。与之相对的则是内部DSL。内部DSL其实更像是种别称,它代表一类特别API及使用模式。