七周七語言：理解多種編程范型第一章

1、第1章簡介不走尋常路七周七語言：理解多種編程范型本書共介紹了七種不同的編程語言。對(duì)于每種語言，分別介紹了各自的特性、應(yīng)用，以及編程入門知識(shí)和關(guān)鍵編程范型，還帶領(lǐng)讀者使用能夠代表該語言最重要特性的技術(shù)，解決某個(gè)不尋常的問題，使其充分掌握每種語言。本節(jié)為大家介紹不走尋常路。第1章簡介人們出于各種目的學(xué)習(xí)自然語言。學(xué)母語是為了生存，為了日常生活中與人正常交往。學(xué)外語的目的可就五花八門了。有時(shí)候，為了未來的職業(yè)發(fā)展或?yàn)榱诉m應(yīng)日益變化的生活環(huán)境，你不得不學(xué)習(xí)外語；但有時(shí)候，你決心征服一門外語，不是因?yàn)椴坏貌贿@么做，而是因?yàn)榘l(fā)自內(nèi)心地想學(xué)。外語能帶你領(lǐng)略一片未曾見過的風(fēng)景。你甚至可能領(lǐng)悟一個(gè)道理：每學(xué)一門

2、新的語言，思維方式都會(huì)發(fā)生改變。編程語言亦是如此。在這本書中，我將為你介紹七門各不相同的語言。不過，我不會(huì)像你的媽媽那樣將吃的直接喂到你嘴邊。我更愿意做你的導(dǎo)游，帶你體驗(yàn)一次啟迪心智之旅，并由此改變你看待編程的視角。寫這書的目的不是讓你成為專家，而是教會(huì)你比更實(shí)用的知識(shí)1.1不走尋常路假如我想新學(xué)一門編程語言或一種編程框架，一般會(huì)找一篇速成互動(dòng)教程看看。因?yàn)檫@類教程中，先做什么、后做什么都已精心設(shè)計(jì)好。通過它們，我們可以更容易體會(huì)語言的妙處所在。當(dāng)然，扔掉教程，直接動(dòng)手實(shí)踐也未嘗不可，但說白了，我就是想盡快發(fā)現(xiàn)語言的動(dòng)人心弦之處，盡快對(duì)它的語法糖和核心概念有個(gè)大體印象。然而多數(shù)情況下，我找不到

3、稱心如意的教程。受到篇幅限制，那些教程往往只介紹各門語言間相去無幾的皮毛。而這些皮毛，我又早已熟知。若想領(lǐng)會(huì)一門語言的精髓，它可就無能為力了。我想要的是那種痛快淋漓、深入探索語言本質(zhì)的感覺。本書將會(huì)給你這種感覺。不是一次，而是七次。你將從書中找到以下問題的答案。語言的類型模型是什么？強(qiáng)類型（）或弱類型（語言），靜態(tài)類型（）或動(dòng)態(tài)類型（）。本書側(cè)重于介紹強(qiáng)類型語言，但各種靜態(tài)類型和動(dòng)態(tài)類型語言也都有所涉及。你將看到，語言在類型模型間的權(quán)衡會(huì)對(duì)開發(fā)者產(chǎn)生何種影響。語言的類型模型會(huì)改變你對(duì)問題的處理方式，還會(huì)控制語言的運(yùn)行方式。就類型模型而言，書中的每門語言都堪稱獨(dú)樹一幟。語言的編程范型是什么？是面

4、向?qū)ο螅?，）、函?shù)式、過程式，還是它們的綜合體？本書介紹的語言涵蓋了種編程范型，有些語言還由幾種范型組合而成。你將看到一門基于邏輯的編程語言（）、兩門完全支持面向?qū)ο笏枷氲恼Z言（和）、四門帶有函數(shù)式特性的語言（、和）及一門原型語言（）。這里有這樣的多范型（）語言，也有這種多方法（）語言，后者甚至允許你實(shí)現(xiàn)自定義范型。本書最重要的任務(wù)之一，就是學(xué)習(xí)新的編程范型。怎樣和語言交互？語言可編譯也可解釋，可以有虛擬機(jī)也可以沒有。在本書中，如果某門語言帶交互命令行，將先通過交互命令行探索這門語言，當(dāng)我們處理規(guī)模較大的項(xiàng)目時(shí)，還會(huì)轉(zhuǎn)而采用文件編程。我們接觸的項(xiàng)目不會(huì)特別大，因此無需深入研究打包（）模型。語言

5、的判斷結(jié)構(gòu)（）和核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是什么？或許你會(huì)驚訝，在作判斷時(shí)，居然如此多的語言都用到了與和的各種變型都不相同的結(jié)構(gòu)。你會(huì)見識(shí)到的模式匹配，還有的合一）。至于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，集合（）在任何語言中都扮演著至關(guān)重要的角色。對(duì)這類語言，集合刻畫了語言特征，而在和等語言中，集合更可謂無所不在，它們決定著用戶體驗(yàn)，若沒了它們，語言勢必成為一盤散沙。因此，無論用哪一類語言，都必須全面、透徹地理解集合。哪些核心特性讓這門語言與眾不同？有些語言支持并發(fā)編程的高級(jí)特性，有些語言提供獨(dú)一無二的高級(jí)結(jié)構(gòu)，比如的宏（）和的消息解釋（）；有些語言包含性能強(qiáng)勁的虛擬機(jī)，如的A它能讓構(gòu)建的容錯(cuò)分布式系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于其他語言；有些語言提

6、供專門針對(duì)特定問題的編程模型，比如利用邏輯規(guī)則解決約束問題。就算這些問題全被你弄個(gè)一清二楚，你仍然成不了語言專家，哪怕只是其中一門語言。但你會(huì)明白，這幾門語言各自擁有哪些獨(dú)門絕技。下面，我們先看看本書介紹了哪幾門語言。1.2語言從眾多語言中，挑出本書包含的幾門語言，這一過程也許不像你想得那么復(fù)雜。我們只不過發(fā)了些調(diào)查問卷，向本書的潛在讀者請(qǐng)教了一番。調(diào)查數(shù)據(jù)匯總上來時(shí)，有八門語言入選希望最大。不過，我先把踢了出去，因?yàn)樗鼘?shí)在是過于熱門了，取而代之的是原型語言中熱門程度僅次于的。隨后，我又把踢了出去,因?yàn)槲抑幌虢o面向?qū)ο笳Z言一個(gè)名額，而的票數(shù)多于。同時(shí)，這也給一個(gè)出人意料的候選者讓出了位置名單上

7、位列前十的1下面，我給出成功入圍本書的最終名單以及挑選它們的理由。b這門面向?qū)ο笳Z言高票當(dāng)選，因?yàn)樗粌H好用，而且好讀。我曾經(jīng)考慮過不介紹任何一門面向?qū)ο笳Z言，但我又想在其他編程范型與面向?qū)ο缶幊讨g作一些比較，因此，至少介紹一門面向?qū)ο笳Z言還是有必要的。相比于大多數(shù)程序員的日常用法，我想把它挖掘得更深入一些，以揭示設(shè)計(jì)者的良苦用心。我最終決定重點(diǎn)介紹元編程（）r因?yàn)樗梢杂脕頂U(kuò)展的語法。對(duì)于榜上有名的結(jié)果，我還是相當(dāng)認(rèn)可的。o和一樣，也是本書頗具爭議的語言。它雖與商業(yè)成功無緣，但其兼具簡單性和語法一致性的并發(fā)結(jié)構(gòu)，卻是十分重要的思想。它的最簡語法（）功能強(qiáng)大，與的相似性也頗能給人留下幾分印象

8、。不僅和一樣同為原型語言，還有著獨(dú)一無二、韻味無窮的消息分發(fā)機(jī)制，因此在眾多編程語言之中，它也占有小小的一席之地。1沒錯(cuò)，年事已高，但它仍然威力無窮。它能輕松解出數(shù)獨(dú)問題，這著實(shí)讓我大開眼界。用或語言時(shí)，有些難題我殫精竭慮方能解決，用卻能干凈利落地搞定。承蒙發(fā)明者出手相助，我得以深刻體會(huì)到之妙，而且也正是深受影響，才得以問世。如果你此前從未用過，我保證，它定會(huì)帶給你驚喜。，作為運(yùn)行于虛擬機(jī)上的新一代語言，為系統(tǒng)引入了強(qiáng)大的函數(shù)式思想，同時(shí)也并未丟棄面向?qū)ο缶幊??；仡櫄v史，我發(fā)現(xiàn)和有著驚人的相似之處，因?yàn)閺倪^程式編程過渡到面向?qū)ο缶幊唐陂g，同樣起到了舉足輕重的作用。當(dāng)你真正融入社區(qū)之后，你就會(huì)明

9、白，為什么對(duì)于函數(shù)式語言程序員來說，是異端邪說，而對(duì)于開發(fā)者來說，是天降福音。，作為名單上歷史最悠久的語言之一，不僅是一門函數(shù)式語言，而且在并發(fā)、分布式編程、容錯(cuò)等諸多方面都有優(yōu)異表現(xiàn)，真是想不火都難。（新興的基于云的數(shù)據(jù)庫）的創(chuàng)始人就選擇了，并且義無反顧地一直用它，只要花上點(diǎn)時(shí)間了解這門分布式語言，你就會(huì)明白原因所在。在幫助下，設(shè)計(jì)帶有并發(fā)、分布式、容錯(cuò)等特征的應(yīng)用程序?qū)⒆兊脽o比簡單。這又是一門虛擬機(jī)語言，但正是這門方言，徹底顛覆了我們?cè)谔摂M機(jī)上并發(fā)編程的思考方式。它是本書唯一在版本數(shù)據(jù)庫中使用同一種策略管理并發(fā)的語言。作為方言，或許擁有本書所有語言中最靈活的編程模型，因此絕不缺乏號(hào)召力。與

10、其他方言不同的是，它不會(huì)帶那么多括號(hào)，還有眾多庫和在各平臺(tái)上的廣泛部署作為堅(jiān)強(qiáng)后盾。它是本書唯一的純函數(shù)式語言，這也意味著，它根本不存在可變狀態(tài)：只要使用相同的輸入?yún)?shù)，去調(diào)用相同的函數(shù)，就會(huì)返回相同的輸出。在所有強(qiáng)類型語言中，擁有最令人稱羨的類型模型。和一樣，它也需要你花一些時(shí)間理解，但你得到的回報(bào)絕對(duì)物超所值。如果名單上沒有你鐘愛的語言，我深感抱歉。老實(shí)說，還真有語言狂熱分子給我發(fā)過好幾封恐嚇信。在本節(jié)開始提到的民意調(diào)查中，我們總共列出了幾十門語言。我挑的這幾門語言未必是其中最出色的，但它們特點(diǎn)突出、個(gè)性鮮明，都具有重要的學(xué)習(xí)價(jià)值。學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)1.3誰應(yīng)該買這本書如果你是一名稱職的程序員，

11、想提高自己的編程水平，那你應(yīng)該買這本書。這話說來有幾分含糊，請(qǐng)容我解釋一二。學(xué)1會(huì)如何學(xué)習(xí)是出版社的創(chuàng)始人之一，我這本書就是他們出版的。他每年都鼓勵(lì)數(shù)以千計(jì)的學(xué)生去學(xué)一門新語言。學(xué)過各式各樣的語言后，你最少也能挑出一門得心應(yīng)手的語言用用，并把其他語言的精華思想融入到這門語言的代碼中去。這本書的寫作過程已經(jīng)深刻影響了我所編寫的代碼。相比于過去，我編寫的代碼中，函數(shù)式味道更加濃郁，且因重復(fù)部分變少而增加了可讀性。我在代碼中盡量縮減了可變變量的數(shù)量，還利用代碼塊和高階函數(shù)寫出了更有效的代碼。此外，我也用到一些不大符合慣例，但會(huì)讓代碼更簡明的技巧。學(xué)語言最理想的情況，是由它引領(lǐng)你踏上一條嶄新的職業(yè)道路

12、。每十年左右，編程范型都會(huì)發(fā)生一次變革。幾年前，我感覺越來越別扭，于是就去體驗(yàn)了一把，看看怎么用它進(jìn)行開發(fā)。經(jīng)過幾個(gè)過渡項(xiàng)目的磨合，我開始重點(diǎn)發(fā)展方向上的業(yè)務(wù)，從此徹底告別。我的生涯始于玩票，但隨之而來的，卻是事業(yè)的不斷發(fā)展壯大。亂世英雄亂2世英雄說到本書讀者，他們大概還沒那么老，不至于經(jīng)歷過上一次編程范型的更新?lián)Q代?；叵雱倱Q到面向?qū)ο缶幊棠菚?huì)兒，我們遇到過好幾次挫折，不過話說回來，當(dāng)時(shí)的結(jié)構(gòu)化編程范型已完全無法應(yīng)付現(xiàn)代應(yīng)用的復(fù)雜性。編程語言的成功為應(yīng)用開發(fā)打了一針強(qiáng)心劑，也因此奠定了面向?qū)ο缶幊踢@種新編程范型的地位。不過，當(dāng)時(shí)很多開發(fā)者已深深陷入了過時(shí)技術(shù)的桎梏中。他們?nèi)粝腠樌^渡到新編程范

13、型，必須由內(nèi)到外重新打造思考編程的方式、手頭用于開發(fā)的工具、設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的方法等才行。現(xiàn)在，我們可能正身處又一次變革的進(jìn)程當(dāng)中。這一次變革，新的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)架構(gòu)將成為主要推動(dòng)力。在本書的七門語言中，五門都擁有強(qiáng)大的并發(fā)模型（和不在其列）。無論你用的編程語言會(huì)不會(huì)一夜之間物是人非，我敢向你保證，在應(yīng)對(duì)這場變革之時(shí)，本書介紹的所有語言都能拿出令人信服的策略?？纯磳?duì)的實(shí)現(xiàn)、的、的任其崩潰（）哲學(xué)，再看看如何把可變狀態(tài)拋到九霄云外、如何利用版本控制解決最為棘手的并發(fā)問題，你就會(huì)相信這一點(diǎn)。當(dāng)然，那些看似平凡的語言也不可小覷，它們帶來的啟示同樣讓人嘖嘖稱奇。這門用于多個(gè)云數(shù)據(jù)庫后臺(tái)的語言就是個(gè)極佳的例子。

14、正是以為基礎(chǔ)，博士創(chuàng)立了這門語言。超越語法誰不應(yīng)該買這本書如果你沒有讀過本節(jié)，或讀過但不認(rèn)同其中觀點(diǎn)，那你不應(yīng)該買這本書。買這本書等于跟我做了筆買賣：你認(rèn)可我把重點(diǎn)放在編程語言本身而非詳盡的安裝過程上，我承諾在有限時(shí)間內(nèi)盡可能多地授業(yè)解惑。你要學(xué)會(huì)利用搜索那些細(xì)枝末節(jié)，可別指望我會(huì)幫你解決各種安裝問題。如此一來，我才有空間深入挖掘語言本身，而你在讀過本書后，也才能了解更多語言方面的細(xì)節(jié)。請(qǐng)務(wù)必明白，這七門語言，無論教還是學(xué)，對(duì)我們而言都是一個(gè)宏偉目標(biāo)。作為讀者，你的腦袋必須多騰出點(diǎn)地方，以容納七種不同的語法風(fēng)格、四種編程范型、四十年語言開發(fā)的寶貴經(jīng)驗(yàn)；作為作者，我必須盡量全面地涵蓋各個(gè)主題以便

15、讓你更好地理解語言。為了寫好這本書，我老早就學(xué)過了這七門語言中的幾門，但若想完美地兼顧每門語言所有最重要的細(xì)節(jié)，還需要一些化繁為簡的本事才行。超1越語法想真正理解語言設(shè)計(jì)者的思路，就必須有超越基本語法的覺悟。這意味著，你不能僅僅停留在編寫這種普通代碼，甚至斐波那契數(shù)列代碼的水平。如果是，你得會(huì)寫一些元編程代碼；如果是，你必須會(huì)解決完整的數(shù)獨(dú)問題；如果是，你要懂得如何寫一個(gè)監(jiān)控程序，這程序不僅能檢測崩潰進(jìn)程，還能啟動(dòng)另一進(jìn)程以接替崩潰進(jìn)程的工作，或?qū)⒈罎⑦M(jìn)程的相關(guān)信息告知用戶。在地帶你超越語法之前，我要先向你作個(gè)承諾，同時(shí)也不得不作個(gè)讓步。承諾是：決不會(huì)淺嘗輒止、敷衍了事；讓步是：無法像專業(yè)語言

16、書籍那樣涵蓋所有基礎(chǔ)知識(shí)。我?guī)缀鯖]有涉及異常處理，除非它是哪一門語言的基本特性；我也沒有詳細(xì)介紹包模型，因?yàn)槲覀冏龅亩际切№?xiàng)目，沒有必要用到打包模型；還有，不少原始類型（）我也只字未提，因?yàn)榻鉀Q本書提出的基本問題時(shí)，用不到的原始類型自然不必提到。不是安裝指南不是安裝指南寫這書最大的挑戰(zhàn)來自于平臺(tái)。我與各種書的不少讀者都有過直接接觸，他們所用的平臺(tái)包括三種平臺(tái)、以及至少五種系統(tǒng)。我也在各大留言板上看過數(shù)不勝數(shù)的平臺(tái)之爭。把七門語言安裝到七種平臺(tái)上，這別說一位作者，就算多位作者合著，估計(jì)也是無解難題。我無意解決七門語言的安裝問題，所以就不費(fèi)那精力去琢磨多平臺(tái)了。我猜你不會(huì)有興趣讀一份老掉牙的安裝指

17、南。語言和平臺(tái)都在不斷發(fā)生變化。我只要告訴你去哪里安裝語言、我用的是什么版本就夠了。這樣你就可以和大家一樣，照著最新的安裝指南去做。一步步地教你安裝語言真沒什么必要。不是編程參考不3是編程參考為保證本書質(zhì)量，我們盡最大努力對(duì)書中代碼進(jìn)行了審閱，其中一部分還有幸請(qǐng)到了語言設(shè)計(jì)者親自審閱。在經(jīng)歷出版前的層層嚴(yán)格審閱之后，我確信，這些代碼足以深刻闡釋每一門語言的精髓。不過，當(dāng)你自己試著上手用這七門語言編程時(shí)，我再怎么玩命，也不可能把一份全面的語言參考擺在你面前。請(qǐng)你多多諒解。關(guān)于這點(diǎn)，我想拿平時(shí)會(huì)話所用的語言打個(gè)比方。觀光旅游時(shí)學(xué)到的語言，和作為母語而熟知的語言相去甚遠(yuǎn)。我英語說得流暢自然，西班牙語

18、卻磕磕絆絆。還有三門語言，我也會(huì)說若干短語。我能在日本吃飯時(shí)點(diǎn)魚，也能在意大利問人找洗手間。但我心知肚明的是，自己非母語的表達(dá)能力實(shí)在有限。說到編程，我的、等幾門語言都十分熟練。不甚熟練的語言也不少，其中還包括本書介紹的幾門語言。說老實(shí)話，以我現(xiàn)在的水平，七門語言中有六門都不是非常得心應(yīng)手。近五年當(dāng)中，我一直全職編寫代碼，但說到其他語言，我是既說不出怎么用編個(gè)服務(wù)器，也說不出如何用編個(gè)數(shù)據(jù)庫。如果真去寫一本這七門語言的參考大全，那我一定死得很慘。就算從中隨便挑一門語言寫編程指南，也至少會(huì)有咱們這本書差不多厚。我能提供各種材料，幫你輕松入門；也能帶你體驗(yàn)每門語言的真實(shí)范例，讓你親眼見識(shí)它們的程序代碼；還能盡量編譯所有代碼，確保它們正常運(yùn)行。但如果你在試驗(yàn)這些語言時(shí)，也希望我能提供指導(dǎo)，那我真是心有余而力不足。這七門語言都有非常優(yōu)秀的支持社區(qū)，這也是我選擇它們的原因之一。而且在每個(gè)習(xí)題環(huán)節(jié)，我還盡量保留了一個(gè)搜索語言相關(guān)資源的問題。用意很明顯讓你學(xué)會(huì)自力更生。嚴(yán)格督促嚴(yán)格督促本書為你鋪就的學(xué)習(xí)途徑，較之網(wǎng)上那些分鐘教程可謂略勝一籌。我知道，你我同為善用之人，隨便搜索書中某門語言的簡明教程自是不在話下。不過本書的高明之處在于，它會(huì)帶你踏上快速成長的互動(dòng)之旅。你每周都會(huì)遇到一些小型的編程挑戰(zhàn)和一個(gè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目。解決它們雖非易事，但這既能增長你的見識(shí)，還可讓你體驗(yàn)編程之樂