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C#之父Anders Hejlsberg演讲解读:编程语言大趋势

作者: wuzhimin 分类:选题策划   阅读:133,599 次 添加评论

——基于对C#之父Anders Hejlsberg演讲的总结


文 / 赵劼

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

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

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。

XSLT、SQL等都可以算作是外部DSL。外部DSL一般会直接针对特定的领域设计,而不考虑其他方面。James Gosling曾经说过:每个配置文件最终都会变成一门编程语言。一开始你可能只会用它表示一点点东西,慢慢地你便会想要一些规则,而这些规则则变成了表达式,后来你可能还会定义变量,进行条件判断等,而最终它就变成了一种奇怪的编程语言。这样的情况屡见不鲜。现在有一些公司也在关注DSL的开发。例如以前在微软工作的Charles Simonyi提出了Intentional Programming的概念,还有JetBrains公司提供了叫做MPS(Meta Programming System)的产品。最近微软也提出了自己的Oslo项目,而在Eclipse世界里也有Xtext,所以如今在这方面已经有不少尝试。由于外部DSL的独立性,在某些情况下也会出现特定的工具,辅助领域专家或是开发人员编写DSL代码。还有一些DSL会以XML方言的形式提出,利用XML方言的好处在于有不少现成的工具可用,这样可以更快地定义自己的语法。

内部DSL往往只代表一系列特别的API及使用模式,例如LINQ查询语句及Ruby on Rails中的Active Record声明代码等。内部DSL可以使用一系列API来“伪装”成一种DSL,利用一些流畅化的技巧,例如像jQuery那样把一些方法通过“点”连接起来,而另一些也会利用元编程的方式。内部DSL还有一些优势,例如可以访问语言中的代码或变量,以及利用代码补全、重构等母语言的所有特性。

DSL的可读性往往很高。例如,要筛选出单价大于20的产品,并对所属种类进行分组,降序列出每组的分类名称及产品数量。如果是用命令式的编程方式,可能是这样的:

var groups = new Dictionary<string, Grouping>();

foreach (Product p in products)

{

if (p.UnitPrice >= 20)

{

if (!groups.ContainsKey(p.CategoryName))

{

Grouping g = new Grouping();

g.Name = p.CategoryName;

g.Count = 0;

groups[p.CategoryName] = g;

}

groups[p.CategoryName].ProductCount++;

}

}

var result = new List<Grouping>(groups.Values);

result.Sort(delegate(Grouping x, Grouping y)

{

return

x.Count > y.Count ? -1 :

x.Count < y.Count ? 1 :

0;

});

显然这些代码编写起来需要一点时间,且很难直接看出它的真实目的,换言之,“What”几乎完全被“How”所代替了。这样,一个新的程序员必须花费一定时间才能理解这段代码的目的。但如果使用LINQ,代码便可以改写成:

var result = products

.Where(p => p.UnitPrice >= 20)

.GroupBy(p => p.CategoryName)

.OrderByDescending(g => g.Count())

.Select(g => new { Name = g.Key, Count = g.Count() });

这段代码更加关注的是“How”而不是“What”,它不会明确地给出过滤的操作方式,也没有涉及到创建字典这样的细节。这段代码还可以利用C# 3.0中内置的DSL,即LINQ查询语句来改写:

var result =

from p in products

where p.UnitPrice >= 20

group p by p.CategoryName into g

orderby g.Count() descending

select new { Name = g.Key, Count = g.Count() };

编译器会简单地将LINQ差距语句转化为前一种形式。这段代码只是表现出最终的目的,而不是明确指定做事的方式,这样便可以很容易地并行执行这段代码,如使用PINQ则几乎不需要做出任何修改。


函数式编程

Anders提出的另一个重要的声明式编程方式便是函数式编程。函数式编程历史悠久,如当年的LISP便是函数式编程语言。除了LISP以外还有其他许多函数式编程语言,如APL、Haskell、ML等。函数式编程在学术界已经有过许多研究,大约在5~10年前许多人开始吸收和整理这些研究内容,想要把它们融入更为通用的编程语言。现在的编程语言,如C#、Python、Ruby、Scala等,都受到了函数式编程语言的影响。

使用命令式编程语言写程序时,我们经常会编写如x = x + 1这样的语句,此时我们大量依赖的是可变状态,或者说是变量,它们的值可以随程序运行而改变,可变状态非常强大,但随之而来的便是“副作用”问题,例如一个无需参数的void方法,它会根据调用次数或是在哪个线程上进行调用对程序产生影响,它会改变程序内部的状态,从而影响之后的运行效果。而在函数式编程中则不会出现这个情况,因为所有的状态都是不可变的。事实上对函数式编程的讨论更像是数学、公式,而不是程序语句,如x = x + 1对于数学家来说,似乎只是个永不为真的表达式而已。

函数式编程十分容易并行,因为它在运行时不会修改任何状态,因此无论多少线程在运行时都可以观察到正确的结果。假如两个函数完全无关,那么它们是并行还是顺序执行便没有什么区别。当然,现实中的程序一定是有副作用的,例如向屏幕输出内容,向Socket传输数据等,因此真实世界中的函数式编程往往都会考虑如何将有副作用的代码分离出来。函数式编程默认是不可变的,开发人员必须做些额外的事情才能使用可变状态或是危险的副作用,与之相反,C#或Java必须使用readonly或final来做到这一点。此时,使用函数式编程语言时的思维观念便会有所不同。……(完整文章请关注08期杂志)


未完的部分还有这些内容:

动态语言与元编程

并发

总结


(本文来自《程序员》杂志10年08期,更多精彩内容敬请关注08期杂志)

《程序员》8月刊精彩内容预告:http://www.programmer.com.cn/3742/

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101 Responses to “C#之父Anders Hejlsberg演讲解读:编程语言大趋势”

  1. lixiang791355190 说道:

    不懂

  2. lixiang791355190 说道:

    看不大懂

  3. 残阳似血 说道:

    C#从吸收完Java精华之后,就把它甩到了一边,现在开始博采众长了,越来越像一个大杂烩了。不过,不可否认的是,Lambda,匿名类型,匿名方法,linq等等概念确实提高了开发效率。不过带来的是,C#越来越臃肿。
    唯有像python那样的简单主义,才令人向往。不过,动态语言的执行速度还是需要提高。

  4. 尕T 说道:

    不知道我们是学JAva还是.net好

  5. qq个性签名 说道:

    C# 这东西,我搞不懂

  6. zhou1220184371 说道:

    那要看你提升内涵,就学C#;
    否则,就学JAVA。

  7. himanzj 说道:

    一个总结,好

  8. w_dan 说道:

    不错,第一次接触到这些东东。

  9. maotoo 说道:

    我还是喜欢python

  10. php 说道:

    都是在最基础的东西上垒代码

  11. [...] rt C#之父Anders Hejlsberg演讲解读:编程语言大趋势http://www.programmer.com.cn/3745/ [...]

  12. o竹林雨o 说道:

    c 不行吗

  13. o竹林雨o 说道:

    学c++不行吗?

  14. 公主的戒指 说道:

    大家开始用汉语拼音编程吧!!!

  15. 学吉他 说道:

    似懂非懂啊。。

  16. gfeng 说道:

    Everybody say the language is great, which is his/her favourite.

    Indeed, all languages are great and wonderful, with great IDE and solving a particular problem.

  17. 张旭 说道:

    新手,不太懂,How和what的比例对语言影响到底有多重要啊

  18. yaohonv 说道:

    DSL 是我的专注!

  19. pc爱好者 说道:

    下面的内容不完整啊,哪里有?

  20. tian 说道:

    不好理解。

  21. north face outlets 说道:

    Technology will change the fate, can also change the life
    http://www.northface-outlets.org/

  22. canada goose 说道:

    canada goose 只有创新社会才会进步!

  23. Simon Chou 说道:

    订阅了一年的暂支,期待看到八月刊的精彩内容…

  24. C语言真的很好啊,是我们学计算机所追求的“““

  25. cl online 说道:

    重中之重———基础!只有基础打好了,才能学的更好!

  26. tom 说道:

    很强大!!

  27. 我喜欢C语言……….

  28. 倪大业 说道:

    这家伙就是个工匠,请注意他开发了turbo pascal,而不是发明了pascal,然后是delphi,对pascal的修改,C#,对C,C++,java的山寨,他并没有自己的思想,声明式,动态,并发,都不是他发明的概念

  29. 编程很难学啊 学好的都是人才!

  30. lucy 说道:

    30#神一样的逻辑,只有神才有把任何事情都推翻后再自己创造的能力,人类只能通过学习和累积来进步,学习现有的,最后去创造和扩展没有的。
    说别人没有思想,那你又有什么思想?我敢说你几乎所有的认知都是来自于别人,所以,你可以选择自我毁灭了

  31. Winter boots 说道:

    We have plenty of jackets barbour . With new colours and contrast linings Barbour are keeping this barbour jacket fresh and at the top of everyone’s wish list this year!

  32. The quilted barbour jackets , which is one of the most popular barbour coat for men. New to the range this year is the Mens International Barbour jackets , slim fitting with a belt up style

  33. chyanog 说道:

    32#说的好,当年Gates三顾茅庐把他挖到Microsoft,可见其实力

  34. huohe2009 说道:

    楼上有人说c#在博采众长后越来越臃肿,需要注意的是,c#从未要求其使用者掌握它的每一个细节,人之所以觉得c#臃肿那是因为贪念太重,总是想掌握其全部,这对于一个不断发展的语言来说,会让人感到崩溃。所以,弱水三千只取一瓢,你就会觉得c#着实是一门优秀的语言。

  35. unistd 说道:

    你what的背后,是有人替你做了how.
    而且,往往会出现很过个what型语言,你虽然节省了时间去学习how,却不得不花同样多的时间去一个接着一个的how语言,如果你不学新的what语言,你就会被认为是跟不上潮流,学习新技术能力差!

    到头来的结果就是,你5年里学习了50中what语言,却从来没有学会一门how语言。
    5年之后,你仍然在和刚毕业的学生一样紧张的学习新的what语言, 而人家那些搞how语言的,用的还是十几年前的how语言。

    anders,我从来不认为他是一个大师,他充其量是一个在微软平台上,适合微软口味的高级工程师而已,相比C++/Java之父,他的眼光和境界差的不是一般。

  36. 潘勤启 说道:

    来学习的人

  37. tigertian 说道:

    37#并不是每个人都适合how,也并不是每种what语言都很短命,也并不是需要你掌握全部的what语言,也不是每种what语言都南辕北辙,风牛马不相及

    的确c#吸取了其他多种语言的精华,把它们整合在了一起,也不能说它没有自己的特点吧,人家博众家之长,然后开发了新的语言,难道不能称为大师,而你所说的哪些语言之父敢说他的东西都是凭空想象的

    人家只是预测了下未来语言的走势,并没有让你学习何种语言,主动权完全掌握在你的手里,有必要那么诋毁人家

  38. fornoreason 说道:

    37#你的境界是去学去用, anders是去吸收,去改进,去创造. 不要用你的思想强加到别人身上. 我认为未来更多的how由编译器将由编译器代劳. anders是一个提高别人工作效率的人,在这一点上我是极其敬仰的.

  39. momaek2 说道:

    我喜欢C

  40. lmz6616 说道:

    别吵吵了,盒饭来了,一人只能拿一盒,来晚了没有了哈

  41. 忧郁 说道:

    有人叫外卖么,帮我带一份

  42. Enter_ 说道:

    全新C++盒饭套餐有人要么?!

  43. Lincoln Yu 说道:

    思想体现在语言及其发展趋势的背后。所以不讨论语言,只说思想,无异于镜花水月。
    再次记住,编程语言的本质是人类思想和计算机实现的桥梁。所以它不可能是完美的,因为(别说计算机系统是不是完美的)没有一个人的思想是完美的一成不变的,也没有永远不变需求描述。

    不敢说C#已经很好,但的确是很有前途的语言。简单地说因为它实用,并且这种实用是建立在语言的相对比较高的一致性、严谨性和简洁性的基础上。目前很少有语言能做到这点。

  44. 吕小强 说道:

    嗯……第一次看到这类型的文章,拜读了,挺喜欢的……不管怎么样吧,没有一种编程语言是完美的,总会有瑕疵。安德斯,这位C#之父,我还是挺喜欢的!

  45. peach5460 说道:

    我到现在也没弄懂函数式编程是什么意思…汗…

  46. 编程入门 说道:

    我也觉的C#太全了 反而不精;

  47. 孤影对酌 说道:

    安德斯,开辟了宝蓝传奇的传奇人物,推动了程序语言领域的发展,作为后辈的程序员,先向这位大师表示崇高的敬意。

    如果真向安德斯所说那样,我们只需要把意图告诉CLR或JVM,然后由执行框架针对当前平台作最优化,确实有望发挥出系统的最佳性能。再进一步说,编程者不需要对平台及架构有更底层更详细的了解,那么这样发展下去,普通用户编程就成为了可能。

    不过要想做一个真正的程序员,不应该满足于你的代码可以运行,而不知道程序语言在你背后究竟干了什么。开发语言为了适应大系统的开发而越来越上层了,但是程序员的自我修养不只是一门语言。

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