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寫在前邊：我們知道現(xiàn)有語言的編程范式有：過程式，面向?qū)ο?，函?shù)式，邏輯式。隨著軟件工業(yè)化程度的普及，以及軟件的復(fù)雜度越來越高，編程語言的發(fā)展歷程也是從最初的過程式（命令式）語言c，發(fā)展到以java語言為代表的面向?qū)ο缶幊陶Z言。而邏輯編程語言(以prolog為代表）和函數(shù)式語言(lisp系列）還多用在學(xué)術(shù)和人工智能領(lǐng)域中。近幾年，隨著多核，云計算時代的到來。函數(shù)式編程語言逐漸浮出水面，最經(jīng)典的語言以scheme,common-lisp,ml,clojure,go為代表.而且最近的jdk8也逐步加入了functional,closure,lambda等語法，而且scala的作者也越來越推崇編碼者以函數(shù)式語言的思維來coding?？梢娋幊陶Z言的發(fā)展也是滿足時代的變化不斷變化著。從其中的發(fā)展歷程中我們可以看到：技術(shù)的發(fā)展都是在圍繞著解決“軟件的復(fù)雜度”這個基本的需求而發(fā)展的。 一、 編程語言概述編程語言是計算機(jī)的符號，是人和計算機(jī)交流的語言。我們學(xué)習(xí)一門新的編程語言時，應(yīng)該觀察這門語言的那些特性呢？《SICP》一書的作者列舉了一下三點(diǎn)： * primitive elements. （基本元素） * means of combination. （組合手段） * means of abstraction. (抽象手段） 以上3個特性，基本上涵蓋了所有編程語言的特性，并且也是一個語言設(shè)計者從開始就要考慮的。我對這三點(diǎn)的理解：primitive elements表示語言的基本符號（基本數(shù)據(jù)類型，關(guān)鍵字等）也就是詞法部分。means of combination利用基本元素通過組合的過程構(gòu)建大型程序的手段，不同的語言提供的組合手段是不同的。means of abstraction表示抽象，抽象是解決軟件復(fù)雜度的重要手段，讓軟件的可讀性，可擴(kuò)展，可重復(fù)利用等得到提升。下邊會從組合元素和抽象手段來對比語言特性。二、 組合手段匯編語言：算是最簡單的詞法和語法形式了，被稱作低級語言。匯編器通過直譯的過程將匯編代碼翻譯為native code(cpu指令集）。 提供的primitive elements有：數(shù)字，字符，-，+，*，/ ， case,if, break, go，指令等基本元素；通過這些元素組合成計算機(jī)執(zhí)行序列符號。 c語言相比匯編語言更高級，讓程序員脫離和cpu,寄存器,內(nèi)存直接打交道的工作，提供了更多的組合手段：比如數(shù)組，結(jié)構(gòu)體等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 java語言自稱是面向?qū)ο笳Z言，所以比c語言更進(jìn)一步，通過強(qiáng)大的類型系統(tǒng)手段來組合屬性和方法。 go語言和ML語言非常相仿，“接口”，"高階函數(shù)“，”閉包“，"duck type","返回多值”，并提供goroutine等來組合。 prolog語言完全是模式匹配的邏輯語言。他的思想基于：世間所有的定理都給予一個最簡單的定理推理而來，就像數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)是“1+1=2”,然后才能推導(dǎo)出“萬有引力”，“相對論”等定律。 lisp方言以s-expression（著名的S表達(dá)式）來組合數(shù)據(jù)和函數(shù)。在lisp中不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和函數(shù)，一切皆為數(shù)據(jù)。 題外話：lisp方言是和圖靈機(jī)的思想一脈相承的，編碼的時候完全感受不到計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。而其他語言更多的是馮·洛伊曼的計算,存儲思想而設(shè)計，要么是“堆?！苯Y(jié)構(gòu)，要么是“寄存器”結(jié)構(gòu)；三、 抽象手段從c語言開始，以函數(shù)為單元提供了對程序的抽象。這樣大大的提高了程序的可復(fù)用，模塊化等。讓團(tuán)隊合作編碼也成為可能。 面向?qū)ο缶幊蹋夯旧想[藏了計算機(jī)的細(xì)節(jié)，開發(fā)者通過對象來抽象具體業(yè)務(wù)。但嚴(yán)格意義上來說java也屬于imperative-lang的范疇而且都是傳值調(diào)用。相比來說,python,ruby更面向?qū)ο笠恍?font color="#ff0000">，python融合了面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程范式，更接近自然語言些。 以lisp為代表的函數(shù)式語言：以函數(shù)為基本和唯一的抽象；common-lisp也基于宏開發(fā)了一套o(hù)bject-oriented的編程方式。我比較傾向于函數(shù)式編程理念：函數(shù)的無副作用（不用考慮線程安全，特別是對于變態(tài)的Haskell），高階函數(shù)，閉包,lambda等。四、 類型系統(tǒng)大家平時經(jīng)常會說：javascript是一個弱類型的語言，java語言是強(qiáng)類型的語言。將編程語言從類型系統(tǒng)的角度區(qū)分語言也很有趣。一般來說弱類型語言更偏向自然語言一些，語法也很自由活潑些。而現(xiàn)今語言的走勢也趨向與弱類型方向. 計算機(jī)是結(jié)構(gòu)化很強(qiáng)的，堆棧上一個二進(jìn)制位的錯誤就會導(dǎo)致溢出，bus等錯誤。所以語言層面的自由得益于編譯器或者解釋器的功勞。比如java,c等語言有很強(qiáng)的編譯時類型檢測機(jī)制，強(qiáng)類型的好處驅(qū)使編碼人員寫出很少有語法，語義錯誤的代碼，對IDE的支持也便捷，是大型技術(shù)團(tuán)隊的合作基石。 弱類型語言讓我們獲取了自由（不需要類型信息），讓程序員少敲了許多鍵盤。自由是有代價的，編譯器或解釋器中內(nèi)含類型推理(infer type); （類型推理是利用歸一方法，基于上下文中的變量顯式類型，操作符，返回值等信息，利用棧和逐漸替換的過程來推到出類型。） 弱類型雖然可以輕松編譯通過（或者不需要編譯而是解釋執(zhí)行），但也是有類型檢查過程的，只是將此過程延遲到運(yùn)行時了。所以弱類型語言結(jié)構(gòu)化不強(qiáng)，編碼時很難確保類型無誤，IDE支持較難。但是通過一些分析器可以不斷的檢測語法，語義錯誤，相當(dāng)于達(dá)到了強(qiáng)類型語言的IDE效果。近幾年語言的方向朝著逐漸脫離計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，向自然語言方向在演進(jìn)，程序員像藝術(shù)家一樣用代碼自由描繪。五、編譯/解釋java語言是解釋型還是編譯型的呢？ 這個很難說，從java source code -> class byte code 的過程式j(luò)avac編譯器的過程。但是byte code 在jvm上執(zhí)行的過程可能是解釋執(zhí)行也可能是編譯執(zhí)行的。解釋型和編譯型的內(nèi)部都遵從編譯原理的過程：詞法分析-> 語法分析->語義解析 -> 編譯器后端-> native code的過程。 但有各自的優(yōu)點(diǎn): 解釋器：加載code速度快；解釋器需要維護(hù)運(yùn)行時上下文等信息。所以加載必要的代碼，片段解釋執(zhí)行。但是對于相同的代碼都經(jīng)過編譯過程就很多余，造成時間浪費(fèi)。 編譯器：執(zhí)行速度快。而且編譯器后端也更容易優(yōu)化中間代碼，因為優(yōu)化過程式一個結(jié)構(gòu)化過程：往往需要遍歷整個中間代碼，整體優(yōu)化代碼，提高運(yùn)行效率。 runtime：一般來說解釋型語言需要在內(nèi)存維護(hù)運(yùn)行時上下文信息，服務(wù)于運(yùn)行過程中變量的查找，綁定，scope等。 而編譯語言基于寄存器堆棧模型執(zhí)行代碼，基本上數(shù)據(jù)綁定都在棧結(jié)構(gòu)中完成，運(yùn)行速度稍微快一些； hotspot-jvm結(jié)合了解釋和編譯的各自優(yōu)點(diǎn)；最先解釋執(zhí)行過程，如果方法被頻繁執(zhí)行，而且達(dá)到熱點(diǎn)(hotspot),jvm會啟動編譯過程，將次代碼編譯為native-code，然后緩存起來，下一次的調(diào)用直接執(zhí)行即可。hotspot-jvm執(zhí)行基于堆棧指令bytecode, 這一點(diǎn)也是基于跨平臺的考慮而犧牲了寄存器指令； （而基于android操作系統(tǒng)上的dalvik虛擬機(jī)是基于寄存器指令的）； 所以說，語言的設(shè)計往往是一個權(quán)衡過程；獲取的“自由”越多，"犧牲“也更大。最初從圖靈為了解決萊布尼茨提出的：是否存在一個通用模型來解決一切計算任務(wù)這個命題，發(fā)明了圖靈機(jī)理論。到馮洛伊曼仿真人腦神經(jīng)元思考過程產(chǎn)生第一臺基于存儲器，運(yùn)算器的計算機(jī)ENIAC，至今，計算機(jī)硬件技術(shù)并沒有實(shí)質(zhì)性的變化，只是隨著摩爾定律的破滅，人們發(fā)展了多級高速緩存，多核，多cpu技術(shù)來支撐越來越大的計算任務(wù)。 在這個過程中，隨著人們對邏輯學(xué)，符號學(xué),算法的不斷研究，用來和計算機(jī)交互的語言也越來越抽象和豐富。我們通過這個形象的符號來抽象時間和空間，通過這個形象的符號來解決軟件的復(fù)雜性問題，通過這個符號來和計算機(jī)傳達(dá)我們的思想。舉報
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