冒號(hào)和他的學(xué)生們
——程序員提高班紀(jì)事
18．系統(tǒng)語言
居高者形逸而神勞，處下者形勞而神逸 —《洪應(yīng)明·菜根譚》
問號(hào)忙問：“您打算比較哪些主流語言呢？”
冒號(hào)回答：“就談?wù)劦谝惶谜n提到的最流行的十二種語言吧。按語法特征可將它們分為三類：C族靜態(tài)語言五種——C、C++、Java、C#和D；非C族靜態(tài)語言兩種——VB和Delphi；動(dòng)態(tài)語言五種——Perl、PHP、Python、Ruby
和JavaScript 。”
嘆號(hào)表示懷疑：“這么多種語言怎么比較得過來？”
冒號(hào)解釋：“我們主要比較第一類的C族語言，這些也是今后學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，其他的只是泛泛而談。”
引號(hào)猜測(cè)：“因?yàn)樗麄兏匾?#8221;
“可以這么說。”冒號(hào)直截了當(dāng)，“毋庸諱言，在當(dāng)今的主流語言中，C族語言應(yīng)用范圍之廣、使用人數(shù)之多、影響力之巨都是其他類語言所無法比擬的。它們之間的關(guān)系從名字上就能看出：C語言的前身是B語言；其后是C++；Java曾被稱為C++++--，意思是在C++上增點(diǎn)東西再減點(diǎn)東西；C#中#就是四個(gè)疊起的加號(hào)；最后D語言干脆在字母上進(jìn)行升級(jí)。”
句號(hào)推斷：“B語言、C語言、D語言，下一個(gè)該D++、D#或E語言了。”
誰知冒號(hào)卻說：“E語言已經(jīng)有了，與Java的語法很像。甚至F語言也有了，但不是C族語言，而是Fortran族的。這不，微軟還在.Net平臺(tái)上推出了F#語言，不過這里的F指的是‘Functional’，即函數(shù)式。”
逗號(hào)向往著：“不如直接搞個(gè)終極的Z語言，成為全世界程序員的唯一指定語言，多省事！”
“這難度不亞于全人類共用一種語言。”冒號(hào)笑道，“愿望是美好的，我們還得面對(duì)現(xiàn)實(shí)。不扯遠(yuǎn)了，你們先談?wù)勔幌逻@些C族語言各自的特點(diǎn)吧。”
眾人心想：老冒怎么跟國(guó)足一個(gè)毛病，老喜歡回傳，就是不直接射門，真是急煞人也！
問號(hào)揀了個(gè)軟柿子：“C語言是C族老大，又是唯一的純過程式語言，當(dāng)然與眾不同啦。”
引號(hào)一板一眼：“C++在過程式的基礎(chǔ)上又引入對(duì)象式和泛型式，同時(shí)保持了C的高效性和底層開發(fā)能力。”
逗號(hào)接道：“Java既繼承了C++的優(yōu)點(diǎn)，又克服了C++的復(fù)雜性，雖然底層開發(fā)能力有所減弱，但具備平臺(tái)無關(guān)性。”
句號(hào)不緊不慢：“C#兼具C++與Java各自的優(yōu)點(diǎn)，但效率上不如C++，跨平臺(tái)方面不如Java。”
嘆號(hào)后悔嘴慢：“剩下一個(gè)最陌生的D語言，在第一堂課之前還真沒聽說過，怎么擠上主流語言位置的？我想。。。呃，它總該比C++要高級(jí)吧。”
冒號(hào)評(píng)價(jià)：“各位談得雖然簡(jiǎn)單了些，也算八九不離十吧。下面我稍微展開些來講。”
此時(shí)眾人有一個(gè)共同的愿望，希望老冒這次能痛快地單刀赴會(huì)、直搗黃龍。
冒號(hào)似乎看出大家的心思，開始口若懸河：“關(guān)于C語言，前面多次提到。這是一把歷久彌新的寶劍，一旦出鞘，依舊寒光逼人，鋒利無儔。有了它，便如戰(zhàn)將有了佩劍，平添一分獨(dú)闖敵營(yíng)的膽氣。盡管以現(xiàn)代的眼光來看，它存在不少缺點(diǎn)，但即使拋開C語言輝煌的歷史不談，單就其以如此高齡在諸多后輩沖擊之下仍屹立不倒而論，讓人無法對(duì)其多加苛求。”
逗號(hào)提出異議：“但語言不是讓人崇拜的，而是讓人運(yùn)用的。一門語言無論過去如何榮光，如果不適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展趨勢(shì)，還是可能被淘汰。”
“說得非常好！”冒號(hào)竟然鼓起掌來，“迄今為止本課堂對(duì)于具體知識(shí)的講授并不多，但一直提倡獨(dú)立思考，不要盲從權(quán)威。如果你們能做到這一點(diǎn)，本班的目標(biāo)也就實(shí)現(xiàn)了一半。回頭再說說C語言，它源自Unix操作系統(tǒng)的開發(fā)，以其良好的抽象性和可移植性取代了匯編語言作為系統(tǒng)開發(fā)語言。因其簡(jiǎn)潔實(shí)用、靈活高效，很快從系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展到其他領(lǐng)域而成為通用語言。隨著新興語言的崛起以及硬件性能的大幅提高，C語言的缺點(diǎn)也日益顯著：過于寬松的類型檢查、容易出錯(cuò)的內(nèi)存管理、相對(duì)貧乏的語言特征等等。雖然自身還在發(fā)展，它的市場(chǎng)份額日益減少乃不爭(zhēng)的事實(shí)。但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它在其所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域里仍會(huì)占舉足輕重的一席之地。如果C能借鑒C++的命名空間、重載、異常處理和STL等非OO的特征，它的生命力絕不會(huì)比任何OOP語言弱。“
引號(hào)咨詢道：“關(guān)于C語言的學(xué)習(xí)，您有何建議？”
“精讀K&R的《The C Programming Language》，此書不過二百頁，堪稱C語言的劍訣。其中的R即Dennis
Ritchie，是C的創(chuàng)造者，同時(shí)也是Unix的締造者之一，是真正的大師。如今的大師，同博士、教授、院士等頭銜一樣，嚴(yán)重地通貨膨脹了。”冒號(hào)不無感慨。
問號(hào)尖銳地問：“C++既保持了C的底層開發(fā)能力，又引入了OOP，C的處境想必更加艱難吧？”
冒號(hào)坦承：“這是不假。C++成功的一個(gè)重要因素是對(duì)C語言的兼容，由此吸引了大批的C程序員。但這不是沒有代價(jià)的，C++在兼容C的同時(shí)也保留了C的許多缺陷。Java成功的地方有很多，一個(gè)不容忽視的因素是它徹底擺脫了與C兼容的桎梏。由于C++對(duì)C的改革不徹底，又過于龐雜，并且效率上不如C，這使得C仍有其生存空間。略有諷刺意味的是，對(duì)C++批判最激烈的往往來自C的社區(qū)，比如Linux之父Linus Torvalds就曾激烈地批判過C++。”
“Linus？那可是我的偶像呢！”嘆號(hào)驚訝道。
冒號(hào)勸誡：“如果你因?yàn)槭撬姆劢z而后悔學(xué)C++，那就是為他人的偏執(zhí)買單，不管那人名氣有多大。”
句號(hào)指出：“C++最為人詬病的地方有：語法過于復(fù)雜，學(xué)習(xí)曲線陡、開發(fā)效率低；支持的范式過多；OOP不徹底；自省（Reflection）功能不足；支持指針操作導(dǎo)致安全隱患；沒有自動(dòng)垃圾回收，容易內(nèi)存泄漏；沒有線程支持；沒有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)支持圖形界面、網(wǎng)絡(luò)編程等。”
“罪狀不少哇！這些說法都有一定道理，但也有失公允。且聽我一一道來。”冒號(hào)當(dāng)起了辯護(hù)律師，“C++過于復(fù)雜這點(diǎn)沒錯(cuò)，Stroustrup說過一句耐人尋味的話：一種語言不復(fù)雜是因?yàn)椴怀墒?。成人肯定比兒童?fù)雜，因?yàn)樗袚?dān)更大的責(zé)任。大家不妨看看Java從1.0到6.0的發(fā)展過程，是否應(yīng)證了這一點(diǎn)？當(dāng)然C++的復(fù)雜度的確高于其他語言，但如果不執(zhí)著于奇技淫巧，它絕非高不可攀。C++的開發(fā)效率相比Java與C#，差距主要在兩個(gè)方面：一是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)不夠完善，二是需要手工回收垃圾。關(guān)于前者，的確是C++的一大軟肋，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)竟然連企業(yè)應(yīng)用中最常用的圖形界面、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫(kù)處理等都不能涵蓋，嚴(yán)重障礙了生產(chǎn)力。其實(shí)C++也有苦衷，不像Java和C#那樣有大公司的鼎力支持，只靠效率極為低下的標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)來維護(hù)。98年的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直到03年還在修訂，下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)至少要到09年。連Stroustrup都在哭窮，說沒有足夠的人和時(shí)間來開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，可為何廣受贊譽(yù)的Boost庫(kù)至今仍徘徊在標(biāo)準(zhǔn)門外？考慮到Boost的創(chuàng)辦人大多出自標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，其他無此背景的類庫(kù)恐怕更難登C++之堂了。相比之下D語言更慘，雖然天生麗質(zhì)，苦無豪門青睞，只好一直待字閨中。”
嘆號(hào)感慨：“金錢才是技術(shù)的最大推動(dòng)力??！”
“話糙理不糙。”冒號(hào)也很無奈，“此外，C++不支持自動(dòng)垃圾回收，是因?yàn)?/span>Stroustrup固執(zhí)地認(rèn)為這該由library來支持。一方面，C++主張RAII（Resource
Acquisition Is Initialization）原則，通過析構(gòu)函數(shù)（destructor）或智能指針（smart pointer）能在大多數(shù)情況下有效地解決內(nèi)存釋放問題；另一方面，盡管自動(dòng)垃圾回收機(jī)制逐漸為大眾接受——據(jù)說C++0x也將部分地支持它——但這種機(jī)制也存在缺陷。比如一個(gè)Java程序如果在某一時(shí)段極耗內(nèi)存，由于自動(dòng)垃圾回收的不定時(shí)性，不能保證及時(shí)清理內(nèi)存，可能會(huì)拋出OutOfMemoryError。另外，自動(dòng)垃圾回收機(jī)制并不能完全避免內(nèi)存泄漏問題，Java程序的內(nèi)存泄漏可能會(huì)比C++的更多，因?yàn)?/span>C++程序員對(duì)此更有戒心。”
問號(hào)直奔要害：“您如何看待C與C++中的指針？”
冒號(hào)欣然接招：“指針是C與C++最大的特色，其他語言要么不支持，要么支持得有限。C與C++可以說是成也指針，敗也指針。用得好可以是削鐵如泥的神兵利器，用得不好則可能是自我毀滅的罪惡淵藪。但由于二者定位于系統(tǒng)語言，而指針對(duì)于底層操作是必不可少的。同樣道理，二者的數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換比其他靜態(tài)類型語言更自由，也是源出于此。”
句號(hào)總結(jié)：“能力越大，責(zé)任越大，風(fēng)險(xiǎn)越大。”
“正是此意！”冒號(hào)重重地敲了一下桌子，“此話既適用于編程語言，也適用于程序員。至于C++缺少對(duì)自省功能的支持，也是因?yàn)樽非笮?，不愿在元?shù)據(jù)上花時(shí)間和空間。說到C++支持的范式過多，程序員過于自由，代碼不標(biāo)準(zhǔn)難維護(hù)，這就如同埋怨餐館提供的菜式過多以致難以擺出一桌酒席一樣可笑。最后，指責(zé)C++不是100％OOP的說法更是荒謬之極。OOP又不是金子，含量越高越好。試圖把一切都裝進(jìn)OOP的箱子里的想法無異于削足適履。典型的如Java中的Math類，邏輯上壓根兒就不存在什么Math對(duì)象，清一色的static方法和常量就是最好的諷刺。在C++中只要在math的namespace中定義一些自由函數(shù)就可以了，自然而簡(jiǎn)潔。”
引號(hào)發(fā)覺：“您好像把對(duì)C++所有的責(zé)難都化解了。”
“可恨之人必有可憐之處嘛。”冒號(hào)俗語反用，“其實(shí)C++仍有不少亟待改進(jìn)之處，D語言就是很好的啟示。D語言的提供了可控制的垃圾回收器；支持動(dòng)態(tài)數(shù)組（dynamic
array）；支持契約式設(shè)計(jì)（design by contract）；廢除了C與C++ 令人頭痛的頭文件（header
file）等等。這些都是C++程序員夢(mèng)寐以求的特征。”
逗號(hào)很奇怪：“為什么D語言名氣這么??？”
句號(hào)吟道：“千里馬常有，伯樂不常有，大腕伯樂更稀有。”
眾樂。
冒號(hào)結(jié)語：“C與C++同為系統(tǒng)語言，決定了它們的理念是：優(yōu)化機(jī)器的時(shí)間而不是人的時(shí)間，優(yōu)化機(jī)器的記憶而不是人的記憶；假設(shè)編譯器是愚蠢的而程序員是聰明的，因此賦予程序員更多的權(quán)利、義務(wù)與責(zé)任。無視這種背景和理念而去與其他語言相較，必不著筋節(jié)。需要強(qiáng)調(diào)的是，常見的‘C/C++’的說法很不科學(xué)。C與C++雖有千絲萬縷的聯(lián)系，但一個(gè)簡(jiǎn)單，一個(gè)復(fù)雜；一個(gè)純過程式，一個(gè)集過程式、對(duì)象式、泛型式和元編程于一體。貌合神離，不宜混為一談。”
嘆號(hào)一個(gè)問題憋了半天，不吐不快：“我有一個(gè)問題：如今電腦性能這么高，C與C++如此強(qiáng)調(diào)運(yùn)行效率還有必要嗎？”
“絕對(duì)有必要！”冒號(hào)斬釘截鐵，“其一、縱向看，用戶的耐心與電腦的速度成反比，早年一個(gè)386人們就滿足了，如今卻忍受不了586；其二、橫向比，相對(duì)緩慢的系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)力也低；其三、在一些領(lǐng)域如人工智能方面，普通電腦的速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，超級(jí)計(jì)算機(jī)的存在就是明證；其四、仍有些程序跑在資源有限的機(jī)器上，比如嵌入式系統(tǒng)。”
引號(hào)再次要求：“能推薦一些C++方面的書嗎？”
冒號(hào)直言：“學(xué)好C一本書足矣，學(xué)好C++即使推薦十本仍有遺珠之憾?？梢哉fC++是苦了編程者，甜了著書人。開個(gè)小書單：初級(jí)——《C++
Primer》和《Thinking in C++》；中級(jí)——《The C++ Programming
Language》和《Effective C++》系列；高級(jí)——《The C++ In-Depth》系列。這里還要特別推薦一下《The Design and
Evolution of C++》，從中你可以看到 C++的設(shè)計(jì)和演變的來龍去脈，極具啟發(fā)性。C++是匹無轡無鞍的野馬，看似桀驁不馴，若能順性而御，必能足踏飛燕，行千里而不勞。”