冒號和他的學生們
——程序員提高班紀事
18．系統語言
居高者形逸而神勞，處下者形勞而神逸 —《洪應明·菜根譚》
問號忙問：“您打算比較哪些主流語言呢？”
冒號回答：“就談談第一堂課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族靜態語言五種——C、C++、Java、C#和D；非C族靜態語言兩種——VB和Delphi；動態語言五種——Perl、PHP、Python、Ruby
和JavaScript 。”
嘆號表示懷疑：“這么多種語言怎么比較得過來？”
冒號解釋：“我們主要比較第一類的C族語言，這些也是今后學習的重點，其他的只是泛泛而談。”
引號猜測：“因為他們更重要？”
“可以這么說。”冒號直截了當，“毋庸諱言，在當今的主流語言中，C族語言應用范圍之廣、使用人數之多、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++上增點東西再減點東西；C#中#就是四個疊起的加號；最后D語言干脆在字母上進行升級。”
句號推斷：“B語言、C語言、D語言，下一個該D++、D#或E語言了。”
誰知冒號卻說：“E語言已經有了，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平臺上推出了F#語言，不過這里的F指的是‘Functional’，即函數式。”
逗號向往著：“不如直接搞個終極的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。”冒號笑道，“愿望是美好的，我們還得面對現實。不扯遠了，你們先談談一下這些C族語言各自的特點吧。”
眾人心想：老冒怎么跟國足一個毛病，老喜歡回傳，就是不直接射門，真是急煞人也！
問號揀了個軟柿子：“C語言是C族老大，又是唯一的純過程式語言，當然與眾不同啦。”
引號一板一眼：“C++在過程式的基礎上又引入對象式和泛型式，同時保持了C的高效性和底層開發能力。”
逗號接道：“Java既繼承了C++的優點，又克服了C++的復雜性，雖然底層開發能力有所減弱，但具備平臺無關性。”
句號不緊不慢：“C#兼具C++與Java各自的優點，但效率上不如C++，跨平臺方面不如Java。”
嘆號后悔嘴慢：“剩下一個最陌生的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++要高級吧。”
冒號評價：“各位談得雖然簡單了些，也算八九不離十吧。下面我稍微展開些來講。”
此時眾人有一個共同的愿望，希望老冒這次能痛快地單刀赴會、直搗黃龍。
冒號似乎看出大家的心思，開始口若懸河：“關于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，便如戰將有了佩劍，平添一分獨闖敵營的膽氣。盡管以現代的眼光來看，它存在不少缺點，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，讓人無法對其多加苛求。”
逗號提出異議：“但語言不是讓人崇拜的，而是讓人運用的。一門語言無論過去如何榮光，如果不適應現代發展趨勢，還是可能被淘汰。”
“說得非常好！”冒號竟然鼓起掌來，“迄今為止本課堂對于具體知識的講授并不多，但一直提倡獨立思考，不要盲從權威。如果你們能做到這一點，本班的目標也就實現了一半。回頭再說說C語言，它源自Unix操作系統的開發，以其良好的抽象性和可移植性取代了匯編語言作為系統開發語言。因其簡潔實用、靈活高效，很快從系統領域發展到其他領域而成為通用語言。隨著新興語言的崛起以及硬件性能的大幅提高，C語言的缺點也日益顯著：過于寬松的類型檢查、容易出錯的內存管理、相對貧乏的語言特征等等。雖然自身還在發展，它的市場份額日益減少乃不爭的事實。但在相當長的時間內，它在其所擅長的領域里仍會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，它的生命力絕不會比任何OOP語言弱。“
引號咨詢道：“關于C語言的學習，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的創造者，同時也是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，嚴重地通貨膨脹了。”冒號不無感慨。
問號尖銳地問：“C++既保持了C的底層開發能力，又引入了OOP，C的處境想必更加艱難吧？”
冒號坦承：“這是不假。C++成功的一個重要因素是對C語言的兼容，由此吸引了大批的C程序員。但這不是沒有代價的，C++在兼容C的同時也保留了C的許多缺陷。Java成功的地方有很多，一個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C++批判最激烈的往往來自C的社區，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！”嘆號驚訝道。
冒號勸誡：“如果你因為是他的粉絲而后悔學C++，那就是為他人的偏執買單，不管那人名氣有多大。”
句號指出：“C++最為人詬病的地方有：語法過于復雜，學習曲線陡、開發效率低；支持的范式過多；OOP不徹底；自省（Reflection）功能不足；支持指針操作導致安全隱患；沒有自動垃圾回收，容易內存泄漏；沒有線程支持；沒有豐富的標準庫支持圖形界面、網絡編程等。”
“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。”冒號當起了辯護律師，“C++過于復雜這點沒錯，Stroustrup說過一句耐人尋味的話：一種語言不復雜是因為不成熟。成人肯定比兒童復雜，因為他要承擔更大的責任。大家不妨看看Java從1.0到6.0的發展過程，是否應證了這一點？當然C++的復雜度的確高于其他語言，但如果不執著于奇技淫巧，它絕非高不可攀。C++的開發效率相比Java與C#，差距主要在兩個方面：一是標準庫不夠完善，二是需要手工回收垃圾。關于前者，的確是C++的一大軟肋，標準庫竟然連企業應用中最常用的圖形界面、網絡編程、數據庫處理等都不能涵蓋，嚴重障礙了生產力。其實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準委員會來維護。98年的一個標準直到03年還在修訂，下一個標準至少要到09年。連Stroustrup都在哭窮，說沒有足夠的人和時間來開發標準庫，可為何廣受贊譽的Boost庫至今仍徘徊在標準門外？考慮到Boost的創辦人大多出自標準委員會，其他無此背景的類庫恐怕更難登C++之堂了。相比之下D語言更慘，雖然天生麗質，苦無豪門青睞，只好一直待字閨中。”
嘆號感慨：“金錢才是技術的最大推動力啊！”
“話糙理不糙。”冒號也很無奈，“此外，C++不支持自動垃圾回收，是因為Stroustrup固執地認為這該由library來支持。一方面，C++主張RAII（Resource
Acquisition Is Initialization）原則，通過析構函數（destructor）或智能指針（smart pointer）能在大多數情況下有效地解決內存釋放問題；另一方面，盡管自動垃圾回收機制逐漸為大眾接受——據說C++0x也將部分地支持它——但這種機制也存在缺陷。比如一個Java程序如果在某一時段極耗內存，由于自動垃圾回收的不定時性，不能保證及時清理內存，可能會拋出OutOfMemoryError。另外，自動垃圾回收機制并不能完全避免內存泄漏問題，Java程序的內存泄漏可能會比C++的更多，因為C++程序員對此更有戒心。”
問號直奔要害：“您如何看待C與C++中的指針？”
冒號欣然接招：“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語言，而指針對于底層操作是必不可少的。同樣道理，二者的數據類型的轉換比其他靜態類型語言更自由，也是源出于此。”
句號總結：“能力越大，責任越大，風險越大。”
“正是此意！”冒號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++缺少對自省功能的支持，也是因為追求效率，不愿在元數據上花時間和空間。說到C++支持的范式過多，程序員過于自由，代碼不標準難維護，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就可以了，自然而簡潔。”
引號發覺：“您好像把對C++所有的責難都化解了。”
“可恨之人必有可憐之處嘛。”冒號俗語反用，“其實C++仍有不少亟待改進之處，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；支持動態數組（dynamic
array）；支持契約式設計（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++程序員夢寐以求的特征。”
逗號很奇怪：“為什么D語言名氣這么小？”
句號吟道：“千里馬常有，伯樂不常有，大腕伯樂更稀有。”
眾樂。
冒號結語：“C與C++同為系統語言，決定了它們的理念是：優化機器的時間而不是人的時間，優化機器的記憶而不是人的記憶；假設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利、義務與責任。無視這種背景和理念而去與其他語言相較，必不著筋節。需要強調的是，常見的‘C/C++’的說法很不科學。C與C++雖有千絲萬縷的聯系，但一個簡單，一個復雜；一個純過程式，一個集過程式、對象式、泛型式和元編程于一體。貌合神離，不宜混為一談。”
嘆號一個問題憋了半天，不吐不快：“我有一個問題：如今電腦性能這么高，C與C++如此強調運行效率還有必要嗎？”
“絕對有必要！”冒號斬釘截鐵，“其一、縱向看，用戶的耐心與電腦的速度成反比，早年一個386人們就滿足了，如今卻忍受不了586；其二、橫向比，相對緩慢的系統競爭力也低；其三、在一些領域如人工智能方面，普通電腦的速度還遠遠不能滿足要求，超級計算機的存在就是明證；其四、仍有些程序跑在資源有限的機器上，比如嵌入式系統。”
引號再次要求：“能推薦一些C++方面的書嗎？”
冒號直言：“學好C一本書足矣，學好C++即使推薦十本仍有遺珠之憾。可以說C++是苦了編程者，甜了著書人。開個小書單：初級——《C++
Primer》和《Thinking in C++》；中級——《The C++ Programming
Language》和《Effective C++》系列；高級——《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++的設計和演變的來龍去脈，極具啟發性。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。”