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王垠:關于編程語言的思考

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之前寫了那么多 Haskell 的不好的地方,卻沒有提到它好的地方。其實我必須承認,我從 Haskell 身上學到了非常重要的東西,那就是對于“類型”的思考。雖然 Haskell 的類型系統(tǒng)有過于強烈的約束性,從一種“哲學”的角度看感覺“不自然”,但如果一個程序員從來沒學過 Haskell,那么他的腦子里就會缺少一種重要的東西。

之前寫了那么多 Haskell 的不好的地方,卻沒有提到它好的地方。其實我必須承認,我從 Haskell 身上學到了非常重要的東西,那就是對于“類型”的思考。雖然 Haskell 的類型系統(tǒng)有過于強烈的約束性,從一種“哲學”的角度看感覺“不自然”,但如果一個程序員從來沒學過 Haskell,那么他的腦子里就會缺少一種重要的東西。這種東西很難從除 Haskell,ML,Coq,Agda 以外的其它語言身上學到。

Haskell 教會我的東西

一個沒有學過 Haskell 的 Scheme 程序員,最容易犯的一個錯誤就是,把除 #f(Scheme 的邏輯“假”) 以外的任何值都作為 #t(Scheme 的邏輯“真”)。很多人認為這是 Scheme 的一個“特性”,可是殊不知這其實是 Scheme 的極少數(shù)缺點之一。如果你了解 Lisp 的歷史,就會發(fā)現(xiàn)在最早的時候,Lisp 把 nil(空鏈表)這個值作為“假”來使用,而把 nil 意外的其它值都當成“真”。這帶來了邏輯思維的混亂。

Scheme 對 Lisp 的這種混亂做法采取了一定的改進,所以在 Scheme 里面,空鏈表 '() 和邏輯“假”值 #f 被劃分開來。這是很顯然的事情,一個是鏈表,一個是 bool,怎么能混為一談。Lisp 的這個錯誤影響到了很多其它的語言,比如 C 語言。C 語言把 0 作為“假”,而把不是 0 的值全都作為“真”。所以你就看到有些自作聰明的 C 程序員寫出這樣的代碼:

  1. int i = 0;  
  2. ...  
  3. ...  
  4. if (i++) { ...} 

Scheme 停止把 nil 作為“假”,卻仍然把不是 #f 的值全都作為“真”。Scheme 的崇拜者一般都告訴你,這樣做的好處是,你可以使用

  1. (or x y z ...) 

這樣的表達式,如果其中有一個不是 #f,那么這個表達式會直接返回它實際的值,而不只是 #t。

然而他們沒有看到的是,其實這個表達式所要達到的“目的”,其實有更加簡單而直接的方法,而不需要把非 #f 的值都作為“真”。你只需要定義一個函數(shù):

  1. (define orf  
  2.   (lambda (ls)  
  3.     (cond  
  4.       [(null? ls) #f]  
  5.       [else 
  6.        (let ([v (car ls)])  
  7.          (if (not (eq? v #f))  
  8.              v  
  9.              (orf (cdr ls))))]))) 

之后你就可以這樣調用它:(orf '(#f #f 0 #f "foo"))。這會在遇到 0 的時候返回它,因為0是這個鏈表里第一個不是 #f 的值。如果鏈表里全都是 #f 它就返回 #f。

這比起 Scheme 的 or 來,不但效率一樣,而且還有一個好處。那就是這個 orf 是一個函數(shù),而 or 是一個宏。所以你沒法把 or 作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)。你沒法使用像 (map or ...) 這樣的寫法。而這個 orf 由于是一個函數(shù),所以可以被作為值,任意的傳遞給另一個函數(shù)。

Haskell 的類型系統(tǒng),就是幫助你嚴密的思考關于類型的問題的??墒?Haskell 做得過分了一點,由于對類型推導,一階邏輯和 category theory 等理論的盲目崇拜,Haskell 里面存在很多不必要的復雜性。各種各樣的類型推導我寫過不下十個,其中有一些比 Haskell 強大很多。我設計了自己的類型系統(tǒng)。category theory 其實不是什么有用的東西。很多數(shù)學家把它叫做“abstract nonsense”,就是說它太“通用”了,以至于相當于什么都沒說。我曾經在一個晚上看完了整本的 category theory 教材,發(fā)現(xiàn)里面的內容我其實通過自己的動手操作(實現(xiàn)編譯器,設計類型系統(tǒng)和靜態(tài)分析等等),早就明白了。

所以我不想再使用 Haskell,我對它的程序員的“天才態(tài)度”也感到厭倦,然而我的腦子里卻留下了它教會我的東西。對 Haskell 的理解,讓我成為了一個更好的 Scheme 程序員,更好的 Java 程序員,更好的 C++ 程序員,甚至更好的 shell 腳本程序員。我能夠在任何語言里再現(xiàn) Haskell 的編程方式的精髓。然而讓我繼續(xù)用 Haskell ,卻就像是讓我坐牢一樣。本來很簡單的事情,到 Haskell 里面就變成這樣那樣莫名其妙的新術語。Haskell 的設計者們的論文我大部分都看過,幾分鐘之內我就知道他們那一套東西怎么變出來的,其實里面很少有新的東西。大部分是因為 Haskell 引入的那些“新概念”(比如 monad)而產生的無須有的問題。世界上有比他們更聰明的人,更簡單卻更強大的理論。不要以為 Haskell 就是世界之巔。

所以怎么說呢,我覺得每個程序員的生命中都至少應該有幾個月在靜心學習 Haskell。學會 Haskell 就像吃幾天素食一樣。每天吃素食顯然會缺乏某些營養(yǎng),但是每天都吃葷的話,你就永遠意識不到身體里的毒素有多嚴重。

專攻一門語言的害處

我曾經對人說 C++ 里面其實有一些好東西,但是我沒有說的是,C++ 里面的壞東西實在太多了。

有些人從小寫 C++,一輩子都在寫 C++。這樣的結果是,他們對 C++ 里面的“珍珠”掌握的非常牢靠,以至于出現(xiàn)了一種“腦殘”的現(xiàn)象——他們沒法再寫出邏輯清晰的程序。(這里“珍珠”是一個特殊的術語,它并不含有贊美的意思。請參考這篇博文。)

比如,很多 C++ 程序員很精通 functor 的寫法,可是其實 functor 只是由于 C++ 沒有 first-class function 而造成的“變通”。C++ 的 functor 永遠也不可能像 Scheme 的 lambda 函數(shù)一樣好用。因為每次需要一個 functor 你都得定義一個新的 class,然后制造這個 class 的對象。如果函數(shù)里面有自由變量,那么這些自由變量必須通過構造函數(shù)放進 functor 的 field 里面,這樣當 functor 內部的“主方法”被調用的時候,它才知道自由變量的值。所以為此,你又得定義一些 field。麻煩了這么久,你得到的其實不過是 Scheme 程序員用起來就像呼吸空氣一樣的 lambda。

這些“精通” functor 的 C++ 程序員,認為會用 functor 就說明自己水平高。殊不知 functor 這東西不但是一個“變通”,而且是從函數(shù)式語言里面“學”過來的。在最早的時候,C++ 程序員其實是不知道 functor 這東西的。如果你考一下古就會發(fā)現(xiàn),C++ 誕生于 1983 年,而 Scheme 誕生于 1975 年,Lisp 誕生于 1958 年。C++ 的誕生比 Scheme 整整晚了8年,然而 Scheme 一開始就有 lexical scoping 的 lambda。functor 只不過是對 lambda 的一種繞著彎的模仿。實際上 C++ 后來加進去的一些東西(包括 boost 庫),基本上都是東施效顰。

記得2011年11月11日的良辰吉日,C++ 的創(chuàng)造者 Bjarne Stroustrup 在 Indiana 大學做了一個演講,主題是關于 C++11 的新特性。當時我也在場,主持人 Andrew 是 boost 庫的首席設計師之一(他后來有段時間當過我的導師)。他連夸 Stroustrup 會選日子,只是遺憾演講時間沒有定在11點。

雖然我對 Stroustrup 的幽默感和謙虛的態(tài)度感到敬佩,但我也看出來 C++11 相對于像 Scheme 這樣的語言,其實沒有什么真正的“新東西”。大部分時候它是在改掉自己的一些壞毛病,然后向其它語言學習一些東西,然后把這些學習的痕跡掩蓋起來??墒堑阶詈?,它仍然不可能達到其他語言那么原汁原味的效果。然而,由于 C++ 的普及程度之高,現(xiàn)成的代碼之多,它的地位和重要性還是一時難以動搖的。所以“先輩的罪”,我們恐怕要用很多代人的工作才能彌補。

那么 C++ 有什么其他語言沒有的好東西呢?其實非常少。我還是有空再講吧。

多學幾種語言

我今天想說其實就是,沒有任何一種語言值得你用畢生的精力去“精通”它。“精通”其實代表著“腦殘”。你必須對每種語言都帶有一定的懷疑態(tài)度,而不是完全的擁抱它。每個人都應該學習多種語言,這樣才不至于讓自己的思想受到單一語言的約束,而沒法接受新的,更加先進的思想。這就像每個人都應該學會至少一門外語一樣,否則你就深陷于自己民族的思維方式。有時候這種民族傳統(tǒng)的思想會讓你深陷無須有的痛苦,卻無法自拔。

原文鏈接:http://www.yinwang.org/blog-cn/2013/04/17/languages/

責任編輯:林師授 來源: 王垠的博客
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