冒号和他的学生们（连载18）——系统语言

冒号和他的学生们（连载18）——系统语言

冒号和他的学生们

——程序员提高班纪事

18．系统语言

居高者形逸而神劳，处下者形劳而神逸                        —《洪应明·菜根谭》

问号忙问：“您打算比较哪些主流语言呢？”

冒号回答：“就谈谈第一堂课提到的最流行的十二种语言吧。按语法特征可将它们分为三类：C族静态语言五种——C、C++、Java、C#和D；非C族静态语言两种——VB和Delphi；动态语言五种——Perl、PHP、Python、Ruby 和JavaScript 。”

叹号表示怀疑：“这么多种语言怎么比较得过来？”

冒号解释：“我们主要比较第一类的C族语言，这些也是今后学习的重点，其他的只是泛泛而谈。”

引号猜测：“因为他们更重要？”

“可以这么说。”冒号直截了当，“毋庸讳言，在当今的主流语言中，C族语言应用范围之广、使用人数之多、影响力之巨都是其他类语言所无法比拟的。它们之间的关系从名字上就能看出：C语言的前身是B语言；其后是C++；Java曾被称为C++++--，意思是在C++上增点东西再减点东西；C#中#就是四个叠起的加号；最后D语言干脆在字母上进行升级。”

句号推断：“B语言、C语言、D语言，下一个该D++、D#或E语言了。”

谁知冒号却说：“E语言已经有了，与Java的语法很像。甚至F语言也有了，但不是C族语言，而是Fortran族的。这不，微软还在.Net平台上推出了F#语言，不过这里的F指的是‘Functional’，即函数式。”

逗号向往着：“不如直接搞个终极的Z语言，成为全世界程序员的唯一指定语言，多省事！”

“这难度不亚于全人类共用一种语言。”冒号笑道，“愿望是美好的，我们还得面对现实。不扯远了，你们先谈谈一下这些C族语言各自的特点吧。”

众人心想：老冒怎么跟国足一个毛病，老喜欢回传，就是不直接射门，真是急煞人也！

问号拣了个软柿子：“C语言是C族老大，又是唯一的纯过程式语言，当然与众不同啦。”

引号一板一眼：“C++在过程式的基础上又引入对象式和泛型式，同时保持了C的高效性和底层开发能力。”

逗号接道：“Java既继承了C++的优点，又克服了C++的复杂性，虽然底层开发能力有所减弱，但具备平台无关性。”

句号不紧不慢：“C#兼具C++与Java各自的优点，但效率上不如C++，跨平台方面不如Java。”

叹号后悔嘴慢：“剩下一个最陌生的D语言，在第一堂课之前还真没听说过，怎么挤上主流语言位置的？我想。。。呃，它总该比C++要高级吧。”

冒号评价：“各位谈得虽然简单了些，也算八九不离十吧。下面我稍微展开些来讲。”

此时众人有一个共同的愿望，希望老冒这次能痛快地单刀赴会、直捣黄龙。

冒号似乎看出大家的心思，开始口若悬河：“关于C语言，前面多次提到。这是一把历久弥新的宝剑，一旦出鞘，依旧寒光逼人，锋利无俦。有了它，便如战将有了佩剑，平添一分独闯敌营的胆气。尽管以现代的眼光来看，它存在不少缺点，但即使抛开C语言辉煌的历史不谈，单就其以如此高龄在诸多后辈冲击之下仍屹立不倒而论，让人无法对其多加苛求。”

逗号提出异议：“但语言不是让人崇拜的，而是让人运用的。一门语言无论过去如何荣光，如果不适应现代发展趋势，还是可能被淘汰。”

“说得非常好！”冒号竟然鼓起掌来，“迄今为止本课堂对于具体知识的讲授并不多，但一直提倡独立思考，不要盲从权威。如果你们能做到这一点，本班的目标也就实现了一半。回头再说说C语言，它源自Unix操作系统的开发，以其良好的抽象性和可移植性取代了汇编语言作为系统开发语言。因其简洁实用、灵活高效，很快从系统领域发展到其他领域而成为通用语言。随着新兴语言的崛起以及硬件性能的大幅提高，C语言的缺点也日益显著：过于宽松的类型检查、容易出错的内存管理、相对贫乏的语言特征等等。虽然自身还在发展，它的市场份额日益减少乃不争的事实。但在相当长的时间内，它在其所擅长的领域里仍会占举足轻重的一席之地。如果C能借鉴C++的命名空间、重载、异常处理和STL等非OO的特征，它的生命力绝不会比任何OOP语言弱。“

引号咨询道：“关于C语言的学习，您有何建议？”

“精读K&R的《The C Programming Language》，此书不过二百页，堪称C语言的剑诀。其中的R即Dennis Ritchie，是C的创造者，同时也是Unix的缔造者之一，是真正的大师。如今的大师，同博士、教授、院士等头衔一样，严重地通货膨胀了。”冒号不无感慨。

问号尖锐地问：“C++既保持了C的底层开发能力，又引入了OOP，C的处境想必更加艰难吧？”

冒号坦承：“这是不假。C++成功的一个重要因素是对C语言的兼容，由此吸引了大批的C程序员。但这不是没有代价的，C++在兼容C的同时也保留了C的许多缺陷。Java成功的地方有很多，一个不容忽视的因素是它彻底摆脱了与C兼容的桎梏。由于C++对C的改革不彻底，又过于庞杂，并且效率上不如C，这使得C仍有其生存空间。略有讽刺意味的是，对C++批判最激烈的往往来自C的社区，比如Linux之父Linus Torvalds就曾激烈地批判过C++。”

“Linus？那可是我的偶像呢！”叹号惊讶道。

冒号劝诫：“如果你因为是他的粉丝而后悔学C++，那就是为他人的偏执买单，不管那人名气有多大。”

句号指出：“C++最为人诟病的地方有：语法过于复杂，学习曲线陡、开发效率低；支持的范式过多；OOP不彻底；自省（Reflection）功能不足；支持指针操作导致安全隐患；没有自动垃圾回收，容易内存泄漏；没有线程支持；没有丰富的标准库支持图形界面、网络编程等。”

“罪状不少哇！这些说法都有一定道理，但也有失公允。且听我一一道来。”冒号当起了辩护律师，“C++过于复杂这点没错，Stroustrup说过一句耐人寻味的话：一种语言不复杂是因为不成熟。成人肯定比儿童复杂，因为他要承担更大的责任。大家不妨看看Java从1.0到6.0的发展过程，是否应证了这一点？当然C++的复杂度的确高于其他语言，但如果不执着于奇技淫巧，它绝非高不可攀。C++的开发效率相比Java与C#，差距主要在两个方面：一是标准库不够完善，二是需要手工回收垃圾。关于前者，的确是C++的一大软肋，标准库竟然连企业应用中最常用的图形界面、网络编程、数据库处理等都不能涵盖，严重障碍了生产力。其实C++也有苦衷，不像Java和C#那样有大公司的鼎力支持，只靠效率极为低下的标准委员会来维护。98年的一个标准直到03年还在修订，下一个标准至少要到09年。连Stroustrup都在哭穷，说没有足够的人和时间来开发标准库，可为何广受赞誉的Boost库至今仍徘徊在标准门外？考虑到Boost的创办人大多出自标准委员会，其他无此背景的类库恐怕更难登C++之堂了。相比之下D语言更惨，虽然天生丽质，苦无豪门青睐，只好一直待字闺中。”

叹号感慨：“金钱才是技术的最大推动力啊！”

“话糙理不糙。”冒号也很无奈，“此外，C++不支持自动垃圾回收，是因为Stroustrup固执地认为这该由library来支持。一方面，C++主张RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则，通过析构函数（destructor）或智能指针（smart pointer）能在大多数情况下有效地解决内存释放问题；另一方面，尽管自动垃圾回收机制逐渐为大众接受——据说C++0x也将部分地支持它——但这种机制也存在缺陷。比如一个Java程序如果在某一时段极耗内存，由于自动垃圾回收的不定时性，不能保证及时清理内存，可能会抛出OutOfMemoryError。另外，自动垃圾回收机制并不能完全避免内存泄漏问题，Java程序的内存泄漏可能会比C++的更多，因为C++程序员对此更有戒心。”

问号直奔要害：“您如何看待C与C++中的指针？”

冒号欣然接招：“指针是C与C++最大的特色，其他语言要么不支持，要么支持得有限。C与C++可以说是成也指针，败也指针。用得好可以是削铁如泥的神兵利器，用得不好则可能是自我毁灭的罪恶渊薮。但由于二者定位于系统语言，而指针对于底层操作是必不可少的。同样道理，二者的数据类型的转换比其他静态类型语言更自由，也是源出于此。”

句号总结：“能力越大，责任越大，风险越大。”

“正是此意！”冒号重重地敲了一下桌子，“此话既适用于编程语言，也适用于程序员。至于C++缺少对自省功能的支持，也是因为追求效率，不愿在元数据上花时间和空间。说到C++支持的范式过多，程序员过于自由，代码不标准难维护，这就如同埋怨餐馆提供的菜式过多以致难以摆出一桌酒席一样可笑。最后，指责C++不是100％OOP的说法更是荒谬之极。OOP又不是金子，含量越高越好。试图把一切都装进OOP的箱子里的想法无异于削足适履。典型的如Java中的Math类，逻辑上压根儿就不存在什么Math对象，清一色的static方法和常量就是最好的讽刺。在C++中只要在math的namespace中定义一些自由函数就可以了，自然而简洁。”

引号发觉：“您好像把对C++所有的责难都化解了。”

“可恨之人必有可怜之处嘛。”冒号俗语反用，“其实C++仍有不少亟待改进之处，D语言就是很好的启示。D语言的提供了可控制的垃圾回收器；支持动态数组（dynamic array）；支持契约式设计（design by contract）；废除了C与C++ 令人头痛的头文件（header file）等等。这些都是C++程序员梦寐以求的特征。”

逗号很奇怪：“为什么D语言名气这么小？”

句号吟道：“千里马常有，伯乐不常有，大腕伯乐更稀有。”

众乐。

冒号结语：“C与C++同为系统语言，决定了它们的理念是：优化机器的时间而不是人的时间，优化机器的记忆而不是人的记忆；假设编译器是愚蠢的而程序员是聪明的，因此赋予程序员更多的权利、义务与责任。无视这种背景和理念而去与其他语言相较，必不着筋节。需要强调的是，常见的‘C/C++’的说法很不科学。C与C++虽有千丝万缕的联系，但一个简单，一个复杂；一个纯过程式，一个集过程式、对象式、泛型式和元编程于一体。貌合神离，不宜混为一谈。”

叹号一个问题憋了半天，不吐不快：“我有一个问题：如今电脑性能这么高，C与C++如此强调运行效率还有必要吗？”

“绝对有必要！”冒号斩钉截铁，“其一、纵向看，用户的耐心与电脑的速度成反比，早年一个386人们就满足了，如今却忍受不了586；其二、横向比，相对缓慢的系统竞争力也低；其三、在一些领域如人工智能方面，普通电脑的速度还远远不能满足要求，超级计算机的存在就是明证；其四、仍有些程序跑在资源有限的机器上，比如嵌入式系统。”

引号再次要求：“能推荐一些C++方面的书吗？”

冒号直言：“学好C一本书足矣，学好C++即使推荐十本仍有遗珠之憾。可以说C++是苦了编程者，甜了著书人。开个小书单：初级——《C++ Primer》和《Thinking in C++》；中级——《The C++ Programming Language》和《Effective C++》系列；高级——《The C++ In-Depth》系列。这里还要特别推荐一下《The Design and Evolution of C++》，从中你可以看到 C++的设计和演变的来龙去脉，极具启发性。C++是匹无辔无鞍的野马，看似桀骜不驯，若能顺性而御，必能足踏飞燕，行千里而不劳。”