4 月初，在 Puget Sound Programming Python（簡稱 PuPPy）舉辦的***屆年度慈善活動中，四位傳奇的編程語言創(chuàng)始人聚集在一起就編程語言設(shè)計的過去和未來展開了熱烈的討論。此次活動旨在為面向所有人的計算機科學(xué)教育（Computer Science For All，美國前總統(tǒng)奧巴馬當(dāng)年年初提出的新計劃，旨在美國教育體系中普及計算機科學(xué)）籌集資金。

與會的小組成員包括以下流行編程語言的創(chuàng)始人：

• Guido van Rossum：Python 的創(chuàng)始人；
• James Gosling：Java 編程語言的創(chuàng)始人兼***設(shè)計師；
• Anders Hejlsberg：Turbo Pascal 的原作者，他也致力于 C# 和 TypeScript 的開發(fā)；
• Larry Wall：Perl 的創(chuàng)始人。

此次討論會由 Carol Willing 主持，目前她是 Jupyter 項目的指導(dǎo)委員會成員和開發(fā)人員。她還是首屆 Python 指導(dǎo)委員會成員，Python 軟件基金會研究員和前任主任。

編程語言設(shè)計的關(guān)鍵原則

小組成員提出的***個問題是：“編程語言設(shè)計的原理是什么？”

Guido van Rossum 認為：

編程語言的設(shè)計與 J·K·羅琳撰寫她的哈利波特系列叢書的方式非常相似。

他解釋說，J·K·羅琳是一個天才，她在***本哈利波特書中提到的一些細節(jié)與第六和第七本書中重要的情節(jié)相呼應(yīng)。

在解釋這與編程語言設(shè)計之間的關(guān)系時，他表示：“在編程語言設(shè)計中亦是如此，我們需要做到首尾呼應(yīng)。”在設(shè)計編程語言時，首先我們會承諾某些細節(jié)，例如我們想要使用的關(guān)鍵字，我們想要遵循的編碼風(fēng)格等等。但是，無論我們做了何種決定，都必須堅持到底，將來我們需要像 J·K·羅琳一樣，找到使用這些細節(jié)的新方式。

他補充說道：“一方面，在設(shè)計編程語言的工作中，最開始你要做出一系列的選擇，為你的故事發(fā)展埋下伏筆。另一方面，設(shè)計編程語言的藝術(shù)在于，你需要不斷回顧你的故事，并展開奇思妙想，以你始料未及的方式推進故事發(fā)展。”

當(dāng)談?wù)摰?James Gosling 創(chuàng)建 Java 的過程，以及他所遵循的設(shè)計原則時，他只是淡淡地說：“Java 的出現(xiàn)并不像個人熱愛的項目那樣。其實我們只是想試著建立一個原型。”當(dāng)時，James Gosling 和他的團隊開展了一個涉及嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的項目。為此，他們與許多為嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建軟件的開發(fā)人員進行了交談，并了解了他們的工作流程。

該項目大約有十幾個人，Gosling 負責(zé)從編程語言的角度來盡量簡化項目。他補充說：“最初我們只想做比 C 更好的東西，但是后來就失去了控制，最終項目的其余部分只是提供了素材。”唯一從該項目中幸存了下來的就是“Java”?；旧显摼幊陶Z言就是為了解決身居數(shù)據(jù)中心之外的人的問題，這些人常常為網(wǎng)絡(luò)、安全性和可靠性等問題困擾。

Larry Wall 覺得自己更像“語言學(xué)家”，而不是計算機科學(xué)家。他想創(chuàng)造一種更接近自然語言的編程語言。他舉了一個例子：“就好像我們不必讓每個人都走進大學(xué)校園才能決定他們各自的去向，我們可以觀察人們想去哪里，然后設(shè)置通向這些地方的捷徑。”Perl 創(chuàng)建背后的一項基本原則是通過 API 提供一切功能。這種編程語言的目標不僅是建立一種優(yōu)秀的文本處理語言，而且也想成為一種膠水語言。

Wall 進一步說，雖然在 90 年代 Perl 非常穩(wěn)定，但也確實存在一些問題。因此，2000 年的時候，Perl 團隊決定打破一切，并提出了一套全新的設(shè)計原則。而且，他們還根據(jù)這些原則，重新設(shè)計出了 Perl 6。其中一些原則做出了正確的選擇——保守地使用括號，否則算上 Unicode 的括號也不夠用；無需蹩腳地重新發(fā)明面向?qū)ο蟮鹊取?/p>

他補充說，

“大量的重新設(shè)計就像是說，我們該用哪根柱子支撐一切？新的設(shè)計是面向?qū)ο蟮膯幔渴窃谠~法作用域內(nèi)重新設(shè)計，還是在更大的范圍內(nèi)？每片信息的正確的支柱是什么？如果我們根本沒有支柱的話，該如何創(chuàng)建？”

Anders Hejlsberg 表示，他遵循了他所接觸過的所有編程語言的共同原則，即“做某件事情的方法只有一種。”他認為，如果開發(fā)人員有四種不同的方法，那么最終很有可能會選擇錯誤的道路，而且要過很久才能在開發(fā)中意識到這個錯誤。根據(jù) Hejlsberg 的說法，這就是為什么開發(fā)人員總是會創(chuàng)建一種名為“簡單的復(fù)雜”的東西，也就是說拿到一些復(fù)雜的東西后，通過簡單的打包來掩蓋復(fù)雜性。

與 Guido van Rossum 的觀點相似，他進一步補充說，在設(shè)計一種編程語言的時候，無論你做出怎樣的決定，都必須堅持到底。在設(shè)計編程語言的時候，你需要謹慎地決定“不”將哪些東西引入到這種編程語言中。通常，人們會向你提出他們的建議，但你無法真正改變編程語言的本質(zhì)。雖然你無法真正改變語言的基本性質(zhì)，但是你可以進行擴展。基本上你有兩個選擇：要么堅持語言的本質(zhì)，要么開發(fā)一個新的編程語言。

編程語言的類型系統(tǒng)

在談?wù)摰?Python 決定類型的方法時，Guido van Rossum 分享了 Python ***推出時的一個故事。起初，int 不是一個類，實際上它是一個轉(zhuǎn)換函數(shù)。后來，Guido 意識到這是一個錯誤。“我們有很多這樣的功能，我們意識到我們犯了一個錯誤，我們向用戶提供了與內(nèi)置對象類型不同的類。”

于是，Python 團隊決定重新構(gòu)建 Python 的整個類型，并進行了大量的清理。因此，他們將函數(shù) int 更改為類 int 的指定符。現(xiàn)在，調(diào)用這個類意味著構(gòu)造該類的實例。

James Gosling 表示一直以來他都很注重性能，而提高性能的一個因素是類型系統(tǒng)。在構(gòu)建優(yōu)化編譯器和提前檢查正確性等方面，類型系統(tǒng)非常實用。擁有類型系統(tǒng)也有助于為小型設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)的情況。他說：“為了能在有限的空間內(nèi)工作，你必須了解設(shè)備提供的每一種可能性，而且你知道得越早，就越有可能出色地完成工作。”

Anders Hejlsberg 將類型系統(tǒng)視為一種工具。開發(fā)人員喜歡他們的 IDE，他們習(xí)慣于使用語句的自動補齊、重構(gòu)和代碼導(dǎo)航等。這些功能是通過代碼的語義知識而實現(xiàn)的，而這種語義知識正是由類型系統(tǒng)的編譯器提供的。Hejlsberg 認為，添加類型可以大大提高開發(fā)人員的生產(chǎn)力，雖然這與我們的直覺相反。

他補充說：“我們以為動態(tài)語言更容易掌握，因為你擺脫了類型的束縛。然而，事實證明，如果你以非侵入的方式添加類型，同時努力做好類型推斷等，那么就可以提高效率。”

談到 Perl 中的類型系統(tǒng)時，Wall 表示 Perl 5 和 Perl 6 有不同類型的系統(tǒng)。在 Perl 5 中，所有類型都會被視為字符串，即便是數(shù)字或浮點類型。該團隊希望在重新設(shè)計 Perl 6 的時候依然保留這個功能，然而他們意識到：“如果新用戶對可互換性感到困惑，那還好；但如果連計算機都感到困惑，那就不妙了。”

于是，在 Perl 6 中，Wall 和他的團隊希望將其打造成更好的面向?qū)ο笠约案玫暮瘮?shù)式編程語言。為了實現(xiàn)這一目標，他們需要一個非常合理的類型系統(tǒng)，并在底層建立一個非常合理的元對象模型。此外，你還需要非常重視“一切都是對象，一切都是閉環(huán)”的口號。

影響編程語言維護性的因素有哪些？

Guido van Rossum 認為，如果想加強編程語言的維護性，那么就需要在靈活性和規(guī)范性之間取得恰當(dāng)?shù)钠胶猓@一點非常重要。雖然對于小型程序來說，動態(tài)類型更好用，但大型程序則需要采用嚴格的方法。而且，***能夠通過編程語言本身實現(xiàn)規(guī)則，不要給用戶留下太多自由發(fā)揮的空間。出于這個原因，Guido 打算在 Python 中添加類似 TypeScript 的技術(shù)。他補充說：

“實際上，TypeScript 非常實用，因此我們也想在 Python 中添加類似的概念。當(dāng)然我們的添加方式會略有不同，因為我們的語言環(huán)境不同。”

除了類型系統(tǒng)以外，事實證明重構(gòu)引擎也非常有用。有了重構(gòu)引擎后，就可以一次執(zhí)行數(shù)百萬行代碼的大規(guī)模重構(gòu)了。通常，人們不會重命名方法，因為你很難認真看完一段代碼，然后正確地給每一個變量重命名。如果你有一個重構(gòu)引擎，那么只需點下幾個按鈕，輸入新名稱，然后 30 秒內(nèi)就可以完成重構(gòu)。

Anders Hejlsberg 表示，TypeScript 項目源自一些龐大的 JavaScript 代碼庫。隨著這些代碼庫變得越來越大，維護工作變得異常艱難。后來基本上這些代碼庫變成了“只寫的代碼”。他補充說，因此我們需要理解代碼的語義，而這個過程也降低了重構(gòu)工作的難度。他表示：“這種語義的理解需要一個類型系統(tǒng)，而且在你開始添加類型系統(tǒng)時，你還可以添加代碼的文檔。”Wall 也支持“良好的詞法作用域有助于重構(gòu)”的觀點。

編程語言設(shè)計的未來

在談?wù)摰骄幊陶Z言設(shè)計的未來時，James Gosling 分享了編程中一個未充分探索的領(lǐng)域——編寫使用 GPU 的代碼。他強調(diào)說，目前我們的編程語言都無法直接利用 GPU，我們應(yīng)該加大這個領(lǐng)域的發(fā)展。

Anders Hejlsberg 表示，編程語言不會像硬件或所有其他技術(shù)那樣快速地變化。就發(fā)展速度而論，編程語言更像是數(shù)學(xué)和人腦。他說：“我們?nèi)匀辉谑褂?50 年前發(fā)明的語言進行編程，所有的函數(shù)式編程原理都是 50 多年前的研究成果。”

但是，他也相信，如今的編程語言趨于多范式，不會嚴格區(qū)分面向?qū)ο缶幊袒蚝瘮?shù)式編程等類別。

“語言正在走向多范式。我覺得我們不應(yīng)該再說我只喜歡面向?qū)ο蟮木幊?、命令式編程或函?shù)式編程語言。”

如今，更重要的是我們需要了解***的研究、新思維和新范式，并優(yōu)雅地將這些新思想融入到我們的編程風(fēng)格中。

會談視頻

完整的近三個小時的會談視頻如下：