问题

有没有可能现在设计一个程序语言,它能够充分吸收现存语言的优点,同时排除那些缺点?

回答
要设计一门全新的程序语言,并且能够集百家之长、避众家之短,这无疑是一项雄心勃勃且充满挑战的任务。与其说是“可能”,不如说这是一个持续演进和优化的过程,因为“完美”往往是一个动态的概念,并且会随着技术发展和开发者需求的变化而调整。

设想一下,我们不是在堆砌现有语言的功能,而是深入理解它们为何优秀,又为何会带来困扰。

首先,让我们谈谈“优点”。现代许多流行的语言,比如Python,以其清晰、易读的语法赢得了广泛的喜爱。这背后是明确的意图表达,让代码读起来就像人类的自然语言一样顺畅,极大地降低了学习门槛,提高了开发效率。另一个优点是强大的生态系统和丰富的库支持,这能让开发者站在巨人的肩膀上,快速构建复杂应用,而无需重复造轮子。再比如JavaScript,虽然曾经在某些方面备受诟病,但它在Web前端领域的无所不在,以及Node.js带来的全栈能力,证明了其灵活性和适应性。Rust则以其卓越的内存安全保障和并发性能,在系统编程领域树立了新的标杆,这源于其所有权和借用机制的创新。Go语言则通过简洁的设计和高效的并发模型,在服务器端和分布式系统中表现出色。

我们该如何将这些优点融合?

我们可以借鉴Python的可读性,但要做得更进一步。这意味着要精心设计语言的关键字和结构,让那些最常见的操作用最直观的方式表达。例如,避免过多的符号堆砌,让代码的逻辑层次清晰可见,即使是初学者也能快速理解。但同时,我们也要警惕过度“简化”可能带来的限制。所以,我们还需要保留表达复杂逻辑的灵活性。

在生态系统和库支持方面,我们可以构建一个开放、包容的包管理系统,鼓励社区贡献高质量的库。并且,设计语言时就考虑如何让第三方库能够无缝集成,甚至支持与其他语言编写的库进行高效交互。这不仅仅是简单的API调用,而是要从语言层面就设计好互操作性,使得开发者能够自由地选择最适合某个任务的现有工具。

说到灵活性和适应性,这不仅仅意味着支持多种编程范式(面向对象、函数式、命令式),而是要让这些范式能够和谐共存,并且能够根据场景选择最合适的。例如,在需要快速原型开发的场景下,可以像Python一样灵活;在需要高性能和低延迟的场景下,则可以引入Rust式的内存管理和并发模型。如何做到这一点?或许可以通过一种“渐进式类型系统”的引入,让开发者在早期阶段可以享受动态语言的灵活性,随着项目复杂度的增加,可以逐步引入静态类型检查,获得更好的安全性和性能。

至于内存安全和并发性能,这是许多现代语言追求的目标。我们可以学习Rust的所有权和生命周期概念,将内存安全由运行时检查转移到编译时。这能极大地减少因为内存错误导致的崩溃和安全漏洞。同时,在并发方面,可以借鉴Go的goroutines和channels,但要提供更精细的控制粒度,并且设计一套更强大的工具来帮助开发者理解和调试并发问题。避免像某些语言那样,并发带来的复杂性远远大于其带来的好处。

现在,我们来谈谈“缺点”,以及如何“排除”它们。

很多语言的缺点源于复杂性。Java的样板代码、C++的庞大特性集和陡峭的学习曲线,都让开发者感到负担。我们的新语言需要精简。这意味着要审慎地引入每一个新特性,确保它带来的收益远大于其增加的复杂性。很多“过于灵活”的设计,最终反而会降低可维护性,因为不同的开发者会有不同的实现风格,导致代码风格混乱。因此,我们要在灵活性和规范性之间找到一个平衡点。

性能方面,有些解释型语言虽然易于使用,但在大型应用中性能表现不佳。而编译型语言虽然性能优异,但编译时间可能很长,或者调试起来不如解释型语言直观。我们的目标是兼顾。可能通过即时编译(JIT)技术,或者提供一个高效的编译器,能够生成接近原生代码的性能。同时,也要提供优秀的工具链,包括快速的构建和调试能力。

错误处理是另一个常见的痛点。有些语言依赖异常处理,但过度使用异常会影响性能,并且让控制流变得难以追踪。有些语言则依赖返回错误码,这容易被开发者忽略。我们可以设计一种更加结构化、更不容易被忽略的错误处理机制,例如,强制开发者显式地处理可能出现的错误,或者提供一种更清晰的错误传播方式,让错误处理成为代码的一部分,而不是一个事后考虑。

依赖管理也是一个困扰许多项目的方面。复杂的依赖关系,版本冲突,都可能让项目陷入泥潭。我们可以设计一个强大且易于使用的依赖管理系统,能够清晰地管理项目依赖,并且提供可靠的版本解析策略。

最终,设计一门这样的语言,不是简单地缝合现有语言的碎片,而是要深入理解“为什么”它们是这样设计的,以及它们在实际应用中遇到了哪些问题。这需要对计算机科学的基础理论有深刻的理解,对软件工程的实践经验有敏锐的洞察。更重要的是,需要对开发者在不同场景下的需求有同理心。

所以,与其说“设计一门程序语言”,不如说我们是在“创造一种更好的编程体验”。这种体验,应当是高效的、可靠的、可维护的、安全的,并且是令人愉悦的。这需要长期的投入,不断的迭代和社区的共同努力。它是一个理想,一个追求,而不是一个可以一蹴而就的终点。

网友意见

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有多个原因。不过最主要的一点是,并不是因为A是B的superset,就说明A更好。

0:程序语言特性不兼容。

这点其他人已经说了,就不再重复。

1:学习复杂度
语言特性越多,学起来要花时间。

有的时候,可以学一半用一半-事实上大部分人都是这样干的,但是很多特性,比如说隐式转换,subtyping,exception等等,不是你当不存在就不存在的,会时不时跳出来坑你一下(或者你得把他们学了)

如果你要写宏,这就更微妙了,漏掉什么都会导致bug(这也算原因2)

2:复杂度导致的各种工具的开发难度&运行效率

复杂度并不是只坑用户,更多的是坑语言开发者。

你可能会对我说,‘关我什么事啊?我用的爽不就对吗?’不过的确很关你事。

编译器/解释器越复杂,就越可能有bug,你就越会被编译器坑,原来用来优化算法(编译器运行时间,编译出来的程序的运行效率)的时间也会用在填坑上,导致编译时间更长,运行效率更低,编译器越不稳定。

除此以外,除了运行你的程序,还有很多可以对你程序做的东西,上面说的宏正是如此。除此以外还有类型推导(system F以上,undecidable),formalization of semantic(haskell的Core Language有formalization,complete language没有,见A History of Haskell)。越是强大的语言,开发这些的难度也就越大,程序员的工具也就越小。

3:程序语言设计界自身的分裂
我们甚至不需要说编程界对编程语言认识的分裂(这大家都应该知道得很清楚),专门研究程序语言的人也没有太多的共识。

比如说,很多人(

CanProgrammingBeLiberated

(PL图灵奖得主),

WhyFunctionalProgrammingMatters

)认为函数式编程是未来,(PL图灵奖得主)Dijkstra很不滋瓷(

jiahao/backus-dijkstra-letters-1979

甚至更夸张一些,连什么是函数式编程,到现在一样没共识(

知乎专栏

然后一样有图灵奖得主alan kay背书的smalltalk,Dijkstra更不支持。“Object-oriented programming is an exceptionally bad idea which could only have originated in California.” – Edsger Dijkstra.

或者换一个人,William Cook(6k引用)Robert Harper(15k引用)一样为滋不滋瓷OOP甚至在邮件里对骂

wcook.blogspot.com/2012

有甚至,我们一样不知道什么算OOP什么不算。。。

然后,连Statically Typed Functional Programming都能战个痛:

Robert Harper 不支持Haskell 的理由是?

或者退一步,不说这些,我们说语法吧,我们连语法重不重要都不清楚:

Notation As a Tool of Thought

(自图灵奖得主)觉得很重要,然后有一大帮另一票人觉得无关紧要(

fexpr.blogspot.com/2011

如果真把这些人搞一起,一天之内不分裂才奇怪

4:很多语言的确就是这样,只不过因为前4个原因,规模没有‘全球顶尖语言专家大炼钢’这么夸张。
如果说一群大佬,Algol(58 60 68)有Alan Perlis, Peter Naur, John Backus, Dijkstra, Tony Hoare, John McCarthy 6个图灵奖得主,算空前(目前来说)绝后了

如果说混语言, C++/Scala/OCaml就是例子,前者偏工业界后两者偏学术界,都有很多人在上面搞事,尽管都没达到鬼畜的‘n个图灵奖得主’的地步。。。

如果说大佬混语言,这就是SML/Haskell/Scheme等语言标准化行动,尽管统一的都是差不多的语言。。。

至于又有一群大佬,又混语言,又是混的不同语言,这些事件每一个都是小概率(原因见0123),三个乘在一起就是没发生过。

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