编程的未来

有一句话，我觉得对程序员是至理名言：编程未来的趋势是库，动态的脚本语言和虚拟机。这句话我一听就觉得很对，可是对它的领会（尤其是后半句话）却花了很久，现在也还在半路上。

我一直很喜欢C++的一个基本的设计思想，就是有些事情是语言该做的，更多的事情却应该交给库去实现。正是这种思想，使得C++可以应用于各种领域。语言应该给程序员足够的自由，从最底到最高层，从最机器的层面到最贴近现实的层面，然后，用这种语言，我们再来写库，用于各专有的领域。C++成为了工业标准，它写成的库可以被各种语言使用、绑定，它被用来写各种语言。任何宣传C++的没落的言论都是窄视的，它没有看到C++是今天的许多事情的一个基石。C++ 是静态语言所达到的一种极致。

C++与C的兼容以及对其规范化的推动，现在看来是做得再聪明不过的一件事情。时至今日，许多库依然用C 写成。C的生命力是C++成功的最重要的基石。在领略C++的无数美妙之处的过程中，我曾经以为C已经没落了，后来却在实践和更多的对源码（gcc和 Linux内核）的阅读中重新意识到C的永不消逝的价值。看到C里的OOP甚至 AOP的种种实现，正如看到SICP中用Scheme做的编译器时一样，我意识到，更轻小更简单的语言，却能允许人类智力的最完全的发挥，也在一定程度上明白了为什么Linus会说“C++ to C is lang cancer to lang”。很多C++里的东西，现在看来都很语法糖衣。然而，它最可贵的价值之一就在于，用一种语言，使我们学会了OO、多态和泛型的思维，同时也提供了一种对这些思维的描述。C++是设计模式最好的描述语言，我看到许多书用Java这种先天不足的语言来描述设计模式，就觉得别扭。

是的，我恨Java，这种感情与日俱增。虽然我一直都在关注和学习它的技术，包括EJB，Struts，Hibernate和Spring，并且《J2EE Development without EJB》一书使我对这门语言背后的技术有了更大的好感，再加上最近看到一篇文章尖锐地指出Java并不慢，但是，刨去了所有没有根据的偏见，使我憎恨这门语言的核心理由却无法被撼动。不记得谁说过，Java是他第一次学习一门新语言没有感到任何新的惊喜，没有发现新的思想。我还要加上后半句：“反而感觉到一下子丢了好多东西”。Java使OO的一切都变得不再美妙，使一切变得麻烦，这就是我们为所谓的简化付出的代价。C++庞大而精深，任何一个怕难的人都可以栖居于这个语言的简单部分，而让写库的人去充分使用这个语言的其他层面。有了编写良好的智能指针库和对其恰当、适度的使用，所谓的用一种语言来 “把程序员从内存管理的泥潭中解放出来”就相当可笑。程序员的不自律和不善用库没有任何借口。程序员之所以爱好编程，就是喜欢那种一切都可以做到，一切都可以掌控的感觉。静态语言不能丢失指针，不能丢失引用，程序员不应该对const &厌烦。为什么除了栈我们还需要堆？在你离开作用域的时候，栈会严格地帮你回收利用你用过的东西，但你却带不走自己用过的东西。有了堆，你可以带走了，你可以在应该回收的时候再放手。托管却使你完全失去了对一切的控制力，你不得不把东西丢得满地都是，等待机器人来捡你的餐巾。而且Java写的程序就使用的时候感觉，也常有内存释放的问题，也会崩溃。那么，当初何必呢？静态语言不应当放弃自己对内存的管理，自己束缚自己手脚。

Java 的流行的关键是，它对类库的相对统一的捆绑，它的用虚拟机跨平台，它的集成了多线程，它在Web方面和嵌入式方面采用的先进的技术和框架。这些构成了它的生命力，有人说它会消亡，那是不可能的。我不是看不到它的生命力，而是我一直宁可这些概念和技术是基于一门不那么丑陋的语言，尤其不能容忍喝 Java咖啡的人不知天高地厚地耻笑C++，而且对那些把Java称为初恋的程序员感到极度恶心。我无法相信，发明Java的人会是真正资深的C++程序员，他们应该是在早年C++艰苦创业时受了苦的程序员。顺便说一下，我相当明白为什么大家会把这些技术堆到Java身上，Java语言自身的简易（从编译实现的角度）和内存托管功不可没。一切都是时机和真实的历史进程惹的祸。

在看了D&E之后，我对Stroustrup相当佩服，我佩服他在各种程序员的口味面前坚持住了自己设计语言的哲学，保持了语言的纯洁，使得C++的扩充并没有使自己走形，这不是任何人能做到的。举两个我最欣赏的例子：纯虚函数=0的语法，和后缀++重载的方式（operator++(int)）。不过也可能有人对这个最不以为然。讲讲我最喜欢C++的一些地方吧：尽量保持少的关键字，善用运算符，有运算符重载（可惜还不够充分自由，要是有自定义操作符的功能就好了），有同名函数重载，有枚举，精心设计的构造和析构体系（就像栈一样让人放心），类的定义和实现分离，模板以及相应的泛型编程，有作用域的typedef以及traits技术，保留了强大的C预处理宏（学C++先要学会不用宏，然后学会善用宏，可惜define间较难相互利用），有指针和引用，有各种const，有名称空间，进行强类型检查却又保有隐式类型转换，有完全可以善用的多重继承，有精心设计的虚函数多态体系以及可爱的->，很多东西交给了库而不是捆绑入语言，这使得我们可以有较多选择。这里太多太多东西Java没有了，而以上每一样技术都是程序员的好朋友。C++自己的问题在于编译器的实现还不够完美。

应该说，没有使用过多个库/类库（尤其是开源库）的C++程序员不算C++程序员。各种通用用途或专有用途的库对于程序员的成长是非常有帮助的，它会培养程序员搭建编程环境，靠文档和例子迅速上手，用Hack解决各种Bug、移植性或依赖性问题，对库进行定制的能力，这些可是保持程序员在不断涌现的新技术面前屹立不倒的能力啊。由于库通常有各种语言的绑定，库也使程序员能迅速摆脱语言的束缚，只要有库，程序员的能力就不受限制。剩下的就是人月神话的问题了。我一直都在涉猎各种类库，他们的源代码就如同经卷，如果有足够的时间，好想像玄奘一样坐下来汲取它们的精华。

在C++之前，（从小学起）我用过 Logo，GWBasic，C, VB。在C++之后，很少再有什么语言能给我真正的惊喜，直到我大范围接触动态脚本语言。Bash是最初的关于脚本的惊喜，但现在看来，它太不脚本了，不够动态。后来用过或学习过，汇编（x86，一点PowerPC，现在正在学MMIX）， Make, LaTeX, Matlab, ActionScript， JavaScript, Lex/Yacc, CSS/XPath, XML/JSON/YAML, Grapghiz, Metapost，Scheme，Squiril，PHP，Python，Ruby，Lua，Erlang 等语言，应该说各色语法都见过了，都有一段使用的时间，有些比较钟爱的语言还是在多个时期分别使用过，有反复的咀嚼和重新发现。

最近一段时间做了个网站（DHTML/CSS+LAMP+Ajax），加上对Prototype源代码的阅读，使得我对JavaScript有了重新的发现，同期的Ruby学习也令我惊喜不断，我向所有人推荐这两门语言，这两门动态语言，最适合打破C++给程序员的静态思维，PHP也不错，除了用它做网站后端，用来做零活也不错。相比之下，我还是不那么喜欢Python，有待将来重新发现它了。JavaScript对于函数的内部变量的处理方式（挂为函数的一个属性）和把函数当做普通变量的做法，使得它的函数既能当Lamda函数用，又能当（一个可以不断扩展的）类用，甚至可以当包用，相当伟大的设计。 JavaScript甚至发展出JSON作为数据共享格式，比XML好多了，我相信它将在分布式应用中发挥相当重要的角色。JavaScript和 Java根本是两种完全不同的语言，完全不同的两种思维范式，我从前对它有太多误解。由于JavaScript和C很像，所以掌握其使用不难，但Ruby 则将要求你习惯另外一种思考问题和书写语句的方式。Ruby中的迭代器是它最大的亮点之一，它对前一语句的返回值与{}块进行了相当具有启发性的使用。另外一个特别需要适应的思维是，这里没有强类型检查，只有duck-typing，即如果我们只需要一个对象像鸭子一样叫，只要这个对象能够像鸭子一样叫，我们就接受它是鸭子，不管它事实上是什么。我原先对动态语言的无类型一直不适应，这次使用时才充分意识到它的威力。Ruby很有更多美妙的地方，这里就不提了。

若干年前，有书推荐说，学了C/C++后，Java是相当合适的第二门语言。现在才知道大错特错。程序员的第二门语言应该是一门脚本语言，用来快速完成一些零活，也用于使程序员的思维灵活化。脚本语言的设计思路绝不能像静态语言一样，让语言更纯粹，事情让库做。脚本语言要内嵌许多常用的功能，不仅是通过核心库来提供这些功能，更是要在语言层面支持更方便的调用。正则表达式就是其中最起码的一个，数据库的访问、多线程也是相当重要的（且看Ruby的mutex.synchronize{}）。

动态语言还有一个妙处在于eval()，我们可以动态地用脚本生成脚本的字符串，然后执行，这也是Bash当初令我惊喜的原因之一。自然，可以像访问一个关联数组一样访问创建过的变量、函数、类和Symbol，更是动态语言给程序员的最大自由。这两个功能，前者使我们能使用使用语言构筑的语言，后者使我们能够进入语言的元层面。前者建起来，后者挖下去。这样我们得以超出语言提供给我们的单一平面，有了第三个维度。

在文章的最后，简单地说说虚拟机吧。

从使用VMWare在各平台上调试程序，到使用各种模拟器玩游戏，再到使用模拟器进行嵌入式开发，虚拟机的重要性不言而喻。始终希望Fusion或者seamless的技术能够发展得更成熟——有了这种技术，我们可以在一个操作系统上无缝地使用另外一个操作系统上的程序。我可以装个真正的双系统，以其中一个操作系统为主操作系统，需要时不用重启可以调用另外一个操作系统中的程序，最关键的，是这个程序的运行环境，是真正基于那另外一个操作系统的，这样不会有Wine的尴尬，不会有VM的慢。在多核的情况下，可以有多个操作系统来分别使用一个核。这样的技术是可以实现的！只是还没有。如果有足够的内存，这样的技术就可以足速运行。现在的情况是，软件的开发跟不上硬件的发展，即使具备了相应的计算能力，却不能享受到这种便利。一种可能的设想是，不要把虚拟机建在应用层或者内核层之上，而是在内核下面，在BIOS和Booter之间，并像VMWare Tools一样，在应用层也有呼应，两相配合。Intel和AMD已经在CPU里对虚拟机做了支持，然而就使用它的KVM的性能表现来看，我还是比较失望的，可能是我没有恰当使用，或者KVM还在刚起步的发展阶段吧。还有Knuth的结合了各种计算机架构优势的MMIX芯片，目前还只有虚拟机，我希望这样的虚拟机能够硬件化，然而这样的事情，却要等待真实的历史进程了。

然而其实那句话所说的虚拟机，应该不是指这种虚拟机，而是指语言实现用的虚拟机。Chrome所用的JavaScript引擎V8，以及Mozilla的SpiderMonkey引擎，它们也是一种虚拟机，然而是属于动态语言的虚拟机，解释语言的虚拟机。这又涉及到自动状态机……对这些方面了解不多，就此打住吧。