天行健 君子当自强而不息

【ZT】微软架构师谈编程语言发展(1)


译者:程化

视频在Channel 9,链接http://channel9.msdn.com/Showpost.aspx?postid=273697。
名字为Anders Hejlsberg, Herb Sutter, Erik Meijer, Brian Beckman: Software Composability and the Future of Languages
大家可以找来看看。

个人感觉这些大牛高屋建瓴,有点有面地谈到了多个语言的发展和语言的相互关系,对于我们开拓视野非常有帮助。由于只能靠听来翻译,篇幅又长,只能分段慢慢来。而且,水平所限,难免错误,请大家指正。
 
Charles:好的。今天我们请到了微软设计编程语言的大师们。请你们介绍一下自己。
(译者注:Channel 9的主持人,从其对话来看,应该是编程出身,对于程序有很好的理解)
 
Herb:我是Herb Sutter,我是VC++小组的架构师。
(译者注:C++标准委员会主席,Exceptional C++系列的作者,C++领域的大牛人)
 
Erik:Erik Meijer,我在VB以及C#小组工作。
(译者注:先是SQL Server组的架构师,现为VB、C#组的架构师,从事把CLR、关系数据库、XML数据合为一体的伟大事业)
 
Brian:我是Brian Beckman,和Erik Meijer一起工作。呵呵
(译者注:物理学家,天体物理为主,业余时间写程序,包括编译器,自称来自从事影视娱乐业的家族,家里以其从事科学研究为奇)
 
Anders:我是Anders Hejlsberg,我的技术领域是C#。
(译者注:微软的“技术小子”,公认的牛人,C#的主要设计者,.NET框架的重要参与者。微软之前,Anders是Borland的工程师,Turbo PASCAL的主要开发人员,Delphi的首席架构师)
 
Charles:我们今天访谈主要讨论两个相关的论题:可组合性(Composability)与编程语言。作为程序员,当我们构造系统时,总是要面对这两个问题。你们是创设语法,搭建架构的人。所以,我想讨论的一点是,你们是如何协调工作的?三个语言——C#、VB和C++,都在演进,同时又服务于不同的目的,C++更多服务于系统级,C#和VB更多偏向应用层面。而且,语言在不断创新。这一切是如何形成的?你们一起工作吗?你们是如何决定语言的创新的?你们是一起设计,还是想到什么后再与他人共享?很抱歉提这样的怪问题,请试着回答。

Anders:我想,你说的两种情况都存在吧。事实上,早在我们做LINQ之前,Erik就在Comega项目做了很多工作了。在LINQ和 Omega之间有很多相似之处,有很多互相影响的部分。我们一直在讨论相关的问题。而且,Erik实际也在C#设计组中,所以,我们总是就当前的工作及时交换意见。VB组和C++组的人也在一幢楼里工作,大家经常碰到一起。所以,我认为这一切是相互渗透,以及不断聊天的结果。
 
Charles:但是我的意思是,你们是否也象最终用户一样对自己做出区分?比如,有的事情在VB中能做,C#中就做不了。比如,对于VB来说,完全的晚绑定以非常简单的方式实现了,而C#中就没有晚绑定。为什么VB和C#有这样的不同?你们有意如此的吗?
 
Anders:我认为这个问题更多的是历史原因。我想说的是,我们必须考虑历史因素,尤其当你讨论VB时更是如此。VB有其悠久而丰富的历史,从一开始,VB就作为晚绑定的语言出现。(开始时)VB没有任何类型。很显然,晚绑定对于VB来说有某种核心作用。但是,从那时开始,VB已经逐步演进为一种更为“强类型”的语言,到现在,甚至你可以把VB看作一种支持晚绑定的强类型语言。呵呵。但实际上,这个过程是相反的。C#从一开始就是强类型语言,而且直到现在,我们都坚持早绑定。这并不是说我们在未来也不会支持晚绑定,但是,我们很可能以不同于VB的方式支持,而且可能对晚绑定的方式做些改进。C#是否支持晚绑定其实只是一种选择。对于老式的弱类型对象模型来说,比如OLE,如果我们从晚绑定角度出发,会比从早绑定角度出发好讨论得多,因为这种对象模型无非就是对象的若干方法的交互,反射,等等。
 
Charles:这些东西完全可以靠底层帮你完成……
 
Anders:是的,对,非常正确!
 
Herb:语言之间的差异在一定程度上是由用户引起的。对于靠近底层编程的C和C++程序员来说,性能永远都是一个核心和主要的问题。你可能发现不同语言有不同的特性,但是,更经常的是,你会发现这些不同特性想要解决的都是同一类的问题,比如,“并行执行”。现在,没有谁能够忽视这个问题,并且,一种语言如果想在未来5到10年保留在主流编程语言的队伍中,这个问题就是无法忽视的,因为这是硬件的发展方向。我们正处于一个新的时代,50年以来,我们首次在非单核的机器上工作。任何人都无法忽视这个现象。因此,就这个问题来说,大家都要处理一些相似的东西,但是,处理方式、语法可能不同,具体的特性也可能不尽相同。我也相信,不同语言推出同一特性的时间先后顺序也不相同,因为不同语言针对不同的客户群体服务,客户要求的东西不一样,因此,对于特性处理的时间先后顺序并不一致。就像Anders说的,各种情况都有一些。
 
Erik:是这样的。对VB和C#有怎样的差异,我可以给出一个具体的例子。该例子是“无名函数(或‘lambda表达式’)”。我们想在VB中也加入这种功能。首先就是寻找正确的语法。我们向VB项目组要到了VB的名称表,名称表中的名字支持两种语法的都有(VB和C#)。但是,这次他们想要更像关键字的名字,而不是C#那样长长的名字,因为他们觉得像关键字的名字更加“VB化”一些。这里你看到的就是语法上的区别。但是,在语义上也是有区别的。当你查看一个大函数内部的,嵌套很深的结构,比如“for” 循环的时候,语言是何时、如何处理变量捕获,如何进行实例保护的就非常不同。在C#中,每次循环时实例都被保护,而在VB中,象JavaScript那样,变量是被隐性提升到函数顶部的。所以,在变量捕获方面,语义上的区别也存在。有时这些区别是极其细微的,你必须写非常变态的程序才能看到这些区别。
 
Anders:每次你写出依赖这样的特性的程序时,我们就能找出成百的Bug。呵呵
 
Erik:是啊是啊。
 
Brian:你逃不出作战室的
(译者注:微软的“作战室”,是产品、程序、测试人员一起对需求、找Bug之所在。)
 
Charles:这样看来,大家都同意不同语言在相互影响,不断演进。对于VB和C#来说,你们有相同的核心——处理引擎,你们必须在CLR的基础上出发,随着CLR的演进而演进。很显然,C++属于另一个世界。但是,各种语言要互相影响,你们必须在C#中加点什么来吸引用户,让他们用C#而不是VB.NET,是吧?应该不止是语法的区别,语言中必须还有一些核心的东西来吸引用户。
 
Herb:我认为你说的是对的。但是,我不同意你提出的理由,说我们必须在各自的语言中加点什么特性吸引用户,从而使他们不去使用其他的微软的语言。为什么呢?比如我吧,我更加关心使用C++或者C#的用户到底需要什么,我怎样才能帮助他们把工作完成得更好。也许某处有某种很牛的特性的语言,但我的工作是——怎样才能使客户的工作更成功?我必须要考虑客户会如何集成,我怎样做才能使客户工作得更好,这也是CLR的核心所在,因为目前已经不是靠一种语言就能做完整个项目的时代了。我怀疑在稍有点规模的实际项目中,是否还有人仅仅依靠一种开发语言。一般说来,你用脚本语言写点东西,其他语言写工具和组件,系统语言写核心的东西。你不停地在做集成。这就带来了我们所讨论的“可组合性”的问题。因为“可组合性”本质上就是跨语言产生的问题。当你写Web浏览器时,你不知道某个插件是用C#,C++,某种CLR扩展,还是其他什么写的。不管如何,这些东西必须一起工作,这就是主要挑战之所在。因为,要想使这种“可组合性”成为现实,我们必须时时将CLR和CLR以外的东西当作白盒来考虑。但是,我们这样做的时候又会碰到“锁”的问题。“并行执行”已经越来越重要了,但是, “锁”是完全不具备组合性的。因此,这是“可组合性”面对的主要障碍。我实际上已经转移到另一个话题上了。总之,对我而言,这更多的是一个语言交互的问题,而非语言竞争的问题。
 
Brian:我插句嘴。我在一定程度上代表了用户。我是个物理学家,同时,我也经常写点小程序,进行模拟和仿真,解决一些数学问题。要想成功,“可组合性”对我的来说是绝对地重要。我可以不在乎编程语言,但是我很在乎该语言是否有我所需要的组件。我有点夸张了,因为我其实还是在乎编程语言的,呵呵。基本上,我十分愿意使用任何能使我的工作更简单的编程语言。
这里,我先戴上顶“老人”帽,谈谈这个世界的历史上,非常少的成功软件之一——数值计算库。这些东西是N年以前用FORTRAN写的。几十年以来,人们用这些库解决了许多非常重要的科学问题。任何头脑正常的人都不会想坐下来从头写一个“线性代数包”或者类似的东西。有许多数学家终其一生在完善这些软件包。我们需要的是“互操作性”。不简单的是互操作性,我们需要的是“可组合性”。所有人都知道,FORTRAN不支持递归,因为所有的变量都是引用传递。这就带来了包之间接口问题。如果你想要集成某种自身内部不支持集成的东西,你就不能再需要集成的两边使用这样同一个包用于集成,这行不通。呃,我已经忘了最开始我在说啥了,哈哈,我尽讲些物理小故事了。让我回到C++、C#和VB上。这些语言我都要使用,我更喜欢C#一些,因为我喜欢它的操作符重载。为什么我喜欢操作符重载?因为我做数学计算,类似于四元数和八元数的奇怪线代运算,用一个小加号就能够代表那些要进行的一大堆计算。
 
Erik:伙计,也许你想用的是模板?哈哈。
 
Brian:(译者注:看样子生怕别人认为自己不知道模板)不,我才不想用模板呢。只要我一用模板,我就会开始想:喔,模板的预处理器是图灵完备的,也许我可以仅用(模板)就实现出一个链表处理库来……很快,我就会偏离真正的数学思考。在应用程序绝对需要晚绑定的场合(比如,那些小的计算模拟器什么的,晚绑定是成功的关键),此时,很自然地,我会选择VB。至于C++,天哪,大多数时候,C ++用来实现其他的语言,做这类事C++很拿手。在用于科学的环境下,我多次实现过Scheme。
总而言之,我就是泛泛谈谈“可组合性”。
 
Anders:如果你回过头去看看十年之前,会发觉潮流已经逐渐变化了。当我开始编程生涯时,进入编程这行的学习曲线就是:学习要使用的编程语言本身。各个编程语言几乎在每个方面都不相同。语法是你要学习的很大一部分。这是以前的事了。现在,你要学习巨大的框架,这个框架正越变越大,语法只是顶上的一小颗樱桃。我认为我们在这方面确实前进了很多。很有趣的是,编程语言就像你的眼镜一样,所有的东西根据编程语言的不同,要么看着是玫瑰色的,要么是紫色的,如此等等。但是,实际上起作用的东西是学习所有的API,学习你所基于的,越来越大的平台或者框架。如今,学习曲线的90%都耗费在这上面。掌握了这些,你就可以在C+ +、C#或者VB.NET什么的之间,毫不费力地进行语言转换,将部分项目使用这种语言,部分项目使用那种,并且找出组合这些语言的解决方案。相对于以前,实际上是不久之前,这是个主要的进步。当然,这些能出现,是由于有了通用的类型系统,以及各种语言中的那些抽象。每种语言之间的差别则是细微的,而且这些差别说不上来有什么特别的理由。

Brian:是的,在有的情况下,多种语言互相关联。比如,如今的Windows编程就是一项大苦差:你必须懂 PHP、JavaScript、HTML、XML、SQL等等,要把这些东西全写到名片上,你就只有小小的一块地方可以写自己的名字了。哈哈哈。当然,能够同时使用多种语言也是有好处的,至少你可以选择自己喜欢的语法……
 
Erik:我们的编程语言之所以有差异,还是因为这些语言没有能够统一起来,在语言下面还有若干不一致的地方,我们实际上是被强迫使用不同的东西。CLR就不一样,基于CLR上面的东西使用相同的库,这些语言之间的排他性就要少一些,你可以选择,而非被迫使用某种特定的语言。
 
Brian:目前我们做得很多工作就是:减少大家被迫使用某种语言这种情况。我们努力改进平台,增加更多的功能,提供更多的.NET库。值得大家期待喔!
 
Charles:但是,像VB和C#这样的语言,C++除外啊,就如你们所说,它们确实绑定在某个框架上。这样的话,在一定意义上是否有其局限性?我的意思是,让我们谈谈函数型程序,这种程序如何能够融入到我们所谈的巨大的框架中呢?比如Haskell,有比如流行的F#,它们的结构(与现在的语言)完全不同。
 
Erik:很有趣的是,传统上,如果我们用“命令型语言”编程,我们的基本成份是“语句”。“语句”使用并且共享“状态”,从而导致不太好的“可组合性”。你不能拿着两段语句,然后简单地把它们粘合到一起,因为它们的全局状态不能很好地交互。这就导致“命令型语言”不能很好地组合到一起。如果你看看LINQ,就会发现我们已经更多地采用“函数型语言”的风格,所有的东西都基于表达式。“表达式”从其定义来说就是可组合的。你如何创建一个新的表达式?你用小的表达式组合出一个大的表达式,你使用lambda表达式,如此等等。从一定意义上来说,我认为在C#3和VB9中没有什么东西是Haskell或F#中没有的。这里面有一些深奥的事情,如果你看看Haskell的类型系统,你会发现这个类型系统跟踪程序的副作用。这就给了你一定形式的可组合性。现在你虽然不能把有某种副作用的语句组合到有其他副作用的语句上,但是,你可以组合副作用相同的东西。F#有一个非常强悍的类型推论机制,F#从设计之初就考虑了类型推论。我们以前也有类型推论,这并非什么新东西,但是现在的类型推论要考虑很多困难因素,比如,重载,这些东西使类型推论很困难。如果你从这个角度来看,我认为我们已经在很大程度上采用了浓厚的“函数型”风格,并且以相当“可组合”的方式来使用表达式和lambda表达式。
 
Anders:我想插进来说几句。我们对“函数型编程”的兴趣并非学院式兴趣。我们面临的一个挑战,嗯,实际上,当编程语言向前推进时,我们面临两类挑战。挑战之一是古老的追求——不断提高程序员的生产率,对吧?将采用和一直以来在采用的方法是——提升抽象的层次,对吧?给程序员垃圾回收机制、类型安全、异常处理,甚至是全新的“声明型”编程语言,如此等等。在提升抽象层次的过程中,正如Erik指出的,这些“声明型”语言获得了更高层次的“可组合型”。“函数型”语言之所以有魅力,正是因为你可以做出“没有副作用”,或者其他别的什么承诺,这样一来可组合性就极大地提高了。不光如此,在我们将如何让多核处理器、多 CPU(比如,32个CPU)保持忙碌上,我们也会有所收获。显然,当我们更多地使用“函数型”或者“声明型”风格的编程时,我们更有可能把运行时框架构建得能更好地发挥多核的优势,更有可能更好地并行化。如果以“命令型”风格来工作,我们能够发挥的余地就很小,因为你无法预见所有动作——这拿点东西,那放点东西——背后可能带来的影响,所有这些必须串行执行,否则不可预料的事情就会发生。
 
Charles:这很有趣。我的意思是,作为程序员,使用了如此巨大的一个处理引擎——比如CLR之后,当然认为这些底层的东西应该被抽象掉。(译者注:Charles显然比较吃惊。)你的意思也是,如果我使用了一个4核的机器,运行时的引擎应该有能力负责分配进程(在CPU上的分配)。
 
Anders:嗯,你这样想很正常。但是,CLR以及我们的工业中目前绝大多数的运行时,都是“命令型”引擎,其指令集都是相当传统的,比如,堆栈增长啥的,以及拥有易变的状态,包括易变的全局状态等等。在此之上能够进行“函数型”编程,因为“函数型”编程从本质上来说,是“命令型”编程所具备的能力集的一个子集。现在我们想做的是最大化这种灵活性,但其实不过也就是让“函数型”能力子集越来越相关,使其越来越主流化而已。

posted on 2007-09-11 03:00 lovedday 阅读(355) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: ▲ Software Program


只有注册用户登录后才能发表评论。
【推荐】超50万行VC++源码: 大型组态工控、电力仿真CAD与GIS源码库
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理


公告

导航

统计

常用链接

随笔分类(178)

3D游戏编程相关链接

搜索

最新评论