如何掌握程序语言（转载）

1. 专注于“精华”和“原理”。就像所有的科学一样，程序语言最精华的原理其实只有很少数几个，它们却可以被用来构造出许许多多纷繁复杂的概念。但是人们往往 忽视了简单原理的重要性，匆匆看过之后就去追求最新的，复杂的概念。他们却没有注意到，绝大部分最新的概念其实都可以用最简单的那些概念组合而成。而对基 本概念的一知半解，导致了他们看不清那些复杂概念的实质。比如这些概念里面很重要的一个就是递归。国内很多学生对递归的理解只停留于汉诺塔这样的程序，而 对递归的效率也有很大的误解，认为递归没有循环来得高效。而其实递归比循环表达能力强很多，而且效率几乎一样。有些程序比如解释器，不用递归的话基本没法完成。

2. 实现一个程序语言。学习使用一个工具的最好的方式就是制造它，所以学习程序语言的最好方式就是实现一个程序语言。这并不需要一个完整的编译器，而只需要写 一些简单的解释器，实现最基本的功能。之后你就会发现，所有语言的新特性你都大概知道可以如何实现，而不只停留在使用者的水平。实现程序语言最迅速的方式就是使用一种像 Scheme 这样代码可以被作为数据的语言。它能让你很快的写出新的语言的解释器。我的 GitHub 里面有一些我写的解释器的例子（比如这个短小的代码实现了 Haskell 的 lazy 语义）。

几种常见风格的语言

下面我简要的说一下几种常见风格的语言以及它们的问题。

1. 面向对象语言

事实说明，“面向对象”这整个概念基本是错误的。它的风靡是因为当初的“软件危机”（天知道是不是真的存在这危机）。 设计的初衷是让“界面”和“实现”分离，从而使得下层实现的改动不影响上层的功能。可是大部分面向对象语言的设计都遵循一个根本错误的原则：“所有的东西都是对象（Everything is an object）。”以至于所有的函数都必须放在所谓的“对象”里面，而不能直接被作为参数或者变量传递。这导致很多时候需要使用繁琐的设计模式 (design patterns) 来达到甚至对于 C 语言都直接了当的事情。而其实“界面”和“实现”的分离，并不需要把所有函数都放进对象里。另外的一些概念，比如继承，重载，其实带来的问题比它们解决的 还要多。

“面向对象方法”的过度使用，已经开始引起对整个业界的负面作用。很多公司里的程序员喜欢生搬硬套一些不必要的设计模式，其实什么好事情也没干，只是使得程序冗长难懂。

那么如何看待具备高阶函数的面向对象语言，比如 Python, JavaScript, Ruby, Scala? 当然有了高阶函数，你可以直截了当的表示很多东西，而不需要使用设计模式。但是由于设计模式思想的流毒，一些程序员居然在这些不需要设计模式的语言里也采用繁琐的设计模式，让人哭笑不得。所以在学习的时候，最好不要用这些语言，以免受到不必要的干扰。到时候必要的时候再回来使用它们，就可以取其精华，去其糟粕。

2. 低级过程式语言

那么是否 C 这样的“低级语言”就会好一些呢？其实也不是。很多人推崇 C，因为它可以让人接近“底层”，也就是接近机器的表示，这样就意味着它速度快。这里其实有三个问题：

1) 接近“底层”是否是好事？

2)“速度快的语言”是什么意思？

3) 接近底层的语言是否一定速度快？

对于第一个问题，答案是否定的。其实编程最重要的思想是高层的语义(semantics)。语义构成了人关心的问题以及解决它们的算法。而具体的实现 (implementation)，比如一个整数用几个字节表示，虽然还是重要，但却不是至关重要的。如果把实现作为学习的主要目标，就本末倒置了。因为 实现是可以改变的，而它们所表达的本质却不会变。所以很多人发现自己学会的东西，过不了多久就“过时”了。那就是因为他们学习的不是本质，而只是具体的实现。

其次，谈语言的“速度”，其实是一句空话。语言只负责描述一个程序，而程序运行的速度，其实绝大部分不取决于语言。它主要取决于 1)算法 和 2)编译器的质量。编译器和语言基本是两码事。同一个语言可以有很多不同的编译器实现，每个编译器生成的代码质量都可能不同，所以你没法说“A 语言比 B 语言快”。你只能说“A 语言的 X 编译器生成的代码，比 B 语言的 Y 编译器生成的代码高效”。这几乎等于什么也没说，因为 B 语言可能会有别的编译器，使得它生成更快的代码。

我举个例子吧。在历史上，Lisp 语言享有“龟速”的美名。有人说“Lisp 程序员知道每个东西的值，却不知道任何事情的代价”，讲的就是这个事情。但这已经是很久远的事情了，现代的 Lisp 系统能编译出非常高效的代码。比如商业的 Chez Scheme 编译器，能在5秒钟之内编译它自己，编译生成的目标代码非常高效。它可以直接把 Scheme 程序编译到多种处理器的机器指令，而不通过任何第三方软件。它内部的一些算法，其实比开源的 LLVM 之类的先进很多。

另外一些 函数式语言也能生成高效的代码，比如 OCaml。在一次程序语言暑期班上，Cornell 的 Robert Constable 教授讲了一个故事，说是他们用 OCaml 重新实现了一个系统，结果发现 OCaml 的实现比原来的 C 语言实现快了 50 倍。经过 C 语言的那个小组对算法多次的优化，OCaml 的版本还是快好几倍。这里的原因其实在于两方面。第一是因为函数式语言把程序员从底层细节中解脱出来，让他们能够迅速的实现和修改自己的想法，所以他们能 够迅速的找到更好的算法。第二是因为 OCaml 有高效的编译器实现，使得它能生成很好的代码。

从上面的例子，你也许已经可以看出，其实接近底层的语言不一定速度就快。因为编译器这种东西其实可以有很高级的“智能”，甚至可以超越任何人能做到的底层优化。但是编译器还没有发展到可以代替人来制造算法的地步。所以现在人需要做的，其实只是设计和优化自己的高层算法。

3. 高级过程式语言

很早的时候，国内计算机系学生的第一门编程课都是 Pascal。Pascal 是很不错的语言，可是很多人当时都没有意识到。上大学的时候，我的 Pascal 老师对我们说：“我们学