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编程语言圣经(卷一)

码农翻身刘欣 码农翻身 2021-04-27


第0x00天


上古时期,人类主要使用二进制编程,人类需要记住数据在内存的地址,然后才能进行读写操作。


比如取出地址为0x3A6F27处的值, 以及地址为0x3A6F39处的值,然后把两个值相加起来。



冗长的、难以记忆的地址让人类痛苦不堪。


仁慈的上帝要解救人类于苦难之中,他说:要有变量 !  用变量表示内存中的值。



人类不解:“那地址呢?”


上帝送给人类一个叫编译器的宝贝:“不用担心,编译器把背后的脏活累活都干了,这样代码写起来就简单多了!”


x + y


人类非常高兴。



第0x01天



内存中有一段数据,它的值是‭0110 0111 0110 1100 0110 1111 0110 0010‬


部落A的人把它读了出来,说这是32位整数 1735159650


部落B的人也把它读了出来,说这是浮点数数 1.116533*10^24


部落C的人说部落A和部落B都不对,这是一条机器指令


三个部落争论不休。


上帝安慰人类说:你们说得都对!信息=位+上下文。这一串二进制到底表达什么信息,得有上下文才能理解。所以,要有数据类型!


int x ;   //表示x指向的是整数

float y;  //表示y指向的是浮点数


人类非常高兴, 为了方便自己的使用,他们又创造了byte ,boolean , short, char,long 等各种数据类型。


有一小撮人非常怀念以前可以直接操作内存的日子,那才是自由自在的生活!


仁慈的上帝决定满足他们:要有指针


int *x;  // x 是整形指针,可以当地址操作了。

x++;    //操作的是地址,而不是值

x--;


这帮人胡作非为,经常把内存搞得一团糟,于是上帝严格限制指针的使用,只让C, C++等少数语言可以用指针操作内存,其他语言不能使用!


第0x02天



人类很快发现,这些基本的数据类型在编程中远远不够, 比如想表达一本书的信息, 需要有名称,作者,书号,价格,出版日期等一堆数据,需要好几个数据类型组合起来才行。


上帝告诉人类说:要有自定义数据类型, 把基本的数据类型组合起来!


type Date{
    int year;
    int month;
    int day;
}

type Book{
    String name;
    String author;
    float price;
    Date publish_date
}


人类非常高兴,为了方便自己使用,他们写出了各种各样的数据类型如Student, Company, Department , Employee, Manager等等。



第0x03天



不满足的人类发现,程序中经常需要对这些自定义类型做操作,这些操作被称为函数。


函数和类型是分开的,很不方便。


上帝说:要有抽象数据类型, 把类型和函数放到一起


type Stack{
    // 数据
    int size;
    int [] values;       
    ......
    // 操作
    void push(int value);
    int pop();
    int size();
}


人类说:“亲爱的上帝, 这是抽象数据类型,只有接口,没有具体实现啊。”


上帝说:“唉,懒惰的人类,不思考的人类啊,我再送你们一个东西: 类(class), 你们在class中写代码实现吧。”


人类非常高兴,把数据和函数放到了一起,实现了很多“类”,List, Stack, Queue, Tree......



第0x04天



人类发现一个class定义好了以后,开始使用的时候就不好改变了, 比如:


class Stack{
    int size;
    int [] values;
    void push(int value){
         ......
    } 
    int pop(){
       ....
    }
}


这个栈只支持push和pop整数,人类想用float型,string型,甚至Student类型,Company类型的栈,还得重新再写一套代码,这实在是太烦人了!


人类说:仁慈的上帝,我们能不能对一个现成的类改变一点点?


上帝说:当然, 要有生成类的类,也就是模板。


class Stack<T>{
    int size;
    T [] values;
    void push(T value){
         ......
    } 
    T pop(){
       ....
    }
}


T 可以是int , String ,Student..... 是一个可以改变的东西。


于是,人类可以这么使用类了 Stack<int>  s,  Stack<String> , Stack<Student> ......


上帝告诉人类两种实现模板的方法,一种是擦除法:


不管你是Stack<String>,还是Stack<Student>,编译后统统变成了 Stack,类型T变成了Object。


class Stack{
    int size ;
    Object [] values;
    ......
}


另外一种是膨胀法,每个类型自动生成一个新的类Stack_int, Stack_String, Stack_Student......


有个叫Java的部落使用擦除法,有个叫C++的部落使用了膨胀法,这些部落每天争论不休, 让上帝头疼不已。



第0x05天



人类出现了特殊的一群人,他们很讨厌在代码中写类型。


他们说:一个变量,在运行时指向什么类型,它就是什么类型,为什么要在代码中写出来呢?多麻烦啊,能不能这样:


// 现在x是整数类型
x = 5;  
// x的类型变了,现在是字符串类型
x = "hello world"   


上帝决定把他们解救出来:要有动态类型, 你可以不声明变量的类型了,变量的类型在运行时来确定。


那些支持类型声明的人很生气,他们自称为静态类型,并且对动态类型展开了强大的攻势:编译器查不到错误,IDE中代码提示弱,代码不好阅读,动态一时爽,重构火葬场......


动态类型的人则攻击静态类型繁琐,代码行数多,开发慢,还得用模板这么无用的东西。


于是静态类型的人开始使用类型推导,原来的代码是这么写的:


InternationalCustomerOrderProcessor<AnonymousCustomer, SimpleOrder<Book>> orderProcessor = createInternationalOrderProcessor(customer, order);


又臭又长, 有了类型推导,现在可以这么写,一下子方便了很多:


var orderProcessor = createInternationalOrderProcessor(customer, order);


支持动态类型的人也不甘示弱,开始在代码中使用类型标注:


def greeting(name: str) -> str:
    return 'Hello ' + name


这个函数的输入参数被标注为是字符串(str),返回值也被标注为字符串。


静态类型的人嘲笑类型标注只在IDE等开发工具中使用,运行时就没有了。



第0x06天



人类的争斗越来越激烈,上帝无法阻止,非常头疼,他决定休息一天。


这就是星期天的来历。


后记:本文的思路受到了《代码之髓》的启发,这本书讲了编程中的基本概念,很不错,推荐阅读。


草长莺飞四月天

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