傳說人類建造通天塔觸怒上帝，上帝施法使人類語言混亂彼此之間無法交流。這就是說各種各樣的語言其實就是禍亂之源——只會導(dǎo)致交流的不便。可是看看如今的程序設(shè)計語言的數(shù)量，你會懷疑人類是否又在造“通天塔”了？真的有這么多語言的必要嗎？我到底要學(xué)習(xí)多少種程序設(shè)計語言才夠用呢？
根據(jù)維基的資料，可以稱得上相對“主流”（有人用、有文檔）的程序設(shè)計語言至少有 600 種，還有大量的商業(yè)化失敗、實用性不高、語言小眾（這里的“語言”指的是編碼的語言，一般的程序設(shè)計語言都習(xí)慣用拉丁字母集合或其超集來作為源碼的字符集，也有用日文、俄文編程、漢語編程的，比如易語言）就難以統(tǒng)計了（保守估計可以上萬種），盡管已經(jīng)有了這么多種程序設(shè)計語言，仍然有大量的人投入了大量的時間來研發(fā)新的語言，這難道不是重復(fù)通天塔的故事嗎？
為了解釋“為什么會有這么多種程序設(shè)計語言”這個問題，想讓我們來看一份較新的最流行編程語言流行榜：
排行榜上排名前十的依次是： C 、 Java 、 Object-C 、 C++ 、 C# 、 PHP 、 Python 、 JavaScript 、 Perl 和 VB 。下面我會根據(jù)這份排行榜來回答我們的問題。首先闡述一個基本觀點： 程序設(shè)計語言被創(chuàng)造的目的主要有三個——實用目的、學(xué)術(shù)目的、商業(yè)及特殊應(yīng)用需要。 且聽一一分解：
可以看見在排行榜中， C ， Java ， C++ 這樣的語言幾乎是年年穩(wěn)居前五。這些語言的實用性都是非常高的。讓我們回顧一下 C 語言的歷史 ： 1973 年 AT&T 的 Ken Thompson 因為研發(fā)和維護操作系統(tǒng)的需要，要求一種高效簡潔的程序設(shè)計語言，于是在 BCPL 語言的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了 C 語言。 Java 、 C++ 等語言也都是在有著類似的高要求的任務(wù)下臨時創(chuàng)造出來，然后再不斷發(fā)布標準進行改進的（ C 語言是為了操作系統(tǒng)， Java 是為了嵌入式應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)開發(fā)……） 如果現(xiàn)有的輪子不夠好，那么就去自己造一個輪子 ，也正是因為這個特殊的原因，所有這些以實用為目的的語言都很高效，語法構(gòu)造方法、編程邏輯和配套的編譯技術(shù)都很成功，所以能夠切切實實地解決工程上的問題。另外，這些實用目的語言的語法都很自由（ Python 因為“ 明確”、“簡單”的哲學(xué)所以算個例外），正好符合了不同性格的程序員的需要。另外非常重要的一點是：“ 決定一種程序設(shè)計語言是否強大的是這個語言的庫 （標準程序庫、類庫、包、組件、單元、模塊……每種語言都有自己的叫法） 而不是程序設(shè)計語言本身 ”；這可能會讓很多人不高興 ：說實話， C 語言在語言的優(yōu)雅性和友好性上（比如 == 和 = ）完全和 Ada 、 Pascal 比不了（ Ada 是軍方人員設(shè)計的， Pascal 是數(shù)學(xué)家設(shè)計的），但是 C 語言依然非常流行，這是因為你想要寫一個含有系統(tǒng)調(diào)用的程序，用 C 語言是最佳選擇， Ada 和 Pascal 這樣的語言想要直接和內(nèi)核交流是很麻煩的。同理也可以解釋 C++ 、 Java 、 Perl 等語言的流行，你想要寫多線程的程序用 C++ 的多線程庫和 Java 的包就行了，你想寫正則表達式相關(guān)的程序用 Perl 或者 C++ boost 庫就好了……懂得不要重復(fù)造輪子是很重要的，遇到不能解決的問題，先去查查資料看有沒有人已經(jīng)寫好了類似的程序，直接把他的函數(shù)抄過來就是了——這恐怕是很多人都會做的吧？這些實用性的語言，在長期使用的廣泛的使用過程中積累了大量優(yōu)秀的庫（ C++ 的 STL 、 BOOST 和有些編譯器自帶的庫， Object-C 專門針對 Mac OS X 的庫， Fortran 的便于科學(xué)計算的函數(shù)等等），而且還有越來越多的程序員在不斷增加更好的庫，這些都使這些“語言”越來越強大。
這些程序設(shè)計語言在發(fā)展過程中既有一些公共的庫（比如文件的 I/O ），也有一些特有的庫（比如線程庫、 RE 庫），這些特有的庫往往是某一語言的最大優(yōu)勢，可以說正是這些各自獨立的庫把不同的語言區(qū)別開來，長此以往，解決某些特定問題時程序員就傾向使用某一特定語言。這并不是說這些特有的庫無法移植到其它的語言上，只是由于代碼量巨大，移植是在是個不小的工程（況且，在某種語言中表述很方便的語言在另一種中就會難以表示，比如 C 語言有很多語言都沒有的顯示指針，在 Lazarus 項目中，程序員開發(fā)了一個程序用以把 C 頭文件自動轉(zhuǎn)換成 Pascal 單元，即使這樣，實現(xiàn)代碼的量依舊很大，這種源到源的語言翻譯的介紹可以參見龍書的引論部分，不學(xué)編譯原理的請略過）。因為有如此多的專用庫，這些實用目的語言越來越多也就不稀奇了。
不管什么程序設(shè)計語言，在本質(zhì)上都不過是機器級別的 0 或 1 。所謂的高級語言不過是機器眼中的 胡言亂語（這也正是編譯技術(shù)存在的價值）。
然而，人不是機器，也不可能也沒必要成為機器。創(chuàng)造程序設(shè)計語言的目的是為程序員服務(wù)的，應(yīng)該說， 一個程序員所用的語言很大程度上決定了他的思維方式——程序設(shè)計語言本身就是一種嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)模型、一種高效的思維方式 。 為了說明這個道理我以一個物理題為例來解釋 ：一輛汽車做勻速直線運動，以 2m/s 的速度經(jīng)過了 6m ，問汽車用了多少時間？ 顯然 t=s/v=6/2=3(s) ，這也可以列方程來解決：設(shè)運動用時 t s ，則 tv=s ，即 2t=6 ，解得 t=3 ，這好像多此一舉。 如果把問題稍微“復(fù)雜”一下：一輛汽車以 1m/s 的初速度做加速為 2m/s 2 的勻加速直線運動 , 經(jīng)過了 6m ，問汽車用時多少時間？ 根據(jù)運動學(xué)公式列方程 V 0* t +1/2*a*t 2 =s ，即 1*t+0.5*2*t 2 =6 ，解得 t=2 ，也就是要用 2s 。 又或者可以這樣做：由速度與時間的關(guān)系可以得到 v(t)=v 0 +a*t，而
解這個等式 同樣也可以求出 t 。這個時候使用方程就很自然了，用定積分卻顯得多余。從中我們知道什么？人的思維能力是有限的，面對復(fù)雜的新問題，要么用就用原來老方法麻煩地進行計算，要么提出新的高效的模型來解決問題。不管是算術(shù)、方程還是微積分、傅立葉變換或是其它高級的數(shù)學(xué)方法、模型都只是一個 簡化問題的抽象層 （數(shù)學(xué)家看到了我說這句話恐怕會很生氣的，但這就是事實），作為類比，程序設(shè)計語言就好比這里的數(shù)學(xué)模型，越是復(fù)雜的問題、越是大的規(guī)模（指問題規(guī)模），才越能體現(xiàn)出高級語言的價值（有人用過幾十多種語言寫” hello world” ，這有什么意義呢？我用機器語言都能寫 hello world ）。知道了語言模型對于思維方式的影響，我們就能解釋這么多語言的學(xué)術(shù)上（或者說是研究上）的目的了：機器語言 / 匯編語言意味著程序員專注的是寄存器、內(nèi)存地址、狀態(tài)、位的打開或關(guān)閉，因此思維重在每一條實際的指令； 而 C 、 Pascal 這樣的命令式語言注重每一個“計算過程”，因此思維重在將計算方法、算法、數(shù)學(xué)模型表達出來；而 Java 、 C++ 這樣的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，試圖用對象、類、屬性、方法這些概念來統(tǒng)一的描述算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， OO 語言的思維因此能夠重在算法和數(shù)據(jù)；還有像 Lisp 、 Haskell 、 Erlang 、 Prolog 這樣的函數(shù)式、邏輯式語言，強調(diào)的是數(shù)學(xué)的推演、函數(shù)的運算、邏輯的證明，我認為它們才是最接近人的思維的語言；而像 SQL 這樣的語言，強調(diào)是“高產(chǎn)出”，它們是對常用的指令進行了簡化、“宏化” （ Macronize, 本人自己造的一個詞），它們的思維是“要做什么”而不是“怎么做”；最后，是像 HTML 這類 Markup 語言（有人說 HTML 不是程序設(shè)計語言……）個人認為是一種 glue （膠水語言，最有名的 glue 算是 Lua 了），它對文本（比如網(wǎng)頁）的格式進行描述，同時又把 JavaScript 、 Applet 等等擴展“連接”在一起，它們的思維是“組合”，是怎樣才能協(xié)調(diào)各個組件、把組件的功能發(fā)揮到極致（說起排版不得不提提 TeX 了，它和 HTML 的思維類似，各種開發(fā)好的宏集就是它的“組件”）。最后我還想再談一談“學(xué)術(shù)風(fēng)味”很濃的函數(shù)式語言，函數(shù)式語言歷史悠久，但多年以來一直在學(xué)術(shù)界活躍，少有能夠成功商業(yè)化的，多年來一直處于不溫不火的的狀態(tài)。但隨著今年來編譯技術(shù)的發(fā)展，函數(shù)式語言的執(zhí)行效率已經(jīng)很高了，加上大數(shù)據(jù)時代對于大量數(shù)據(jù)處理的需求、機器深度學(xué)習(xí)的成熟、現(xiàn)代架構(gòu)計算機的發(fā)展，僅僅依靠程序執(zhí)行的單線程性能提升已經(jīng)不能夠滿足實際需求了，只有并發(fā)和并發(fā)才能滿足這樣的高負荷計算要求 ，純函數(shù)語言處理起多線程來十分方便，能夠“榨干”處理器的運算潛力，這也是近年來 Erlang 之類的語言大放異彩的重要原因。在現(xiàn)代計算機結(jié)構(gòu)和工藝發(fā)展難度大的情況下，這些函數(shù)式語言可能會成為推動計算力的重要動力，這一點可以參見本人的論文《 AACOS: 基于編譯器和操作系統(tǒng)內(nèi)核的算法設(shè)計與實現(xiàn)》（由于版權(quán)的問題，我暫時不能把論文貼出來 :-) ）。
（以下言論僅僅是本人個人觀點，沒有任何指責(zé)的意思）
開發(fā)一種編程語言是可以賺錢的，你信嗎？
實際上開發(fā)一種新的語言意味著建立自己的“統(tǒng)一標準” （說起標準就不得不談高通了，高通從“標準”上撈了多少銀子？）， 一方面可以方便維護自己的產(chǎn)品，另一方面可以借助市場地位強迫程序員學(xué)習(xí)某種語言進而達到自己（至少在某一領(lǐng)域）的霸主地位 。為什么這么多年以來微軟對 BASIC 情有獨鐘？在 DOS 時代， QBASIC—— 一種 BASIC 的變種，是每臺 PC 上必裝應(yīng)用，也是當(dāng)時很多人必學(xué)的一種語言， QBASIC 無論是從程序執(zhí)行效率還是語言的思維性上都不好，但是因為是預(yù)裝的，本著“不夠好但夠用”的原則，許多用戶居然湊合下來了（慚愧本人就是從 QBASIC 開始接觸編程的 ） ！這恐怕和 IE 用戶如此眾多的原因是異曲同工的吧？就這樣 QBASIC 居然一時成為了最受歡迎的入門編程語言工具。到后來 ，微軟推出 Visual Basic 實際上是為了和 Borland （現(xiàn)已被收購）的 Delphi 競爭入門級編程工具市場（在相當(dāng)長的一段時間內(nèi) VB 都不是 Delphi 的對手，可以參見本人的另一片隨筆《 Borland 和 Microsoft 的對話》，這直接導(dǎo)致了 C# 的誕生—— C#—— 一種 C++ 、 Java 、 Object Pascal 雜交的到的混血兒），憑借自己在 BASIC 用戶上的積累，在 RAD 領(lǐng)域混得不錯了，微軟又趁熱打鐵的推出了 VBS/VBE 、 VBA 等等腳本語言，目的就是拉攏自己的 VB 用戶，使這種糟糕的語言能夠勉勉強強適應(yīng)系統(tǒng) GUI 編程、辦公套件編程、數(shù)據(jù)庫編程，好了現(xiàn)在形成了一個有機的整體。一個程序員要么學(xué)多種語言來完成不同的任務(wù)，要么學(xué)一種不夠好但夠用的語言——然后 ，一招鮮，吃遍天……學(xué)習(xí)一種語言的成本是很高的（要時間和電費），所以有很多程序員會選擇微軟指定的這一標準。還有近幾年大紅的 Object-C 、 Swift 、 Go ，雖然名義上是開源的，但是誰知道他們的真正目的？除此之外，還有很多 DSL （ Domain-Specific Language ，專業(yè)領(lǐng)域語言），比如 sed 和 awk 是為了處理文本， PHP 是為了處理 Web 開發(fā)、 Emacs Lisp 和 Vim 腳本是為了擴展編輯器功能， PostScript 是為了排版， batch 和各種 shell script 是為了 shell 編程等等。這里介紹一個典型： Adobe 的 ActionScript ，它的作用就是為了支持 Adobe 自己的 Flash ，主要用于 Flash 動畫和應(yīng)用程序，不論 ActionScript 語言自身發(fā)展的多好不過是一個擴展罷了。
好了，已經(jīng)介紹完了實用目的、學(xué)術(shù)目的、商業(yè)及特殊需要，相信各位對“為什么會有這么多種程序設(shè)計語言”這個問題有了更深刻的理解，也可能有了更多的疑惑。如果你有任何疑惑或者愿意和我交流，歡迎留言。對了，除了我說的三個目的之外還有沒有別的創(chuàng)造新語言的原因？有，我自己設(shè)計了一種名為 Grove 的語言，用“樹”來完成過程編程和 lambda 表達式，改天把解釋器的源碼發(fā)出來交流一下。我的目的呢？ Just for fun……
