简单介绍Erlang

Posted 2021-04-24 UpChallenger

一直以来，都想尝试点不同的编程语言。这篇文章将带您快速了解以下方面的内容：

• Erlang的基本信息

• 基本数据类型

• 函数和递归

• 模块

• 模式匹配

  
  

什么是Erlang

Erlang([‘ə:læŋ])是一种通用的面向并发的编程语言，它由瑞典电信设备制造商爱立信所辖的CS-Lab开发，目的是创造一种可以应对大规模并发活动的编程语言和运行环境。Erlang问世于1987年，经过十年的发展，于1998年发布开源版本。Erlang是运行于虚拟机的解释性语言，但是现在也包含有乌普萨拉大学高性能Erlang计划（HiPE）开发的本地代码编译器，自R11B-4版本开始，Erlang也开始支持脚本式解释器。在编程范型上，Erlang属于多重范型编程语言，涵盖函数式、并发式及分布式。顺序执行的Erlang是一个及早求值, 单次赋值和动态类型的函数式编程语言。

Erlang是一个结构化，动态类型编程语言，内建并行计算支持。最初是由爱立信专门为通信应用设计的，比如控制交换机或者变换协议等，因此非常适 合于构建分布式，实时软并行计算系统。使用Erlang编写出的应用运行时通常由成千上万个轻量级进程组成，并通过消息传递相互通讯。进程间上下文切换对于Erlang来说仅仅 只是一两个环节，比起C程序的线程切换要高效得多得多了。

使用Erlang来编写分布式应用要简单的多，因为它的分布式机制是透明的：对于程序来说并不知道自己是在分布式运行。Erlang运行时环境是一个虚拟机，有点像Java虚拟机，这样代码一经编译，同样可以随处运行。它的运行时系统甚至允许代码在不被中断 的情况下更新。另外如果需要更高效的话，字节代码也可以编译成本地代码运行。

安装

安装相当容易，可以从官网 the official website 下载二进制包或者使用包管理器进行安装。比如：

• Mac OS：brew install erlang

• Ubuntu：sudo apt-get install erlang

第一步

让我们开启Erlang终端做一些简单的操作。在Terminal终端输入erl（对于Windows用户可能要用werl）。

> $ erl                                                                                  
Erlang/OTP 18 [erts-7.3] ... ...

Eshell V7.3  (abort with ^G)
1> 2 + 4.
6
2> 5 * 8.4.
42.0

有意思的是Erlang所有表达式以句点（.）结束，意味着我们可以方便的在书写多行表达式，Erlang将认为这是个单一表达式，直到遇到句点终止符（.）：

3> "Hello"   
3> ++
3> " world!"
3> .
"Hello world!"

退出终端使用q().或者init:stop().。

基本数据类型

Numbers

类似其他语言，Erlang拥有数值型：integers 和 floats 。除了标准计数制和操作，它还提供了两个附加的计数制：

• base#value - Erlang允许特别的数值用于不同的进制（从二进制到36进制）：

  1> 2#1001.
  9
  2> 16#1E.
  30
  3> 36#20.
  72

• $char - ASCII码或者Unicode码表达字符：

  1> $a.
  97
  2> $A.
  65

  此外，Erlang还允许使用科学计数法（例如2.3e-1等于0.23）。

Atom

原子是用于名称的常量，它表示它自身。类似于Scala的symbols，但是也不像Scala，它使用广泛。原子如果不是以小写字符开头，则需加上单引号（'）：

1> foo.
foo
2> 'foo'.
foo
3> 'Foo'.
'Foo'

Booleans

在Erlang中没有布尔型，原子true和false用于表示布尔的值。
同样的，Erlang提供了一下布尔表达式：not、and、andalso、or、orelse、xor。

Tuples

元组是由固定数量的多种数据类型元素构成，由大括号表示：

1> {1, "two", true}.
{1,"two",true}
2> {}.
{}

我们通常使用第一个元素来表示该元组的含义。例如：{person, "John", "Doe", 36 } ，第一个元素告诉我们该元组包含了一个人的信息，当元组用于匹配模式时这是非常有用的。

注意：在编译时解释的元组已经被Erlang记录了，例如第一个元素表示记录类型为原子Atom，后面的元素为字段值。

Lists

列表表示一系列的元素，Erlang中的列表是循环的数据构造：

• 可以是空的[]

• 有头部和尾部组成[Head | Tail]。Head是第一个元素，Tail为剩余的元素。

一个列表用于表示枚举计数enumeration notation（例如[1,2,3,4]），递归计数（例如[1 | [2 | [3 | [4 | [] ] ] ] ]），或者合成为（[1,2 | [3 | [4 | [] ] ] ]）：

1> [1,2,3,4].
[1,2,3,4]
2> [1|[2|[3|[4|[]]]]].
[1,2,3,4]
3>  [1,2|[3|[4|[]]]].  
[1,2,3,4]
4>  
4> [1, two, "three", [4]].
[1,two,"three",[4]]

String

字符串使用双引号表示，它是列表的缩写：
"hello"等价于[$h,$e,$l,$l,$o]和[104,101,108,108,111]。

比较操作

比较操作和主流语言是一样的，有一些在Erlang的表示有点不同：

操作符	描述
==	等于
/=	不等于
=<	小于等于
<	小于
>=	大于等于
>	大于
=:=	精确等于
=/=	精确不等于

当要确认是否是相同类型的时候，精确等于/不等于（=:= 和 =/=）是非常有用的。

1> 42 =:= 42.  
true  
2> 42 == 42.0.  
true  
3> 42 =:= 42.0.  
false  
4> 42 =:= 30.  
false

变量

Erlang在变量上是很有趣的，变量一经赋值，它的值将不能再做改变。让我们看看下面的变量定义：

1> Hello = "Hello World!".  
"Hello World!"

关于变量需要注意以下两点：

• 变量名以大写字母开头

• 通过匹配模式pattern matching绑定变量（= 是匹配操作符）。如果变量未绑定，匹配成功的话它将赋予一个值，否则，该变量的值能用于任何表达式（函数、匹配模式、case表达式等等）

如果我们视图第二次绑定值将会报错：

2> Hello = 3.  
** exception error: no match of right hand side value 3

使用匹配操作符我们还可以使用元组或列表预先给多个变量复制：

1> {A, B} = {3, 4}.  
{3,4}
2> A.  
3  
3> B.  
4  
4> [Head| Tail] = [1, 2, 3, 4].  
[1,2,3,4]
5> Head.  
1  
6> Tail.  
[2,3,4]
7> [X, Y, Z | Tail1] = [true, "Hello", 42, {2, 4}, 7.4].  
[true,"Hello",42,{2,4},7.4]

当使用匹配操作符，我们不可能绑定每一个值。匿名变量将发挥作用，使用_定义。

当然，通常情况下一般为变量起个有意义的名字，哪怕该变量没有使用。所幸的是，Erlang使用下划线_前缀的变量（例如_Foo）可以避免编译时生成警告信息。

函数和递归

在函数式编程语言中，函数扮演着重要的角色，Erlang也不例外。Erlang中函数自语句以分号;分离，最后一个子语句以句点.结束。

take(0, _Xs) -> [];  
take(_N, []) -> [];  
take(N, [X| Xs]) when N > 0 -> [X | take(N-1, Xs)].

这里定义了递归函数take，返回列表的的前N个元素。让我们来分析一下这个函数的子语句：

• 如果第一个入参为0，返回空列表；

• 如果第二个入参list为空，返回空列表；

• 如果第一个入参大于0，第二个入参list不为空，添加头部元素到返回的结果列表，并且递归下一个值（第一个入参为N-1，第二个入参为list的尾部元素，知道N等于0。

Erlang也有匿名函数anonymous functions，与命名函数的定义类似，我们使用fun关键词并且以end结束：

1> Double = fun(X) -> 2*X end.
2> Double(23).
46

使用复合的子语句定义匿名函数也很简单：

3> Abs = fun(X) when X >= 0 -> X;  
3> (X) when X < 0 -> -X end.  
#Fun<erl_eval.6.52032458>
4> Abs(3).  
3  
5> Abs(-4).  
4  
6> Abs(0).  
0

高位函数（Higher-order functions）返回一个函数并且（或者）使用一个或者多个函数作为参数。这使得函数式编程非常的强大。

一个常用的函数是map，用来遍历列表的每一个元素：

7> lists:map(Double, [1, 2, 3, 4, 5]).  
[2,4,6,8,10]

也可以使函数成为一个绑定的变量：

lists:map(fun (X) -> X * 2 end, Xs).

命名函数可以作为参数，Erlang将其当做原子，像下面这样：

inc(X) -> X + 1.  
lists:map(fun inc/1, Xs).

模块

函数组织在模块中，模块有一系列的属性和函数组成。让我们定义一个模块并命名为文件foo.er：

-module(foo).
-export([square/1]).

square(A) ->  
    A * A.

让我们分析上面代码的结构：

• 第一行定义模块名称foo：-module(foo).

• 使用export属性来从模块中选择函数。并且函数名后紧跟着表明改函数的入参个数。

• 最后我们定义该函数。

我们使用c(module).命令来编译和加载模块：

1> c(foo).  
{ok,foo}

现在模块被加载了，我们可以调用square函数了：

2> foo:square(4).  
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注意：当定义一个模块，我们可以使用-import(Module, Functions)来从从其他模块导入函数。

模式匹配

和其他函数式编程语言类似，模式匹配可能是Erlang中很特别的结构了。
我们在之前已经看到两种方式的模式匹配：使用等号（=）和子语句函数。

这里，我们使用case表达式，通常的case表达式格式为：

case Expression of ->  
  Pattern1 [when Guard1] -> Body1;
  ...;
  PatternN [when GuardN] -> BodyN
end

使用模式匹配的阶乘函数看起来像这样：

fact(N) ->  
  case N of
    1 ->
      1;
    N when N > 0 ->
      N * fact(N - 1)
  end.

尾声

在这篇简短的文章中，我们通过Erlang基本的语法和语义，了解了一些函数编程的概貌。为了更进一步了解Erlang的强大，建议查看更多的Erlang和Open Telecom Platform方面的书籍。