编程范式

Posted 2020-11-25 yanggb

编程语言有很多种流派和思想，有一些编程语言同时支持多种编程范式。

静态类型编程范式

采用静态类型编程范式的编程语言，其变量需要明确指定类型。代表语言有C、C++、Pascal、Objective-C、Java、C#、VB、.NET、Swif和Golang等。

这种范式认为，程序员肯定知道变量的类型，你丫要是不知道变量的类型，那你就别混了！编译时，如果变量类型对应不上，程序就会报错。

静态类型的好处

1.编译器可以在编译时就能找出类型错误。

2.编译器编译时知道类型信息，就可以提高性能。

此外，Swift和Go语言虽然都是静态类型编程语言，但它们都不需要明确指定类型，而是可以通过推断由编译器自动确定其类型。

动态类型编程范式

采用静态类型编程范式的编程语言，其变量不需要明确指定类型。任意变量，可以指向任意类型的对象。代表语言有Python、Ruby和javascript。

动态类型的哲学可以用鸭子类型（Ducktyping）这个概念来概括。JamesWhitcombRiley提出的鸭子测试可以这样表述：当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。

这种范式认为，程序员肯定知道变量的类型和它支持的方法和属性，你丫要是不知道变量的类型，那你就别混了！运行时程序会崩溃！程序崩溃怨谁？怨你自己呗，你不是合格的程序员！

动态类型的好处

不需要明确定义接口和抽象类型。只要一个类型支持需要的方法和属性，那么就OK。程序会相当灵活和简单。C++、Java和C#视之为命脉的接口/基类，在动态语言这里都视如无物。

动态类型的坏处

1.如果类型不对，编译器也无法找到错误，而是运行时程序崩溃。

2.因为编译器不知道变量的类型，因此无法优化性能。

面向对象编程范式

面向对象编程范式，从上世纪70年代末开始兴起。它支持类和类的实例作为封装代码的模块。代表语言有Smalltalk、C++、Objective-C、Java、C#、VB、.NET、Swift、Go、Python、Ruby、ActionScritp和OCaml。

早期的编程语言都是面向过程的。就是顺序，条件，循环，构成一个个函数。但是随着代码规模的增大，人们发现有必要对代码进行模块化。一个概念对应的代码放在一个文件中，这样便于并发开发和进行代码管理。

与此同时，人们还发现了【程序=数据结构+算法】的规律。因此，一个概念对应的数据结构和函数应该放在一个文件中。这就是类的概念。

面向对象编程范式，确实极大地提高了生产效率，因此得到了广泛的应用，因此在语言层面支持面向对象编程范式的语言是极多的。

C语言尽管在语言层面上并不支持面向对象编程范式，但现代的C语言开发都会应用面向对象的模块化思想，把同一类的数据结构和函数放在一个文件中，采用类似的命名方式。

毕竟C语言没有在语言层面上支持面向对象，因此就有很多程序员想给C语言添加面向对象支持。其中的代表是C++和Objective-C。

C++是一种新的语言，但大部分语言元素是和C兼容的。

Objective-C是完全兼容的C的。Objective-C是给C添加了薄薄的一层语法糖以支持接口（就是其他语言的类）和协议（就是其他语言的接口）。甚至，Objective-C一开始的实现，就是一个C语言的预编译器。Objective-C坦白讲，除了添加的语法不太符合C流外，实际上其面向对象系统设计是相当精妙的。乔布斯早年慧眼识珠，把Objective-C收人囊中，因为封闭于Apple/NextStep系统内，因此少有人知。随着ios系统的普及，Objective-C近几年才名满天下。

函数式编程范式

函数式编程范式，是一些数学家发明的编程语言，他们认为程序就是数学函数嘛。代表语言有Lisp、Erlang、JavaScript、OCaml和Prog。

有很多大牛极力鼓吹过函数式编程语言，认为其极具革命性。但我认为他们过高估计了函数式编程范式的威力，我并不认为函数式编程范式相对于面向对象编程范式有何高明之处。

函数式编程语言，核心就是函数，它们没有Class类的概念。但它的函数又不是传统面向过程语言的函数，它的函数支持闭包的概念。

在我看来，函数式编程语言的函数，也就是闭包，说白了，其实就是类。编程语言发展到今天，就是需要模块化，就是需要把数据结构和算法结合起来。不论何种语言，不把它们结合起来的编程方式，都是没有出路的。

面向对象编程语言，用类把数据结构和算法结合起来。类的核心是数据结构，也就是其属性，而不是算法，其函数。在类中，是函数依附于属性。

而函数式编程语言，用闭包把数据结构和算法结合起来。是函数能够抓取外部的字段。是属性依附于函数。

类本质上和闭包是等价的。现在很多面向对象编程语言都加上了对闭包的支持。观察其代码，我们可以发现，它们实际上都是用类来实现闭包的。

类和闭包谁更易用？明显是类。

而闭包更简洁一些，因此闭包在面向对象编程语言中常用来替换匿名类。只有一个函数的类，写成一个类太麻烦，不如写成闭包，更加简洁。

吐槽一下OCaml语言，其前身Caml语言本身是一种挺好的函数式语言，硬生生添加了一套完整的面向对象机制，同时支持面向对象和函数式编程范式，很容易像C++一样脑裂的。

也有很多面向对象语言控看着JavaScript嫌烦，总是想把面向对象支持添加到JavaScript上。ActionScript就是其中一种尝试。我用过，真的是和Java没多少区别了。

再吐槽一下ExtJS。当初选型Web前端开发框架时比较了ExtJS和JQuery。

ExtJS明显是Java高手开发的，硬生生用JavaScript模拟Swing的设计思想，搞了一套UI库。

JQuery开发者明显是领悟了JavaScript的函数式编程范式，依据JavaScript的动态函数式编程语言的特点打造了一套UI库，立刻秒杀ExtJS。

由ExtJS和JQuery的故事，我们可以看到多语言编程能力是多么的重要。ExtJS的作者精通并喜爱Java，因此他把手术刀JavaScript当做锤子Java使，一通乱敲，费力不讨好。

函数式编程语言，还有尾递归等一些小技巧。尾递归可以不用栈，防止递归调用时栈溢出。

模板编程范式

模板编程，就是把类型作为参数，一套函数可以支持任意多种类型。代表语言是C++。

模板编程的需求，是在C++开发容器库的时候发明的。因为容器需要保存任意类型的对象，因此就有了泛型的需求。

C++的模板编程，是在编译时，根据源码中的使用情况，创建对应类型的代码。除了C++这种方式，Java，C#也有类似的机制，叫做泛型，但它们的实现方式和C++的模板很不同。它们的编译器不会生成新的代码，而是使用强制类型转换的方式实现。

在没有模板/泛型的编程语言中，怎样在容器中存放对象呢？存取公共基类类型（Java,C#）的对象，或者void*指针（C）即可，取出时自己强制类型转换为实际类型。动态类型语言，不关心类型，更是无所谓了，随便什么对象直接往容器里扔进去，取出来直接用即可。

一些C++高手又在模板的基础上搞出了模板元编程。因为模板编程，就是C++的编译器搞定的嘛，模板元编程就是让编译器运算，编译完结果也就算出来了。我不知道除了研究和炫技，这玩意有啥用？

小结

一门语言是否值得学习，我认为有几个标准：

1.是否要用，要用就得学，这么没有疑问的。毕竟我们都要恰饭的嘛。

2.其语言特性是否给你耳目一新的感觉。如果是，那就值回票价了。如Go语言废掉了异常，改用返回多值。我深以为然。我其实已经主动不用异常好多年了。因为，我觉得既然C不支持异常也活得很好，为什么需要异常呢？出错了，返回错误码。无法挽回的错误，直接Abort程序就可以嘛！而且，异常实际上是违反面向过程编程原则的。一个函数应该只有一个入口一个出口。抛出异常就多了出口了。

3.是否擅长某一个领域。如果你手里只有一把锤子，那么你就只能把所有任务都当做钉子猛锤一通。但如果工具箱里有多种工具，那面对不同的任务就得心应手多了。

 

"人生不可逆，还是要试着去看看更美的风景。"