為什么現(xiàn)在會(huì)有這么多種編程語(yǔ)言？

時(shí)間：2022-05-25 19:21:02 | 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)

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21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越多，為了適應(yīng)各種使用場(chǎng)景，于是誕生了各種語(yǔ)言，不僅語(yǔ)言是多樣的，每種語(yǔ)言下面都有不同的開(kāi)發(fā)框架，框架也是多樣的。有時(shí)候?yàn)榱诵阅?，可能?huì)選擇編譯型語(yǔ)言，為了寫(xiě)得爽可能會(huì)選擇解析型語(yǔ)言，自己寫(xiě)點(diǎn)小應(yīng)用可能會(huì)選擇輕量級(jí)框架，對(duì)于大型項(xiàng)目，用笨重一點(diǎn)的框架也無(wú)所謂。

編程語(yǔ)言是靠“適者生存，優(yōu)勝劣汰”的“編程語(yǔ)言進(jìn)化論”來(lái)發(fā)展的，也許A語(yǔ)言的創(chuàng)造初衷也是為了打造適應(yīng)性超強(qiáng)的萬(wàn)能語(yǔ)言，但后來(lái)在實(shí)際過(guò)程中，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)這門(mén)語(yǔ)言在B場(chǎng)景下用得很好，放到C場(chǎng)景下使用就會(huì)很蛋疼，于是這門(mén)語(yǔ)言在B場(chǎng)景下的適應(yīng)性會(huì)越來(lái)越完善，大家都熱衷于完善它在B場(chǎng)景下的功能而忽略了C場(chǎng)景，于是C場(chǎng)景相應(yīng)的功能由于沒(méi)有人維護(hù)而漸漸退化。這時(shí)候，有人想兼顧A語(yǔ)言在B場(chǎng)景下的優(yōu)秀特性，又想在C場(chǎng)景中發(fā)揮作用，于是它創(chuàng)造了D語(yǔ)言。后來(lái)有人覺(jué)得D語(yǔ)言還不夠好，于是又有了E語(yǔ)言、F語(yǔ)言，于是，“編程語(yǔ)言多樣性”就這么來(lái)了。

編程語(yǔ)言如此之多，實(shí)際上是這個(gè)世界上的開(kāi)發(fā)者共同努力的成果，大家都在嘗試把各門(mén)語(yǔ)言的優(yōu)秀特性綜合，不斷地產(chǎn)生優(yōu)秀技術(shù)來(lái)淘汰掉舊技術(shù)，是自然選擇演變而來(lái)的。你想當(dāng)救世主，創(chuàng)造一門(mén)自以為是全世界最優(yōu)秀的語(yǔ)言，實(shí)際上也只是為了編程語(yǔ)言的進(jìn)化共享了一份力量而已。

一、編程語(yǔ)言歷史發(fā)展的多樣性基因

在計(jì)算機(jī)還全都是些龐然大物的石器時(shí)代，寫(xiě)程序是靠「機(jī)器語(yǔ)言」。雖然名字叫做「語(yǔ)言」，實(shí)際上用到的就真的只有兩個(gè)數(shù)字0和1（考慮到三進(jìn)制計(jì)算機(jī)[1]的話，也許還要算上“-1”）而已。一些特定的數(shù)字組合，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)有特定的意義，會(huì)讓計(jì)算機(jī)做出特定的動(dòng)作——其實(shí)我們甚至不該叫它們「數(shù)字」，因?yàn)樗鼈儾⒉淮砣魏巍笖?shù)量」，而是代表「模式」（pattern）的信號(hào)。這是什么意思呢？

就好比你伸出一只手去按鋼琴鍵盤(pán)的同一部分，縮起來(lái)的指頭記作0，伸開(kāi)來(lái)的指頭記作1，01000和11110按出來(lái)的聲音是不一樣的，計(jì)算機(jī)接受的數(shù)字組合與之類(lèi)似。01000000這個(gè)指令輸入一塊小芯片的時(shí)候，芯片里面有八坨晶體管組成的小裝置被「按下」了，其中第二個(gè)被通上高電壓，另外七個(gè)則是低電壓，而這個(gè)組合會(huì)繼而引發(fā)更多的、由芯片工程師所預(yù)先設(shè)計(jì)的一系列連鎖反應(yīng)。無(wú)數(shù)這樣的模式數(shù)字接踵而至，才最終讓你面前的屏幕上出現(xiàn)一些能被人理解的圖案來(lái)。

給計(jì)算機(jī)輸入這種相當(dāng)于「命令」的數(shù)字——稱(chēng)為「指令」——來(lái)讓它做一些事情，包括處理其他的數(shù)字（不管那些數(shù)字是真正代表數(shù)量的數(shù)，還是另一些代表指令的模式），就是編程的本質(zhì)活動(dòng)。

用純數(shù)字的機(jī)器語(yǔ)言編程的難度可想而知，所以從數(shù)字到助記符號(hào)的轉(zhuǎn)譯很快隨之出現(xiàn)，稱(chēng)作匯編語(yǔ)言。比如若是一組數(shù)字 0010 0000 可以讓芯片把內(nèi)部的一個(gè)存儲(chǔ)單位，稱(chēng)作「寄存器 X」，加上一個(gè)值 Y，那么不妨就把這組數(shù)字和助記符「ADD」對(duì)應(yīng)起來(lái)，上面的指令就可以寫(xiě)作「ADD X, Y」這樣。一條條類(lèi)似的指令寫(xiě)成一串，就是一個(gè)對(duì)于程序的描述。相對(duì)于純數(shù)字來(lái)說(shuō)，這是個(gè)質(zhì)的飛躍——終于不必去扳開(kāi)關(guān)了不是嗎？而這樣的一串字符，可以由專(zhuān)用的小程序來(lái)「翻譯」成二進(jìn)制的機(jī)器碼，也就是真正可以輸入處理器去按下晶體管的程序電子信號(hào)。當(dāng)然，每種處理器的匯編語(yǔ)言仍舊是不同的（具體可查看億企邦《計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展簡(jiǎn)史》的相關(guān)介紹）。

機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于，每一條指令都幾乎對(duì)應(yīng)于芯片能做的一件事，比如一條指令把一個(gè)數(shù)字從內(nèi)存轉(zhuǎn)入寄存器，另一條指令給它加上一，第三條指令將它寫(xiě)回內(nèi)存去——直接對(duì)于一塊芯片下命令，效率非常高。相應(yīng)的缺點(diǎn)則是，如果你只是想把一個(gè)數(shù)字加一，卻每次都要連續(xù)寫(xiě)三條指令，時(shí)間一長(zhǎng)非常痛苦。而且既然不同芯片支持的指令集不同，就意味著這塊芯片上需要三條命令完成的事情，另一塊芯片可能需要不太一樣的五條命令。假如能將一部分固定出現(xiàn)的操作，像連續(xù)技一樣一次性施放，每次只需要打一個(gè)指令，卻能夠在不同結(jié)構(gòu)的芯片上都做同樣的事該有多好？換句話說(shuō)，如果能有一種更傾向于描述需要解決的問(wèn)題（給一個(gè)數(shù)字加一）而不是描述計(jì)算機(jī)具體進(jìn)行何種操作（讀數(shù)，加數(shù)，寫(xiě)數(shù)）的語(yǔ)言，來(lái)封裝那些不需要關(guān)心的細(xì)節(jié)，把細(xì)小步驟想要達(dá)成的意圖抽象出來(lái)，該有多好？

所謂「高級(jí)」計(jì)算機(jī)語(yǔ)言就是為了這一目的而出現(xiàn)的。最古老的高級(jí)語(yǔ)言有FORTRAN、ALGOL和COBOL，以及一種同樣古老但是來(lái)源迥異的LISP（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，LISP 是先作為一種形式語(yǔ)言發(fā)明出來(lái)，繼而人們發(fā)現(xiàn)它可以用匯編語(yǔ)言轉(zhuǎn)寫(xiě)給機(jī)器執(zhí)行，后來(lái)甚至有專(zhuān)門(mén)運(yùn)行LISTP的機(jī)器出現(xiàn)），這些都是二十世紀(jì)五六十年代出現(xiàn)的語(yǔ)言。

所以你可以說(shuō)目前流行的一切計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，幾乎全都是上述四種古老語(yǔ)言的綜合演進(jìn)，而且如果看看 TIOBE 的流行語(yǔ)言榜，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這四種語(yǔ)言都好端端地活在它的徒子徒孫中間，LISP甚至名列第十五，F(xiàn)ORTRAN、COBOL也都沒(méi)有掉出前五十。就如同芯片從一開(kāi)始就有很多種類(lèi)，這些彼此不盡相同的高級(jí)語(yǔ)言也都是幾乎同時(shí)出現(xiàn)——一定要追尋個(gè)中原因的話，也許就是「自由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)」吧，每個(gè)人都有可能（也有資源）去自由地按照自己的想法開(kāi)發(fā)一種語(yǔ)言，不會(huì)有（也不應(yīng)該有）外界的權(quán)威從一開(kāi)始就去限制、整合它們的差異。

六十年代到七十年代，人們開(kāi)始將這幾種當(dāng)時(shí)還很年輕的、主要針對(duì)科研（除COBOL是針對(duì)商業(yè)）領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言加以修飾、擴(kuò)展和融合。其動(dòng)機(jī)和幅度，主要取決于程序員的實(shí)際需求。與當(dāng)初「不想記住數(shù)字」導(dǎo)致匯編語(yǔ)言的出現(xiàn)、「不想重復(fù)勞動(dòng)」導(dǎo)致宏（macro） / 過(guò)程（procedure）的出現(xiàn)類(lèi)似，因?yàn)椤赶胍褦?shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的動(dòng)作組織到一起」，導(dǎo)致語(yǔ)言增添原生支持物件導(dǎo)向（object orientation）的數(shù)據(jù)類(lèi)型和語(yǔ)法；「能方便地把一小塊功能隔離/獨(dú)立出來(lái)，便于維護(hù)/分享使用」的需求，導(dǎo)致語(yǔ)言的模塊化支持（比如Python的import）；「方便干凈地在局部處理突發(fā)意外狀況」的需求，導(dǎo)致異常處理（try…catch…finally）機(jī)制的出現(xiàn)；「免于手動(dòng)管理內(nèi)存」的需求，導(dǎo)致垃圾收集的出現(xiàn)；「將運(yùn)算（computation）抽象出來(lái)」的需求，導(dǎo)致許多語(yǔ)言開(kāi)始將函數(shù)視為類(lèi)型系統(tǒng)的一等公民；「一件事做到一半時(shí)可以跳開(kāi)去做另一件事然后還能回來(lái)」的需求，導(dǎo)致協(xié)程（coroutine）的發(fā)明……，當(dāng)然，并不都是所有的語(yǔ)言特性都是以語(yǔ)言使用者的需求為本，比如C就是這樣一個(gè)例子——它的若干設(shè)計(jì)最開(kāi)始只是為了能快速方便地在不同結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上寫(xiě)出它的編譯器來(lái)；還有些語(yǔ)言做的一些嘗試完全就是「想看看這樣有什么效果」而已?？偠灾?，那是個(gè)不斷摸索的時(shí)代，因?yàn)樵S多事情都沒(méi)有人做過(guò)，所以大家也不知道怎么做才算好。

后來(lái)計(jì)算機(jī)逐步小型化并變得廉價(jià)，應(yīng)用范圍大幅度擴(kuò)展到各種產(chǎn)業(yè)。工程方面不斷有新的應(yīng)用實(shí)踐，也會(huì)發(fā)現(xiàn)新的可以偷懶 / 改進(jìn)之處，從而產(chǎn)生新的語(yǔ)言特性需求。這種進(jìn)程如此之快，語(yǔ)言設(shè)計(jì)者們不可能一下子追蹤、匯總所有的需求，總要有所側(cè)重，好在此時(shí)語(yǔ)言的種種可能特性都差不多嘗試過(guò)一遍了，所以新發(fā)明的語(yǔ)言往往會(huì)側(cè)重于一種特定的方法、制作特定的語(yǔ)言功能，來(lái)使得編寫(xiě)某種特定形式的程序特別便利。這就是編程的所謂「范式（paradigm）」。幾乎可以說(shuō)，許多現(xiàn)今很流行的語(yǔ)言從一開(kāi)始的設(shè)計(jì)目標(biāo)，都是支持一種或幾種主要的范式，因?yàn)樵S多設(shè)計(jì)者的最初目的僅僅是想要滿足一個(gè)小圈子，甚至就是他自己，在某個(gè)領(lǐng)域（domain）的需要，而無(wú)法預(yù)見(jiàn)到它日后的走紅。除此之外，語(yǔ)言設(shè)計(jì)者對(duì)于代碼的態(tài)度也是一個(gè)決定因素，比如強(qiáng)調(diào)代碼應(yīng)該「易讀」、「好維護(hù)」呢，還是「易寫(xiě)」、「好編譯」？不同的選擇會(huì)催生完全不同的兩種語(yǔ)言。

于是接下來(lái)的二十年間涌現(xiàn)的語(yǔ)言大都個(gè)性鮮明，比如同樣作為教學(xué)語(yǔ)言出現(xiàn)的 LOGO 和 BASIC 彼此大相徑庭——Apple II 計(jì)算機(jī)上面同時(shí)有兩種語(yǔ)言、并且可以在兩種語(yǔ)言之間切換對(duì)我來(lái)說(shuō)是最初的「原來(lái)程序語(yǔ)言可以有思路完全不同的很多種」之啟蒙——而感謝此前的多年試錯(cuò)，許多語(yǔ)言都學(xué)會(huì)了遵循著一組特定的準(zhǔn)則（principle）來(lái)設(shè)計(jì)，比如著名的 The Zen of Python?？膳c此同時(shí)也不乏有巨匠試圖將語(yǔ)言做得大而全，填入很多特性，支持盡可能多的范式，但這種語(yǔ)言也因此而變得畸形而難以駕馭，到最后連他自己都說(shuō)，「there is a much smaller and cleaner language struggling to get out」。而最終在語(yǔ)言進(jìn)化之中「勝出」的，并不是那些設(shè)計(jì)「完美」的語(yǔ)言。Dennis Ritchie 說(shuō) C 是「quirky, flawed, and an enormous success」，同樣的評(píng)語(yǔ)也可以用在許多其他語(yǔ)言上面，比如在統(tǒng)計(jì)學(xué)和生物信息學(xué)領(lǐng)域中大獲成功的 R。重要的是，這些語(yǔ)言都能解決領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題。畢竟語(yǔ)言使用者的需求和，呃，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言 connoisseur 們的著眼點(diǎn)完全不同。語(yǔ)言使用者會(huì)不惜（或者說(shuō)「無(wú)意識(shí)地」）使用最為愚蠢和骯臟的方式來(lái)使用一種編程語(yǔ)言，只要它能達(dá)到自己需要的效果；語(yǔ)言使用者也輕易不會(huì)切換到另一種不熟悉的語(yǔ)言，不論后者可能會(huì)在理論上帶來(lái)多少倍的好處。

這就觸及到了一個(gè)問(wèn)題：不同的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言擁有不同的「?jìng)€(gè)性」，實(shí)際卻都是對(duì)于最底層 0 與 1 的抽象和封裝，只是方式與層級(jí)不一樣——但人類(lèi)對(duì)于這些方式與層級(jí)的選擇態(tài)度，是非常難以改變的。也就是說(shuō)，如果把語(yǔ)言抽象和封裝的層級(jí)排成一列，那么每個(gè)人都能在這條線上找到自己的舒適區(qū)域（comfortable zone），呆在里面很舒服；抽象程度再高階一些就會(huì)嫌不自由，再低一點(diǎn)卻又覺(jué)得麻煩——如果這樣說(shuō)不夠直觀，那么不妨搬一個(gè)現(xiàn)成的例子：iOS 設(shè)備很好用，老太婆和小孩子都能搞定；但 Android 用戶(hù)會(huì)說(shuō)它不夠「開(kāi)放」（whatever that means），意思其實(shí)就是，認(rèn)為它封裝了太多東西，自己則希望掌控更多細(xì)節(jié)；可是除了刷 ROM 之外，多數(shù) Android 用戶(hù)從未給自己的手機(jī)寫(xiě)過(guò)任何一個(gè)程序——即便他對(duì)于某個(gè)理想中的 app 應(yīng)該如何運(yùn)作有著非常高深的見(jiàn)解。

既然我們應(yīng)該允許人們自由決定使用哪一款電子產(chǎn)品，哪怕他們會(huì)因此展開(kāi)圣戰(zhàn)、互斥「腦殘」，那么容許甚至鼓勵(lì)不同風(fēng)格的編程語(yǔ)言并存，也就是順利成章的事情了。

二、為何會(huì)有如此之多的編程語(yǔ)言？

編程語(yǔ)言應(yīng)該是隨著進(jìn)步而越來(lái)越多，就像一棵樹(shù)，樹(shù)根很少，越往上生長(zhǎng)樹(shù)枝就越多，這點(diǎn)也類(lèi)似于生物多樣性。

我們擁有如此之多的編程語(yǔ)言（不完全統(tǒng)計(jì)，至少超過(guò)一千種以上），一個(gè)重要的原因，是因?yàn)槟壳皹I(yè)界發(fā)展雖然看似迅猛，但是軟件領(lǐng)域在過(guò)去幾十年里，其理論認(rèn)識(shí)和發(fā)展過(guò)程，依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上硬件方面的發(fā)展。

曾經(jīng)硬件生產(chǎn)是屬于智力密集型的，既需要尖端的知識(shí)，特殊的設(shè)備，還需要復(fù)雜的過(guò)程才能生產(chǎn)；如今，硬件生產(chǎn)依然需要特殊的設(shè)備、甚至更復(fù)雜的過(guò)程，但是整個(gè)流程已經(jīng)被高度自動(dòng)化、系統(tǒng)化、流程化。反過(guò)來(lái)看看軟件行業(yè)，我們的程序員在增多，但是制造軟件的難度以及軟件本身的復(fù)雜度卻在急劇膨脹并不斷向著超出人們控制能力的方向發(fā)展。我們的理論卻幾近貧乏——雖然每年有牛毛一樣多的論文，可是“銀彈”還是從未被人真正找到。

這種矛盾，使得人們更加積極的尋求各種可能的解決方案。一個(gè)很重要的探索方向就是，是否能找到一個(gè)更好的編程語(yǔ)言，能夠解決目前所遇到的各種，或者至少一部分問(wèn)題呢？

于是大量的編程語(yǔ)言出現(xiàn)了。

從這個(gè)角度來(lái)看，編程語(yǔ)言的涌現(xiàn)，是由于人們?cè)谲浖邪l(fā)（軟件的程序式語(yǔ)言表達(dá)）過(guò)程中遇到了瓶頸，人們?cè)噲D突破這些瓶頸因而創(chuàng)造了大量的語(yǔ)言（具體可查看億企邦《盤(pán)點(diǎn)史上最奇葩的10大編程語(yǔ)言排行榜》的相關(guān)介紹）。

另一方面，編程語(yǔ)言大量涌現(xiàn)，也和創(chuàng)造編程語(yǔ)言所需的成本較低有關(guān)。

盡管大部分程序員，對(duì)于“編程語(yǔ)言”抱有近乎崇拜的心態(tài)，但真相是，創(chuàng)造一門(mén)編程語(yǔ)言并將其實(shí)現(xiàn)的難度，甚至低于其他一些業(yè)務(wù)型軟件。真的，古人云：“難者不會(huì)，會(huì)者不難”，確實(shí)一針見(jiàn)血。如果你也愿意花費(fèi)時(shí)間去學(xué)習(xí)，那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)一門(mén)現(xiàn)代編程語(yǔ)言，雖然談不上非常容易，但是也絕對(duì)不是太難——當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)是一回事，實(shí)現(xiàn)得好又是另一回事了。能運(yùn)行不代表性能好。當(dāng)然，這又成了另外一個(gè)問(wèn)題的答案——由于性能糟糕，或者其他致命的缺陷，我們雖然有那么多的編程語(yǔ)言，但是真正實(shí)用并被廣泛應(yīng)用的卻寥寥無(wú)幾。

雖然有很多冠冕堂皇的理由，但是說(shuō)到底，即使是那些被萬(wàn)千程序員“膜拜”的“偉大的”編程語(yǔ)言，在被創(chuàng)造出來(lái)的時(shí)候，只不過(guò)是某個(gè)年輕的學(xué)生或者工程師腦子里的一個(gè)小小的想法，他們會(huì)說(shuō)：“嘿，其實(shí)我覺(jué)得程序應(yīng)該這么表達(dá)，你們看好了……”。然后日夜的工作之后，終于有了一個(gè)粗糙的語(yǔ)言輪廓；然后由于某些方面成功的設(shè)計(jì)，確實(shí)得到了一些應(yīng)用；接下來(lái)在商業(yè)環(huán)境或者科研領(lǐng)域獲得自己的一席之地，并不斷向前發(fā)展。

總而言之，還是人們對(duì)編程語(yǔ)言的要求不同，才產(chǎn)生了這么多的編程語(yǔ)言。事情就這么簡(jiǎn)單！

億企邦點(diǎn)評(píng)：

我們遇到了問(wèn)題，總是用程序員的思維期待著“救世主”式的編程語(yǔ)言，因此許多人發(fā)明了大量的編程語(yǔ)言，積極探索；另外，由于發(fā)明編程語(yǔ)言的難度并不如想象的高，因此也導(dǎo)致了編程語(yǔ)言的大量出現(xiàn)?？上У氖?，大部分語(yǔ)言都有致命的缺陷，所以市場(chǎng)雖大，但優(yōu)質(zhì)商品卻依然寥寥無(wú)幾，探索還在繼續(xù)！