Python是我喜欢的语言,简洁、优美、易用。前两天,我很激昂地向朋友宣传Python的好处。
“呃,似乎是一个电视剧的名字。”
“那你说的Guido是美国人么?”
“他从Google换到Dropbox工作,但他的名字像是荷兰人的。”
“你确定你很熟悉Python吗?”
所以为了雪耻,我花时间调查了Python的历史。我看到了Python中许多功能的来源和Python的设计理念,看到了一门编程语言的演化历史,看到了Python与开源运动的奇妙联系。从Python的历史中,我们可以一窥开源开发的理念和成就。
这也可以作为我写的Python快速教程的序篇。
起源
Python的作者,Guido von Rossum,确实是荷兰人。1982年,Guido从阿姆斯特丹大学获得了数学和计算机硕士学位。然而,尽管他算得上是一位数学家,但他更加享受计算机 带来的乐趣。用他的话说,尽管拥有数学和计算机双料资质,他总趋向于做计算机相关的工作,并热衷于做任何和编程相关的活儿。
在那个时候,Guido接触并使用过诸如Pascal、C、 Fortran等语言。这些语言的基本设计原则是让机器能更快运行。在80年代,虽然IBM和苹果已经掀起了个人电脑浪潮,但这些个人电脑的配置很低。比 如早期的Macintosh,只有8MHz的CPU主频和128KB的RAM,一个大的数组就能占满内存。所有的编译器的核心是做优化,以便让程序能够运 行。为了增进效率,语言也迫使程序员像计算机一样思考,以便能写出更符合机器口味的程序。在那个时代,程序员恨不得用手榨取计算机每一寸的能力。有人甚至 认为C语言的指针是在浪费内存。至于动态类型,内存自动管理,面向对象…… 别想了,那会让你的电脑陷入瘫痪。
这种编程方式让Guido感到苦恼。Guido知道如何用C语言写出一个功能,但整个编写过程需要耗费大量的时间,即使他已经准确的知道了如何实 现。他的另一个选择是shell。Bourne Shell作为UNIX系统的解释器已经长期存在。UNIX的管理员们常常用shell去写一些简单的脚本,以进行一些系统维护的工作,比如定期备份、文 件系统管理等等。shell可以像胶水一样,将UNIX下的许多功能连接在一起。许多C语言下上百行的程序,在shell下只用几行就可以完成。然 而,shell的本质是调用命令。它并不是一个真正的语言。比如说,shell没有数值型的数据类型,加法运算都很复杂。总之,shell不能全面的调动 计算机的功能。
Guido希望有一种语言,这种语言能够像C语言那样,能够全面调用计算机的功能接口,又可以像shell那样,可以轻松的编程。ABC语言让 Guido看到希望。ABC是由荷兰的数学和计算机研究所开发的。Guido在该研究所工作,并参与到ABC语言的开发。ABC语言以教学为目的。与当时 的大部分语言不同,ABC语言的目标是“让用户感觉更好”。ABC语言希望让语言变得容易阅读,容易使用,容易记忆,容易学习,并以此来激发人们学习编程 的兴趣。比如下面是一段来自Wikipedia的ABC程序,这个程序用于统计文本中出现的词的总数:
HOW TO用于定义一个函数。一个Python程序员应该很容易理解这段程序。ABC语言使用冒号和缩进来表示程序块。行尾没有分号。for和if结构中也没有括号()。赋值采用的是PUT,而不是更常见的等号。这些改动让ABC程序读起来像一段文字。
尽管已经具备了良好的可读性和易用性,ABC语言最终没有流行起来。在当时,ABC语言编译器需要比较高配置的电脑才能运行。而这些电脑的使用者通常精通计算机,他们更多考虑程序的效率,而非它的学习难度。除了硬件上的困难外,ABC语言的设计也存在一些致命的问题:
可拓展性差。ABC语言不是模块化语言。如果想在ABC语言中增加功能,比如对图形化的支持,就必须改动很多地方。
不能直接进行IO。ABC语言不能直接操作文件系统。尽管你可以通过诸如文本流的方式导入数据,但ABC无法直接读写文件。输入输出的困难对于计算机语言来说是致命的。你能想像一个打不开车门的跑车么?
过度革新。ABC用自然语言的方式来表达程序的意义,比如上面程序中的HOW TO 。然而对于程序员来说,他们更习惯用function或者define来定义一个函数。同样,程序员更习惯用等号来分配变量。尽管ABC语言很特别,但学习难度也很大。
传播困难。ABC编译器很大,必须被保存在磁带上。当时Guido在访问的时候,就必须有一个大磁带来给别人安装ABC编译器。 这样,ABC语言就很难快速传播。
1989年,为了打发圣诞节假期,Guido开始写Python语言的编译器。Python这个名字,来自Guido所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus。他希望这个新的叫做Python的语言,能符合他的理想:创造一种C和shell之间,功能全面,易学易用,可拓展的语言。Guido作为 一个语言设计爱好者,已经有过设计语言的尝试。这一次,也不过是一次纯粹的hacking行为。
一门语言的诞生
1991年,第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的,并能够调用C语言的库文件。从一出生,Python已经具有了:类,函数,异常处理,包含表和词典在内的核心数据类型,以及模块为基础的拓展系统。
Python语法很多来自C,但又受到ABC语言的强烈影响。来自ABC语言的一些规定直到今天还富有争议,比如强制缩进。但这些语法规定让 Python容易读。另一方面,Python聪明的选择服从一些惯例,特别是C语言的惯例,比如回归等号赋值。Guido认为,如果“常识”上确立的东 西,没有必要过度纠结。
Python从一开始就特别在意可拓展性。Python可以在多个层次上拓展。从高层上,你可以直接引入.py文件。在底层,你可以引用C语言的 库。Python程序员可以快速的使用Python写.py文件作为拓展模块。但当性能是考虑的重要因素时,Python程序员可以深入底层,写C程序, 编译为.so文件引入到Python中使用。Python就好像是使用钢构建房一样,先规定好大的框架。而程序员可以在此框架下相当自由的拓展或更改。
最初的Python完全由Guido本人开发。Python得到Guido同事的欢迎。他们迅速的反馈使用意见,并参与到Python的改进。 Guido和一些同事构成Python的核心团队。他们将自己大部分的业余时间用于hack Python。随后,Python拓展到研究所之外。Python将许多机器层面上的细节隐藏,交给编译器处理,并凸显出逻辑层面的编程思考。 Python程序员可以花更多的时间用于思考程序的逻辑,而不是具体的实现细节。这一特征吸引了广大的程序员。Python开始流行。
时势造英雄
我们不得不暂停我们的Python时间,转而看一看瞬息万变的计算机行业。1990年代初,个人计算机开始进入普通家庭。Intel发布了486处 理器,windows发布window 3.0开始的一系列视窗系统。计算机的性能大大提高。程序员开始关注计算机的易用性 ,比如图形化界面。
Windows 3.0
由于计算机性能的提高,软件的世界也开始随之改变。硬件足以满足许多个人电脑的需要。硬件厂商甚至渴望高需求软件的出现,以带动硬件的更新换代。 C++和Java相继流行。C++和Java提供了面向对象的编程范式,以及丰富的对象库。在牺牲了一定的性能的代价下,C++和Java大大提高了程序 的产量。语言的易用性被提到一个新的高度。我们还记得,ABC失败的一个重要原因是硬件的性能限制。从这方面说,Python要比ABC幸运许多。
另一个悄然发生的改变是Internet。1990年代还是个人电脑的时代,windows和Intel挟PC以令天下,盛极一时。尽管 Internet为主体的信息革命尚未到来,但许多程序员以及资深计算机用户已经在频繁使用Internet进行交流,比如使用email和 newsgroup。Internet让信息交流成本大大下降。一种新的软件开发模式开始流行:开源。程序员利用业余时间进行软件开发,并开放源代码。 1991年,Linus在comp.os.minix新闻组上发布了Linux内核源代码,吸引大批hacker的加入。Linux和GNU相互合作,最 终构成了一个充满活力的开源平台。
硬件性能不是瓶颈,Python又容易使用,所以许多人开始转向Python。Guido维护了一个maillist,Python用户就通过邮件 进行交流。Python用户来自许多领域,有不同的背景,对Python也有不同的需求。Python相当的开放,又容易拓展,所以当用户不满足于现有功 能,很容易对Python进行拓展或改造。随后,这些用户将改动发给Guido,并由Guido决定是否将新的特征加入到Python或者标准库中。如果 代码能被纳入Python自身或者标准库,这将极大的荣誉。由于Guido至高无上的决定权,他因此被称为“终身的仁慈独裁者”。
Python被称为“Battery Included”,是说它以及其标准库的功能强大。这些是整个社区的贡献。Python的开发者来自不同领域,他们将不同领域的优点带给Python。 比如Python标准库中的正则表达是参考Perl,而lambda, map, filter, reduce等函数参考了Lisp。Python本身的一些功能以及大部分的标准库来自于社区。Python的社区不断扩大,进而拥有了自己的 newsgroup,网站,以及基金。从Python 2.0开始,Python也从maillist的开发方式,转为完全开源的开发方式。社区气氛已经形成,工作被整个社区分担,Python也获得了更加高 速的发展。
到今天,Python的框架已经确立。Python语言以对象为核心组织代码,支持多种编程范式,采用动态类型,自动进行内存回收。Python支 持解释运行,并能调用C库进行拓展。Python有强大的标准库。由于标准库的体系已经稳定,所以Python的生态系统开始拓展到第三方包。这些包,如 Django、web.py、wxpython、numpy、matplotlib、PIL,将Python升级成了物种丰富的热带雨林。
启示录
Python崇尚优美、清晰、简单,是一个优秀并广泛使用的语言。Python在TIOBE排行榜中排行第八,它是Google的第三大开发语言,Dropbox的基础语言,豆瓣的服务器语言。Python的发展史可以作为一个代表,带给我许多启示。
在Python的开发过程中,社区起到了重要的作用。Guido自认为自己不是全能型的程序员,所以他只负责制订框架。如果问题太复杂,他会选择绕 过去,也就是cut the corner。这些问题最终由社区中的其他人解决。社区中的人才是异常丰富的,就连创建网站,筹集基金这样与开发稍远的事情,也有人乐意于处理。如今的项 目开发越来越复杂,越来越庞大,合作以及开放的心态成为项目最终成功的关键。
Python从其他语言中学到了很多,无论是已经进入历史的ABC,还是依然在使用的C和Perl,以及许多没有列出的其他语言。可以 说,Python的成功代表了它所有借鉴的语言的成功。同样,Ruby借鉴了Python,它的成功也代表了Python某些方面的成功。每个语言都是混 合体,都有它优秀的地方,但也有各种各样的缺陷。同时,一个语言“好与不好”的评判,往往受制于平台、硬件、时代等等外部原因。程序员经历过许多语言之 争。其实,以开放的心态来接受各个语言,说不定哪一天,程序员也可以如Guido那样,混合出自己的语言。
无论Python未来的命运如何,Python的历史已经是本很有趣的小说。
8 楼 remyzane 2014-11-13 16:23
现在javaeye都是这水平的么?
我回复你的帖子都是多余,因为你的水平真的也就是这意思。
真有你的,喷动态语言 == 有水平 ?
叫你别乱喷 == 没水平 ?
对自己不熟悉的事务乱喷,并不能显示自己有水平,只会让人觉得自己狭隘、没胸襟。
静态语言(C)和动态语言(Python)我都用,它们有各自擅长的领域,并不矛盾。
只要善加利用就能相辅相成。在C项目中集成Python解释器、在Python代码中调用C函数(性能优化)是非常方便的。
7 楼 remyzane 2014-11-13 15:49
我也不想和你这个“专业的程序员”废话
就问你三个问题:
1、“专业”程序员该用什么语言?
2、你说的这些业余语言没有数据结构、不能使用算法吗
3、你确定你的文字表达没问题吗?
我看到的是:一个连自己的母语的用不好的人,在这里对其它语言评头论足。
6 楼 lonelybug 2014-11-09 08:33
您要和机器0101010直接对话?有简便的工具不用那叫犯贱。
给您纠个错:Python是解释性语言,不需要编译器。不偷懒的C才有编译器(对您这样的高手来说C应该是极大的偷懒)
另:当年被人骂偷懒的C作者前两年又整了Go语言,简直懒到家了是不是?
不过话说回来,C作者和您比起来简直是个屁,是不是?
现在javaeye都是这水平的么?
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A8%E6%80%81%E8%AF%AD%E8%A8%80
自己读读
另外,我说的偷懒是说在对于数据结构,算法的理解的基础上写程序,你说的是编程所使用的语言的复杂度。
我回复你的帖子都是多余,因为你的水平真的也就是这意思。
5 楼 tomqyp 2014-10-02 19:59
java吧,啊?gc!太菜了,你是程序员,你要自己掌控内存。
C++吧?不行!try/catch隐藏了SEH,不行!你是程序员不能忍受!
OK,C吧,不行!if/else隐藏了跳转条件,你的程序里是不能出现-1>1这种低级错误的,你要精确掌控!
汇编吧,什么![esp]和[esp+1]不在同一个内存颗粒上?保护模式什么的太弱了,不要紧实模式吧!
什么系统在你前面接管的CPU?自己写!BIOS也想抢CPU?不可原谅!什么CPU也会有浮点BUG?
得!HDL吧。我X!电平的限值是别人原件决定的!怎么可以?
好了,你自己去玩模拟计算机吧,别忘了告诉我们你的精确计算结果。
4 楼 remyzane 2014-09-29 20:13
您要和机器0101010直接对话?有简便的工具不用那叫犯贱。
给您纠个错:Python是解释性语言,不需要编译器。不偷懒的C才有编译器(对您这样的高手来说C应该是极大的偷懒)
另:当年被人骂偷懒的C作者前两年又整了Go语言,简直懒到家了是不是?
不过话说回来,C作者和您比起来简直是个屁,是不是?
3 楼 lonelybug 2014-09-28 20:37
另外就是,javascript,python,php,和ruby这种语言之所以火是因为,大多数人想实现一些功能(早起是其他学科,比如基因,物理等),但是,这些人不是专业程序员出身。而作如果你认为自己是一个专业的软件工程师,却用这些语言,并且拥护他们的快速开发,和数据类型“智能”,那只能是一种偷懒的的表现,因为,你把数据结构,算法的trade off交给了编译器决定。
2 楼 remyzane 2014-09-27 22:04
虽然我也在用python,python用来做一些快糙猛的活确实很爽,但是难堪大用。
1. 相比C++,Java在google中的地位,python差太多了。
2. python是Dropbox的基础语言?曾经是而已。
Python难堪大用?
请问您再哪高就?您负责什么牛逼的项目?
请不要凭空装高大上,并且还是在Google、Dropbox面前
1 楼 Eastsun 2014-09-26 23:20
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虽然我也在用python,python用来做一些快糙猛的活确实很爽,但是难堪大用。
1. 相比C++,Java在google中的地位,python差太多了。
2. python是Dropbox的基础语言?曾经是而已。见:https://tech.dropbox.com/2014/07/open-sourcing-our-go-libraries/
About a year ago, we decided to migrate our performance-critical backends from Python to Go to leverage better concurrency support and faster execution speed. This was a massive effort–around 200,000 lines of Go code–undertaken by a small team of engineers. At this point, we have successfully moved major parts of our infrastructure to Go.