主流编程语言优劣考

1、主流编程语言优劣考前言本文的目的并非是想挑起语言之争，而是希望通过客观地分析每一种主流 语言的能力，辨明其长短，让程序员能够扬长避短，有效地使用各种语言。让 各种语言能够各安其位，为你更好的服务。程序员应当成为语言的主人，而不是语言的奴隶。正文这里，我将比较一下几种主流编程语言：C, C+ Java, .NET, Ruby,JavaScript。其他主流编程语言，如Pascal,Delphi ,我不太熟悉。希望熟悉的朋友能 够补全对这些语言的评价。至于Basic ,它的版本差异很大，而且能力不太全面，这里也不做评价。语言特性对比表C C+Java.NET Ruby JavaScript类型无类

2、型强类型强类型强类型强类型强类型静态/动态静态静态静态检验类型动态解释执行动态动态支持面向过程是是否否否是支持基于对象否是否是是是支持范型否否是是否否支持模板否是否否否否支持面向对象否是是是否否可能你对于我这样的语言评价有些疑问，请首先看我的另一篇文章基于对 象和面向对象编程范式辨析和主流编程语言中的应用理清相关的概念。我对与 面向对象和基于对象的定义和流行的定义不太一样。C语言优劣考C语言由来让我们先回顾一下历史。电脑使用CPU旨令，通过寄存器，内存等物件执行计算。最早的编程，是 直接使用代表CPU旨令的机器码编写的。直接使用二进制的数据编程，当然很容易出错。于是，人们后来发明了一种方法，就

3、是使用英语单词作为助记符，代表各 条CPU旨令。这就是汇编语言。现在，程序员可以使用英语单词进行编程，然后使用一 个解释程序，把汇编指令翻译成机器语言，再交给计算机执行。1970年，UNIX操作系统的研制者丹尼斯里奇(Dennis Ritchie) 和肯汤 普逊(Ken Thompson)为了更好地编写操作系统，发明了 C语言。C语言比汇编语言更先进。它使用了面向过程的编程范式。同时它仍是一 门十分接近汇编语言，面向机器的编程语言。适合编写操作系统和其他直接操 纵硬件硬件的编程。面向过程编程范式下面是我查到的过程式设计的定义：过程式设计：1、自上而下(top-down)的设计方式：是一个自顶向

4、下，逐步求精的过程；2、以main函数概括出整个应用程序需要做的事情，而 main函数由对一系列的子函数的调用组成；main中的每一个子函数都可以被精炼成更小的函数。重复这个过程，即可 完成一个过程式的设计；3、特征是以函数为中心，以函数作为划分程序的基本单位，数据往往处于 从属地位。过程式设计的优点：易于掌握与理解，符合人们的思维习惯；过程式设计的缺点：1、不能适应问题比较复杂，或者需求经常变化的情况；2、数据与操作分离开，对数据与操作的修改变得很困难；3、程序架构的依赖关系不合理：main函数依赖于子函数，子函数又依赖 于更小的子函数；而子函数往往是细节的实现，这些实现是经常变化的，造成的

5、结构就是：程序的核心逻辑依赖于外延的细节，一个细节上的小改动，会引起一系列 的变动。我对于面向过程编程范式是这样理解的：面向过程编程，就是使用函数代表处理的过程。这些函数使用的数据，要 么是参数，要么是外部的数据。使用函数编程，这看上去很像函数式编程。但面向过程的编程范式不同于 函数式编程。函数式编程的函数，一般不使用外部的数据。不维持外部的状态。 这有很多优点，但也同样有了很大的局限性，不似面向过程编程这样方便。C语言就是典型的面向过程编程语言。它通过函数抽象了过程处理。函数， 就是C语言的接口。C语言中，数据常常作为全局的变量保存起来。这样，使用 C语言编程就 很难保证其他代码不破坏函数依

6、赖的数据的状态。这是 C+用于对象编程范式 出现的原因。这个我们稍后再说。我们再看看C语言对机器指令的抽象。C语言是一门十分接近汇编语言的语言。所以有人说 C语言既是一门高级 语言（面向过程，函数），也是一门低级语言（面向机器，直接反映计算机的实际 计算过程）。C语言使用原生类型，数组，Struct等来表示数据。C语言中，数据在内 存中的表示是十分确定的。程序员可以充分控制。如，C语言中可以使用memcpy（）直接复制内存中的数据。现在，大多数的操作系统原生函数库，都使用 C语言作为其接口。绝大多 数的语言都具备与C语言函数库进行互操作的能力。C语言可以说是程序世界的世界语。C语言的优点1,面

7、向过程开发，以函数为中心。简单有效。实现了简单的接口。2,面向机器，让用户可以完全的操纵机器，效率较高。C语言运行高效，广泛应用于各种计算领域。对于简单的任务，非常有效。C语言的缺点1,函数无法有效控制需要的数据。不能保证外部状态不变。容易出现 Bug。2,对于机器的控制太强，也就是依赖太强。由于过于强调效率，使用 C语 言编程时，更多的需要考虑机器，而不是问题本身。由于过于关注机器，而不是问题域本身，因此抽象能力不足。容易出现各 种Bug。对于编写大型的程序，常常力不从心。C语言的使用方法C语言作为一种简单高效的编程语言，适用于编写简单的程序。在编程中， 应该注意扬长避短，使用面向过程的编程

8、范式，少用对机器的依赖。1,使用函数编程时，应该尽量使用函数参数传递状态，少用全局数据。因 为，你无法保证全局数据不被其他代码改变。这样使用函数，叫作"纯函数"。类似于函数式编程的用法。而且，使用这 种方式编程，由于不存在全局数据，在进行多线程开发时，还不需要考虑多线 程问题。2,使用结构化的编程方式。不要卖弄技巧。3,函数是接口。尽量使用函数调用，而不是直接的代码。通过层层分层， 分配职责，编写出短小精悍，易于维护的代码。4,尽管C语言是一种面向机器的语言。但是，我们还是应该尽量少地依赖 机器。多从问题域来考虑和抽象问题。如，少用内存假设等等。因为，我们会 使用很多种语言

9、，C, C+, Java, C好语言的很多语法类似。但是实际的表现, 各个语言都是不同的。如果过分考虑 C的机器特性，那么很可能会因为记错而 编写出错误的代码。5,代码，首先是给人看的。顺便给机器执行！不要处处优化代码。只应该优化性能瓶颈。因为优化的代码，常常表示很 难看懂！6,应该大量使用Struct组织相关的数据。在用C语言编程时，也应该树 立类型和对象状态的概念。把 Struct作为函数的参数传递数据。C+邮言优劣考在C语言优劣考中曾经说过：C语言中，数据常常作为全局的变量保存起 来。这样，使用C语言编程就很难保证其他代码不破坏函数依赖的数据的状态。 这是C+®于对象编程范式出

10、现的原因。C+银初是作为C语言的扩展出现的，最初的名字就叫“带类的C-o后来, C+链渐演化成一门独立白语言。但还是和 C语言兼容。基于对象的编程范式基于对象的编程范式，又称"抽象数据类型"(ADT)。面向过程的编程范式中，函数无法控制函数外的共享数据。这使面向过程 的编程语言不能很好地编写大型系统。为了解决这个问题，人们发明了基于对 象的编程范式。就是把数据和处理数据的函数都封装在一个类中。这样，共享的数据就不 会再被外部的代码改变了！下面是我查到的定义：抽象数据类型(Abstract Type 简称ADT)AD说指抽象数据的组织和与之相关的操作。可以看作是数据的逻辑结构

11、 及其在逻辑结构上定义的操作。ADTB描述规范一个ADTW描述为：ADT ADT-NameData： /数据说明数据元素之间逻辑关系的描述Operations : / 操作说明Operationl ： 操作1,它通常可用C或C+十的函数原型来描述Input :对输入数据的说明Preconditions :执行本操作前系统应满足的状态/可看作初始条件Process :对数据执行的操作Output:对返回数据的说明Postconditions :执行本操作后系统的状态/"系统"可看作某个数据结构Operation2 : / 操作 2/ADT抽象数据类型可以看作是描述问题的模型，

12、它独立于具体实现。它的优点 是将数据和操作封装在一起，使得用户程序只能通过在ADT里定义的某些操作来访问其中的数据，从而实现了信息隐藏。在 C+中，我们可以用类（包括模 板类）的说明来表示ADT用类的实现来实现 ADT因此，C+中实现的类相当 于是数据的存储结构及其在存储结构上实现的对数据的操作。AD用口类的概念实际上反映了程序或软件设计的两层抽象：ADT相当于是在概念层（或称为抽象层）上描述问题，而类相当于是在实现层上描述问题。止匕外， C+十中的类只是一个由用户定义的普通类型，可用它来定义变量（称为对象或类的实例）。因此，在C+中，最终是通过操作对象来解决实际问题的，所以 我们可将该层次看

13、作是应用层。例如， main程序就可看作是用户的应用程序。C+歧持多范型的开发方式：面向过程，基于对象，面向对象，模版。C+F口 C语言是兼容的。因此，你完全可以使用 C+S译系统编写C语言的 程序，因此，支持面向过程编程是很自然的。但是，使用面向过程编程，还能说是在使用 C+S程吗？另外，需要注意，c+胡言，实际上是一种不同于 c语言的新语言。在内存 上，除了一些C语言的元素之外，新的语言元素并不像 C那样面向机器。对于C+,你不能使用memcp殍内存操作的函数，很可能会出现错误。因 为C+胡言建立在一些高级概念的规范上，这些规范并没有规定内存如何分配 等机器方面的细节。我在基于对象和面向对

14、象编程范式辨析和主流编程语言中的应用一文中已 经指出基于对象和模板是必须组合在一起使用的技术。C+”首选的编程范式是“模板支持的基于对象”的编程范式。实现静态多态。然后才是面向对象的编程范式。实现动态多态。最后是C语言风格的面向过程编程。C+勺使用方法使用C/C+讨发环境，我们可以同时使用 C和C+钟发。既然C+林口 C是兼 容的，我认为完全没有理由使用 C语言，而不使用C+!行开发。即使是很小的问题，使用C+r模板支持的基于对象”的编程范式也是首 选的开发方式。另一方面，在整个类库的外部，如果我们希望向其他语言提供接口，那么 我们还应当提供C语言的API函数作为接口。C语言是程序世界的世界语

15、。使用 C+勺基本类型，struct , STL库的 Vector , STL 的 string : c_str() 等都可以得到C语言兼容的接口。还不能使用异常。因为 C语言不支持异常， 而且C+阵身的异常，在不同的编译器中也可能不兼容。总之1,使用C+钟发，只在外部接口中使用 C语言开发。使用“模板支持的基 于对象”的编程范式，或者面向对象的编程范式。不要使用面向过程的编程范式。2,尽量把代码放到类中，而不是使用全局或者命名空间的变量。3,尽量不要使用操作符重载。4,必须注意到C+Ma C语言那样面向机器，不能对 C+寸象的内存布局 进行假设。不能根据内存内的数据直接构建对象。不要进行内存

16、操作。5, C+处是很面向机器的。很多语言规则都规定了内存的布局，必须按照 规则定义、初始化等等。这和 Java, .NET, Ruby等语言不同。用惯高级语言的 程序员特别需要注意C+拜口 C对程序员的繁琐要求。C/C+勺设计哲学中，始终把自己作为一门系统编程语言，针对机器进行了 很多优化。因此，对于人，就很不照顾了。很多规则很不人性化。但没办法， 你必须适应它们！它们就是为了高效而生的。它们就是汇编的替代者。Java语言优劣考Java是一门静态强类型面向对象的编程语言。它是 C+林口 Smalltalk取长 补短的产物。Java是静态编译的强类型语言。你必须声明变量的类型，以便编译器能够

17、检查代码的类型是否正确。这和 C+隹相同的。Java是一门类型非常安全的编 程语言。Java只支持一种编程范式：面向对象编程范式。对于过时的面向过程编程 范式并不支持。也不支持基于对象的编程范式，也没有模板。原因可能是，当java在90年代中期刚刚诞生时，面向过程的编程已被唾 弃。而C+勺基于对象的编程方式，由于没有和模板相互结合，而名声扫地。 C+寸于面向对象的编程范式的支持又比较差。于是，汲取经验教训之后，Java作为一门纯正的面向对象编程语言诞生了。Java使用面向对象的编程范式实现了动态多态，实现了抽象化的编程方式。 取得了巨大的成功。Java语言中，除了基本类型是值类型之外，没有任何

18、值类型，你也不能创 建任何值类型。这样，基于对象编程这条路就被卡死了。虽然丧失了值类型的效率，但是也避免了基于对象编程的大量错误。Java语言中所有方法也都是虚函数。这也是为了保证纯正的面向对象编程。Java语言是静态面向对象编程范式的顶峰。使用面向接口的抽象编程，是 有效使用java开发的唯一途径！另一方面，Java实际上是一门动态语言。它是动态解释执行的。和Ruby,JavaScript 等样。这使java具备了运行时的灵活性。可以实现自省，反射等C+将传统静态语言无法实现的功能。.NET语言优劣考.NET是java的兄弟。是微软因为被 Sun排除在java之外而开发的一套语 言。主要包括

19、 C#, VB.net,C+/CLI等语言。它的设计理念基本和java相同，也是一个支持静态面向对象编程范式的平 台。对于.NET语言平台，我选择 C#f口 C+/CLI这两种语言进行论述。VB.NET 和C#fe似，这里就不再多说了。C#C#.net还支持值类型，也就是基于对象的编程范式。（当然，.NET框架也 是支持值类型的）C#.net的泛型类型替换是在运行时执行的。对于引用类型 （在堆内存中创 建实例的类型），它使用类型强制转换，而不是 C+真板的源代码生成来实现参 数化类型。对于值类型，则使用类似于C+锁板的MSIL中间代码生成机制实现。顺便提一下，java的泛型实现和C#勺机制类似

20、。也是使用强制类型转换实 现。而且，Java中没有值类型，也不能对基本类型进行泛型操作，因此没有 C# 和C+”的源代码扩张问题。但是，老实说，java的泛型机制确实太弱了！C#§言首选的是面向对象编程范式。C她可以使用泛型支持的基于对象的 编程范式。使用值类型，对于用惯面向对象编程范式的 C杯口 java程序员来说有一定 的难度。而且，提升的效率也并不很高。同时，在语法层面上，C#乏型是实现参数化类型的更简单方法，不具有 C+锁板的复杂卜to止匕外，C到不尝t的I供C+徽板所提供的所有功能。因此，C#乏型支持的基于对象编程要比模板支持的基于对象的编程要弱很 多。理念上，泛型编程有些

21、不伦不类，有着太强的面向对象编程的气味。C鼾，使用泛型支持的基于对象的编程范式不如面向对象编程范式。我认为，C#S言还是应该首先使用面向对象编程范式。C+/CLI C+/CLI是为了让C+改用.NET平台而提供的扩展机制。.NET平台是类似于java的静态强类型动态执行的执行平台。是面向对象 编程范式理念的框架。C+/CLI使用了新的语法，使用 C+/CLI进行.NET开发时，类似于C#S程。同时，也可以使用模板进行 C+/CLI编程。这是C+/CLI2005新增的功能。使用C+/CLI进行.NET编程时，既可以使用 C#羊式的面向对象编程。也可 以使用模板支持的基于对象的编程范式进行开发。可

22、以把模板支持的基于对象的编程范式和.NET的面向对象的编程范式结合 起来使用。C+/CLI可以同时使用原生C+林D.NET编程。如果使用.NET框架执行，那 么C+吸生代码就会存放在生成的 MSIL中间代码中，在运行时再使用 C+魏译 器编译成机器码。.NET的互操作机制.NET运行时本身就是使用COMS写的，是一个COM艮务器。因此，.NET和 COMT操作是非常简单的。也可以使用 CO瞰术，用C/C+A接调用.NET内的 方法。在互操彳上。.NET比java实现得更好。不能从C语言调用Java方法，只 能从java代码中使用JNI调用C方法。总体评价.NET是java的表兄弟。又做出了一下

23、改变。1,定义了 .NET的汇编语言。基于.NET的汇编语言可以支持任何语言 在.NET平台上执行。Java自然也可以作为一个平台。但是java平台的设计目 标就是java这一种语言，因此没有定义汇编语言，只有 java的机器码。2,支持值类型。虽然用处不大，但是可以提高性能，也方便与C语言的函数库交互。3,泛型的实现比java强大。4,特别是C+/CLI,具有模板*.NET运行库的强大能力。Ruby语言优劣考Ruby是一种强类型的动态解释型语言。在 Ruby中一切都是对象。使用Duck Typing"像鸭子一样编程"的编程理念。Ruby有类型，但是变量不确定类型。这也实现

24、了动态的多态能力。不象Java, .NET等静态面向对象编程语言，不需要使用什么都不作，仅仅 表示类型的规范的接口。 Ruby中使用变量时不需要声明使用什么接口或者类型。任何类型都可以，只要确实有这样的方法或者数据成员存在即可！类似于C+勺模板编程，只是C+勺模板需要指定参数的类型。Ruby不需 要指定变量的类型，因此不需要模板那样的机制。Ruby这样不指定变量类型的语言使用起来非常灵活。按照动态语言的观点，既然编译时不能完全找出运行时的错误，不如不要 编译时检查，也不要编译。使用单元测试来寻找错误。但是，C+, Java, .NET这样的编译时检查类型的语言也有自己的优点：1,更加安全，编译

25、时就会发现错误。2,可以实现IDE的智能提示。而Ruby这样的语言就不可以。因为 C+, Java的变量使用时都指定了类型，因此可以在 IDE中智能提示可能的成员。而Ruby这样的动态语言的变量都没有指定类型，所以无法为你提供智能提 示。使用Ruby,应该使用”动态类型语言”的基于对象的编程范式，使用隐式的 接口。使用的类不需要有一个共同的基类。让各个实现类互相独立存在就行了。 记住，这是和C+勺模板支持下的基于对象的编程范式类似的基于对象 （ADT抽 象数据类型）的编程！不要试图用java , C艇样的语言的面向对象的编程思维方式来编写Ruby程序！JavaScript语言优劣考JavaSc

26、ript是一门长期以来被忽视的语言。它的重要性和能力都被大大的 低估了！这是因为Java和.NET崛起以来，"静态类型语言"的面向对象的编程范式 受到广泛的推崇。作为动态语言，函数式语言的 JavaScript长期以来被广大 Java, .NET程序员视为畸形怪胎！老实说，长久以来，我也一直是以厌恶的眼 光看待它。多少次，它让我很抓狂。尽管JavaScript已经诞生了这么多年，但是把 JavaScript作为一门很有 前途的动态强类型语言，函数式语言来看待还是新鲜事物。还没有见到很多关 于这方面和设计模式的研究。JavaScript支持面向过程的编程范式这是JavaScript使用最广泛的一种编程范式。简单、快速、有效。JavaScript代码需要通过网络传输到用户浏览器中，因此 JavaScript的使用 一般都是简单的几个数据提交和验证功能。如果使用 Ruby那样的动态基于对象 的编程范式编码显得有些小题大做，又浪费带宽。JavaScript支持"动态类型语言"的基于对象的编程范式如果JavaScript仅仅支持过时的面向过程的编程范式，那么 JavaScrip