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Python发展史,看一门语言的起源

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前言:

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一、Python的起源

Python的作者, Guido van Rossum,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重资质,他还是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。当时所有编译器的核心是做优化,以便让程序能够运行。有人甚至认为C语言的指针是在浪费内存。

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。∪NIX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。

Guidσ希望有—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shll那样,可以轻松的编程。ABC语言让Gudo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。

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。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。

二、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。

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。

三、实势造英雄

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。lntel发布了486处理器,windows发布 window3.0开始的一系列视窗系统。计算机的性能大大提髙。程序员开始关注计算机的易用性比如图形化界面。

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。硬件厂商甚至渴望髙需求软件的岀现,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—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lntel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,这将是极大的荣誉。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 Python2.0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,越来越庇大,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。

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