设计一款编程语言有多难？
共 3170字，需浏览 7分钟
·
2020-09-25 15:50
点击上方“小白学视觉”，选择加"星标"或“置顶”
重磅干货，第一时间送达
最近，Ruby编程语言的创始人兼主设计师、云平台即服务公司Heroku的Ruby首席架构师松本行弘在一次演讲中表示，由松本行弘领导的Ruby社区对该编程语言的发展进行了深入思考。此次30分钟的演讲中还提到了该编程语言即将迎来激动人心的新发展。
松本表示：“在过去的四五年间，我一直在谈论Ruby 3的未来。也许很多人已经厌倦了这种老生常谈。但是今年Ruby 3真的要来了，今年12月25日圣诞节Ruby 3将正式发布。”在圣诞节当天发布Ruby语言升级是该语言的一项传统。
“如果一切顺利的话，我们将于12月正式发布Ruby 3，除非出现非常糟糕的意外。”
设计师的困境
来自世界各地（从印度到印度尼西亚，从巴西到柏林）的数百名观众观看了松本的直播，很多人发表了热情洋溢的评论。他们聚集在一起观看为Ruby的发展付出了25年心血的松本的演讲。据说，Ruby 3本来计划于东京奥运会的前夕推出，但由于奥运会被推迟到2021年，因此核心开发人员怀疑Ruby 3是否也应该推迟一年。
“但是经过一番讨论，我们决定于今年发布Ruby 3，因为作为开源社区，我们必须向前迈进。我们必须不断前进，开源社区通常不能停止发展，否则，就会面临死亡……”。
松本深刻地描述了所有语言设计师所面临的困境。“每个人都喜欢新事物，因此，作为程序员和工程师，我也喜欢新事物。此外，我非常喜欢语言，所以我喜欢研究新的编程语言，比如Elixir、Rust、Go等。我为这些语言感到非常兴奋。”然而，这也为Ruby语言的变革带来了压力。松本说：“Ruby有点年头了，它于1995年发布。我们只是凡人。我们犯了一些错误。因此作为语言设计师，我们希望纠正过去的错误。”
但与此同时，“没有人希望经历痛苦。”在所有Web应用程序都在使用Ruby现有版本的情况下，强迫开发人员升级有点危险，“没有人喜欢痛苦。从这个意义上讲，Ruby应该是稳定的。这似乎有点矛盾吧？”
“因此，Ruby语言的设计以及语言的计划很难克服这种矛盾。这种矛盾是我们发自内心的。”
他讲述了其他面临类似困境的编程语言，包括Python、PHP和ECMAScript，并指出这些社区花费了多年的心血才让大家接受了这些变化。例如Python 3，社区花费了十多年的时间，而PHP 6甚至被取消了。他们在发布之前放弃了重大更改，然后从PHP 5直接跳到了PHP 7。EMCAScript4也被取消了。
松本解释说，如果不进行更改，人们可能会离开社区。“他们会因为无聊而停止使用Ruby。”但同时他也担心，如果升级到更高版本带来的痛苦太多，那么他们可能也会离开社区，因为他们会决定“也许我们的下一个项目应该采用Rust、Go或其他编程语言。”
“因此，设计一种语言很困难，但是无论如何我们都必须向前迈进，以创造未来。”
让Ruby重振光辉
在演讲中，松本还概述了保持兼容性的计划，同时“加快Rust的速度，提高Ruby程序员的效率。”他确定了三个明确而具体的目标，这些目标代表了即将发布的Ruby 3的特征：快速、并发与正确。
为了加快Ruby的速度，开发团队将着手改进其JIT编译器（用于生成原生代码）。为了实现并发，他们没有选择其他语言的解决方案，而是打算尝试自己的一种方法。Node.js添加了Promise来通知异步操作的完成，而ECSMAScript 7添加了带有关键字async和await的控制机制，但Ruby 3将实现人们期待已久的异步i/o功能“fiber”，作为更好的控制异步线程的方法。”由于在fiber之间切换上下文很快，因此可以提高性能。“
他们认为这种方法能够提升性能的另一个原因是：它是由Ruby的falcon应用服务器的创建者开发的，松本认为这个项目非常快。但这并不是他们提高性能的唯一方法。他们还实现了“Ractor”（即Ruby Actor），类似于JavaScript提供背后“Web worker”脚本的方式。每个Ractor都可以并行运行，松本解释说，这利用了现代多核系统中的并行处理。
Ruby的第三个目标是正确性，这个目标指的是提早检查错误，主要由类型分析器负责实现，它将生成Ruby签名（松本将之类比为TypeScript中描述类型的d.ts文件）。Ruby 3将为其核心库提供类型签名，可用于类型检查，还可以用于增强将来的IDE。
但是它也有其局限性。松本解释道：“我们不追求类型系统的完整性和合理性，因为Ruby就是Ruby。Ruby基本上是动态类型的，这意味着，即使我们现在有了渐进式类型系统，也无法进行任何完全正确的类型检查，所以只能放弃。我们不会在语法中添加类型声明。”
三种新功能
Ruby 3的语法发生了一些变化。松本对三个新特性非常满意，他表示：“Ruby会越来越好。首先是复杂的模式匹配语法，你不必解构数组和哈希，因为可以编写模式，非常简便。”
第二个新功能可以给等号右侧的变量赋值。他说，虽然从外观来看，我们会觉得有点“不自然”，IDE也会有点不适应，因为一般表达式都以变量开头，即使将值分配给很长的一个代码块也是如此。“如果可以反过来，将赋值变成右值运算，那么看起来会很自然，但我们并不建议在所有地方使用。你不必用右值赋值来替换每个赋值操作，但是在某些情况下，这非常方便。”
Ruby 3中的第三个新功能是编号的块参数，“你不必再给临时的本地块参数起名字。”
松本表示：“稳定性很重要”，所以他并没有表示Ruby 3之后会有任何重大的语法变化。相反，他们将专注于改进Ruby现有的支持工具，例如用于语言服务器协议的Solargraph，用于静态类型检查的Sorbet，以及帮助开发人员编写出符合Ruby规范的代码的Rubocop 。“这些工具证明，工具越好带来的用户体验就越好。因此，我们必须继续努力。我认为我们需要更多的工具，然后我们还需要改进这些工具。”松本还希望看到更好的类型检查工具和格式化工具，或者更好的性能调整和调试工具。此外，对于如何加快Ruby的速度，松本还有一些其他想法，例如在位于虚拟机上方设置另一个轻量级JIT编译器，比如MIR或DynASM。
更加轻量级的Ruby
最后，在有关Ruby 3的讨论中，松本还提到了另一个想法：“虽然这只是一个疯狂的主意，但我正在考虑建立一个更加轻量级的Ruby子集，这个子集不仅更简单更严格，而且更快或更容易优化。”
这个Ruby子集可以向下兼容，即可以在所有现有已有的Ruby版本中运行（尽管并非所有版本的Ruby都可以在这个轻量级的Ruby中运行）。在解释其基本原理时，松本展示了一张幻灯片，上面写着：“这款轻量级的Ruby运行得更快。”他表示：“这只是一个初步的想法。还不是十分明确。我们必须保持兼容性，但是如果我们止步于这个Ruby子集，那么可能会缺乏灵活性，但是应该更容易优化。”
松本还表示：“我有很多疯狂的想法，我们会逐个尝试，让Ruby变得越来越好。”
原文链接：
https://thenewstack.io/ruby-creator-yukihiro-matsumoto-on-the-challenges-of-updating-a-programming-language