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七种编程元语言(2022) -- The seven programming ur-languages (2022)

文章摘要

这篇文章指出学习编程语言不必纠结具体选择哪种,关键在于掌握背后的基础范式。作者认为编程语言可分为七种基本类型,每种类型有其独特的思维模式和组织方式,如C/Python的循环模式与Standard ML/Prolog的递归模式不同,Lisp的组织方式也自成体系。掌握这些基础范式比学习具体语言更重要。

文章总结

编程语言的七大元祖

我常听到人们询问该学习哪种编程语言,然后列举出一系列相似的选项(比如"该学Java、C#、C++、Python还是Ruby?")。对此我的回答通常是:只要开始学习,具体选择并不重要,因为它们背后都有共通的基础范式。

基础范式的本质

所谓基础范式,指的是跨越具体语言的通用编程模式。例如处理数组或列表的循环结构,在任何命令式语言中都是相通的。无论是简单的顺序遍历: c int[10] arr; for (int i = 0; i < 10; i++) { // 处理arr[i] } 还是无序组合遍历: c int[10] arr; for (int i = 0; i < 10; i++) { for (int j = i+1; j < 10; j++) { // 处理arr[i]和arr[j] } } 这些模式在C、Java、Python或Fortran中基本一致。掌握这些基础范式,就像掌握英语的句型结构一样重要。

元祖语言的分野

不同的编程范式形成了各自的"元祖语言"。学习同属一个元祖的新语言相对容易,而跨越元祖则需要建立全新的思维模式。目前我总结出七大编程元祖:

  1. ALGOL系

    • 特征:基于赋值、条件、循环和函数组织的命令式编程
    • 代表:C/C++、Java、Python、JavaScript等主流语言
    • 沿革:源自Ada Lovelace为巴贝奇分析机设计的程序,经FORTRAN、COBOL发展到ALGOL 60
  2. Lisp系

    • 特征:前缀表达式和强大的宏系统 lisp (+ 2 3) (defun square (x) (* x x))
    • 代表:Common Lisp、Scheme、Clojure
    • 沿革:1958年McCarthy提出,曾经历AI寒冬,现仍活跃
  3. ML系(函数式)

    • 特征:一等公民的函数和Hindley-Milner类型系统 haskell sum [] = 0 sum (x:xs) = x + sum xs
    • 代表:Haskell、OCaml、F#
  4. Self系(面向对象)

    • 特征:基于消息传递的纯面向对象
    • 代表:Smalltalk、Self(JavaScript原型继承源自此)
  5. Forth系(堆栈语言)

    • 特征:逆波兰表示法和可扩展语法 forth : square dup * ; 3 square
    • 代表:Forth、PostScript
  6. APL系(数组语言)

    • 特征:多维数组和符号化操作 apl (+⌿÷≢) x ⍝ 计算数组x的平均值
    • 代表:APL、J、K语言
  7. Prolog系(逻辑语言)

    • 特征:基于事实和规则的逻辑推理 prolog grandfather(X,Y) :- father(X,Z), father(Z,Y).
    • 代表:Prolog、Mercury

学习建议

  1. 必修:精通一门ALGOL系语言
  2. 优先:掌握SQL(属于逻辑语言家族)
  3. 拓展:每年学习一个新元祖的语言,推荐:
    • Lisp系:Racket
    • ML系:Haskell
    • Self系:Self语言
    • Prolog系:Prolog
    • Forth系:gForth
    • APL系:K语言

根据专业需求可调整学习顺序,如数值计算优先学K语言,嵌入式开发优先学Forth。重要的是接触不同编程范式,这能显著拓展解决问题的视角。

(注:本文保留了核心的技术细节和示例代码,删减了部分历史细节和注释内容,使主旨更加突出。)

评论总结

以下是评论内容的总结:

1. 课程命名建议

  • 建议使用"Fundamental programming cognates"作为课程名称
    引用: "Fundamental programming cognates sounds cool as a uni course"

2. 语言分类争议

  • 对COBOL和Fortran归为ALGOL家族提出质疑
    引用: "describing COBOL and Fortran as part of the ALGOL family is a stretch"
  • 指出Ruby应属面向对象语言而非ALGOL家族
    引用: "Ruby is object oriented from the ground up...inspiration is Smalltalk"

3. 语言学习资源推荐

  • 提供多种语言的详细学习资源(Forth、Lisp、Scheme等)
    引用: "Starting Forth, ANS version...Thinking Forth...Simply Scheme"
  • 推荐编程语言设计相关书籍
    引用: "Advanced Programming Language Design...Design Concepts in Programming Languages"

4. 新语言类别建议

  • 建议增加证明类语言(如Lean)
    引用: "languages intended to express proofs...Lean is a primary example"
  • 提出应包含更多语义家族(Verilog、Petri网等)
    引用: "verilog, petri nets and variants...constraint solvers/theorem provers"

5. 学习价值争议

  • 质疑在LLM时代学习多种语言的价值
    引用: "advice to learn multiple languages is becoming rapidly redundant"
  • 分享学习多种语言的实际益处
    引用: "made learning Elixir years later much easier"

6. 文章准确性批评

  • 指出文章中存在事实错误
    引用: "claims that Caml is 'Cambridge ML' which is ridiculously false"

7. 其他观点

  • 分享类似主题的文章
    引用: "I wrote something similar here..."
  • 幽默回应
    引用: "laugh in vibe coding"

总结呈现了主要观点和论据,保持了不同观点的平衡,并保留了关键引用。