前车之鉴，与Python之父的对话：Python 的成功之路不难

Python 之父 Guido van Rossum 就 Python 的历史、ABC 语言的影响,以及 Python 最初的设计目标进行了一次谈话.

Guido van Rossum 是 Python 的作者,Python 是一门解释性的、交互式面向对象编程语言.1980 年代末,Van Rossum 在荷兰的国家数学和计算机科学研究所开始致力于 Python,在荷兰语里,他工作的地方被叫做 Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI).从那时开始,Python 在开发者当中日益流行起来,这归功于 Python 简明清晰的语法和开发效率高的名声.

这次访谈会分为几个部分,每周都会发布其中一篇.Van Rossum 会对下列议题给出他的真知灼见:Python 的设计目标,Python 程序员的工作效率来自何处,弱类型意味着什么,等等.在第一篇中,Van Rossum Python 将对 Python 的历史,受到的主要影响,及其设计目标娓娓道来.

Bill Venners: 如果开发者从没用过 Python,那你会怎么向他们描述这门语言呢?

Guido van Rossum: 从一个方面说,你可以说 Python 是一个非常高阶的语言.而从另一个方面来看,你可以说它是一个非常高阶的语言,它实现的方式正好让它非常注重可交互性.Python 和脚本语言之间有着很多共同点,但是和更传统的编程语言也有颇多共通之处.

ABC 对 Python 的影响

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Bill Venners: 您能简要介绍一下 Python 的历史么?

Guido van Rossum: 在 1980 年代末,我在 Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI) 的一个小组里面做开发工作,这个小组的任务是设计实现一门叫 ABC 的语言.我不清楚人们对 ABC 对 Python 的影响有多少了解.我之所以会提及 ABC 的影响,是因为我在从事这个项目的时候,所获良多,而且从共事的同事身上也学到了很多东西,我对他们非常感激.

ABC 的设计动机非常明确.ABC 希望成为一门编程语言,这门语言是为非计算机程序员或软件开发者的那种比较聪明的计算机用户而设计的.在 1970 年代末,ABC 的主设计师曾向这种用户教授一些传统的编程语言.他们的学生有各个学科的科学家:从物理学家、社会学家到语言学家,为了使用超大型计算机,这些科学家需要帮忙.虽然这些人在自己的领域可算出类拔萃,他们还是对传统语言所有的各种局限感到诧异和不适应.根据用户的这个反馈,ABC 的设计者试图去开发一门新的语言.

另一个让 ABC 的设计者觉得失望的原因是 Basic.那时,Basic 是一门非常蹩脚的语言.虽然 Basic 也是为那种非程序员的计算机用户而设计的,但是它设计的着眼点是完全不同的.在那时,市面上所有的 Basic 版本都非常难用.几乎所有好玩的 Basic 程序都遍布着底层的奇技淫巧,比如说,如果要把屏幕背景色变成黄色的话,就需要修改内存的第 714 字节.

Bill Venners: 这个我也有印象.您是什么时候搞 ABC 的?

Guido van Rossum: ABC 的作者在 70年代晚期和 80年代初期,开始这门语言的设计工作.我于 1983 年加入这个小组.我想我们一直干到了 1986 年还是 1987 年.因为种种原因,ABC 项目并没有获得很大的成功.或许那时太早了,那个时候还没有因特网可做大规模的推广.

Python 的诞生

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Guido van Rossum: 1986 年,我转向了 CWI 的另一个叫 Amoeba (阿米巴虫) 的项目.Amoeba 是一个分布式操作系统.直到 1980年代末,我们意识到需要一个脚本语言.在那个项目中,我享有很大的**度,所以我启动了一个迷你项目,这个小项目是服务于当时的我们手头的 Amoeba 项目的.那时,我对在 ABC 上获得的经验教训记忆犹新.我决定,想办法设计一门简单的脚本语言,它将拥有 ABC 的优点,但却没有他的缺点.

所以,我挽起袖子开始打键盘了.我实现了一个简单的虚拟机,一个简单的 parser,还有一个简单的运行时库.ABC 中每一个我欣赏的部分我都重新实现了一把.我还设计了一种基本的语法,它用缩进来表示语句之间的结合关系,而不是用花括号或者 begin-end 块来表示程序结构,同时,我开发了几个功能强大的数据结构:哈希表 (用来实现 dictionary,我们这样称呼它),列表,字符串,以及数字类型.

我从 ABC 借鉴了一些思想,并且加以改进.Python 在很多方面和 ABC 很相似,但是它们之间还是有着种种区别.Python 的列表,dictionary,基本的语句,还有缩进的使用都和 ABC 很不一样.ABC 用大写字母来表示关键字.我从来对大写字母就不感冒,不管是读还是敲键盘的时候,都看不惯它,所以在 Python 里关键字都是小写的.

我想,我对 Python 的成功最有创新的贡献,应该是让它易于扩展.这也是 ABC 最让我失望的地方.ABC 采用的是单一囫囵的设计(monolithic design).那时有个语言设计小组,小组里面的人就是大爷.他们设计语言的每个边边角角,根本就没有办法再加上一点点东西.虽然你可以编写自己的程序,但是你不可能轻轻松松就在底层加一些功能.

比如说,在上世纪 60、70 和 80 年代,用大型机软件开发人员最头痛的事情莫过于输入/输出 (I/O).所有的IO系统都太复杂.ABC 的设计者意识到了他们的用户在 IO 上的问题.不过,我觉得他们有些矫枉过正了.

ABC 的设计者放弃了用来读写文件的 IO 的方法,他们转而在程序里使用一些全局变量.他们的用户对全局变量的概念应该了然于胸.所以 ABC 的设计者让那些全局变量能持久化.如果你退出一次编程会话,你所有的全局变量就被系统存到磁盘上的一个文件里.等到你下次启动另一个会话,你所有的全局变量就会恢复回来.在某种程度上说,这一套运作得很好.这和 workspace 有几分相像,比如说 Smalltalk 里的 workspace 就和这个差不多.ABC 里有一个 print 语句,可以让你在屏幕上输出,还有一个 input 语句,让你可以从键盘上读入,但是 ABC 却没有办法可以把 IO 重定向到文件,或者从文件重定向到 IO.实际上,可以说他们根本就没有提供任何 IO 功能.

与此同时,个人电脑开始出现.个人电脑带了形形色色的软件包,用来处理文件.其中有电子表格文件、字处理文件,图形编辑器文件.ABC 的用户希望能用 ABC 写个小程序,从他们的字处理文件读出一些数据,然后把数据写到电子表格里,或者反过来,但是他们望洋兴叹,只能怪 IO 的无能.

Bill Venners: 他们想处理文件.

Guido van Rossum: 他们想处理的是数据,但是数据却呆在文件里面.而 ABC 里没有文件的概念,这让事情复杂化了.

Python 中的可扩展性

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Guido van Rossum: 让 ABC 里的缺位的文件支持雪上加霜的是,要扩展 ABC 语言并非易事.如果你这样想:“这个语言是用 C 实现的,所以我们在它的标准库里面加个读文件的函数难道不就行了?”,那就大错特错了.ABC 是没有标准函数库一说的.它有的是内置命令,但是管这些命令的是 parser.ABC 也有内置函数,但是这些函数和运行时绑在了一起.要为这个语言的标准功能添砖加瓦简直是难如登天.

对 Python 来说,我认识到,可扩展性是显而易见的重中之重.我之前就了解到 Python 需要在多种平台上运行.即,我知道我们要求 Python 在我们正在开发的 Amoeba 上,以及 UNIX 上运行,后者是我们作为桌面的操作系统.同时,我也想到了,我们也会需要他支持 Windows 和 Macintosh.我想到,这些系统上有些功能是共有的,比如标准 IO 库,但是还有些功能是不互通的.如果要在 Windows 的屏幕上画些东西,你写的代码肯定和 Macintosh 和 Unix 上不一样,而且编程的模式也会大相径庭.

后来,我为 Python 构思了一个具有相当灵活性的可扩展模型.我提出:“我们将会为这门语言提供一系列的内置对象类型,比如 dictionary, 列表,各种数字类型,以及字符串.而且,我们也会让第三方程序员能轻而易举地在系统中加入他们自己的对象类型.”

由于 ABC 是作为一种规模相对较小的语言设计的,所以它也不支持名字空间 (namespace).它只有函数和过程.你没有办法把函数和过程分组.后来,虽然他们加入了一个名字空间的机制,但是我觉得那套机制太简陋粗糙了.那时,我已经有了一些 Modula-2 和 Modula-3 的相关经验,因此我决定把模块 (module) 作为 Python 的主要编程单位之一.

我决定让 Python 有两种不同的模块:你可以用 Python 编写模块,但是也可以完全用 C 语言为 Python 编写模块.并且 C 语言写的模块可以实现新的数据类型,提供新的对象.这个想法后被被证明是先见之明,因为我在 CWI 的同事,用户,还有我自己都开始编写我们自己用的扩展模块.这些扩展模块让你能想干什么就干什么:调用图形库、数据流库,还能操作各种数据格式.

Bill Venners: 如此说来,如果我用 C 语言写了个模块,那么我就能在自己的 Python 程序里面用上它,而且模块中的数据类型就像 Python 亲生的?

Guido van Rossum: 一点没错.在 Python 里面,使用模块的方法就只有用 import 语句一途.Python 的 import 和 Java 的 import 有一点小小的不一样,不过它们背后的思想是共通的.一旦你 import 了某个模块名,系统就会用几种不同的办法试图找到这个模块.我们会设置一个搜索路径,用来在里面搜索不同类型的文件.如果你在为 import foo 找文件,那么它会最后找出一个叫 foo.py 或者 foo.so (Windows 上叫 foo.dll) 的文件.foo.py 是一个 Python 的源文件.Python 源文件将来会被解析并解释执行.这个过程让函数/过程得以为程序所用.foo.so 或者 foo.dll 是编译好的机器码.这种动态链接库是用 C 或者 C++ 实现的,但也有人用 Fortran 编写自己的扩展,这些扩展将来会链接到一些大型的 Fortran 库上去.从 Python 的角度来看,你使用事先编译好的机器码模块的方式和用 Python 源代码模块没什么区别.反正都是把它们 import 进来.你可以把模块的内容列出来,看看里面都有什么.或者,如果你对模块已经比较熟的话,就可以直接开始用它了.

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