编程语言中的 6 个有趣特性

Java 是一门不断发展的语言，这是一件好事。然而，其他语言的一些特性也是值得研究的。语言的结构是人们思考问题的方式，也是人们设计解决方案的方式。学习或至少熟悉其他语言是借鉴其设计的好方法。

Java 是我学习的第一门语言并且是我专业使用的语言。它是我大约十五年以来的主要谋生手段。然而，它并不是我多年来学习和使用的唯一语言：例如，很久以前，我必须开发 JavaScript 代码来实现动态用户界面。当时，它被称为 Dhtml ……几年前，我还自学了 Kotlin，并且从未停止过使用它。去年，在一家新公司工作时，我尝试了 Clojure，但没有成功。

在上述所有场景中，Java 仍然是我学习和评判其他语言的基准。以下是一些有趣的语言特性，我认为这些特性对于来自 Java 背景的人都颇具思想挑战性。

JavaScript：原型

JavaScript 是我和 Java 一起使用的第一种语言。尽管 JavaScript 已经发展这么多年了，但它有一个实现起来非常奇怪的常见特性：新对象的实例化。

在 Java 中，首先创建要一个类：

publicclassPerson{

privatefinalStringname;
privatefinal LocalDate birthdate;

publicPerson(Stringname, LocalDate birthdate){
this.name = name;
this.birthdate = birthdate;
}

publicStringgetName(){
returnname;
}

publicLocalDategetBirthdate(){
returnbirthdate;
}
}

然后，就可以继续创建该类的实例了：

varperson1 =newPerson("John Doe", LocalDate.now());
varperson2 =newPerson("Jane Doe", LocalDate.now());

JavaScript 与 Java 的语法非常相似：

classPerson{
constructor(name, birthdate) {
this.name = name;
this.birthdate = birthdate;
}
}

letperson1 =newPerson("John Doe",Date.now());
letperson2 =newPerson("Jane Doe",Date.now());

相似之处到此为止。由于 JavaScript 具有动态特性，所以可以向现有实例中添加属性和函数。

person1.debug=function(){
console.debug(this);
}

person1.debug();

但是，这些只能添加到某个实例中。其他实例会缺少这些补充属性或函数：

person2.debug();// Throws TypeError: person2.debug is not a function

要将函数（或属性）添加到 所有实例 （无论是现在的还是将来的）中，都需要利用原型的概念：

Person.prototype.debug= function() {
console.debug(this);
}

person1.debug();
person2.debug();

let person3 = new Person("Nicolas", Date.now());

person3.debug();

Kotlin：扩展函数 / 属性

几年前，我开始尝试着自学 Android。我发现这种体验对开发人员来说不太友好：当然，我了解它其中一个目标是尽可能减少内存占用，但这是以非常简洁的 API 为代价的。

我记得当时我必须调用带有很多参数的方法，其中大多数参数为 null 。在尝试寻找到一种方法来解决这个问题时，找到了 Kotlin 的扩展属性：带有默认参数。我后来停止了 Android 的学习，但仍继续使用 Kotlin。

我喜欢 Kotlin。很多人都称赞 Kotlin 的 null 安全性（null-safety）实现。但对我来说，我喜欢它，并不是因为它是 null 安全的，而是因为别的。

假设我们经常需要将字符串首字母改成大写。在 Java 中实现这一目的的方法是使用静态方法创建一个类：

publicclassStringUtils{

publicstatic String capitalize(Stringstring) {
var character =string.substring(0,1).toUpperCase();
var rest =string.substring(1,string.length() -1).toLowerCase();
returncharacter + rest;
}
}

在早期，每个项目几乎都具有 StringUtils 和 DateUtils 类。幸运的是，现有的库提供了最常用的功能，例如 Apache Commons Lang 和 Guava 。然而，它们仍遵循相同的设计原则，即遵循基于静态方法的设计原则。这很糟糕，因为 Java 被认为是一种面向对象语言。不幸的是，静态方法不是面向对象的。

在 扩展函数 和属性的帮助下，Kotlin 允许将行为、状态分别添加到现有的类中。语法非常简单，并且与面向对象的方法完全兼容：

funString.capitalize(): String {
valcharacter = substring(0,1).toUpperCase()
valrest = substring(1, length -1).toLowerCase()
returncharacter + rest
}

在编写 Kotlin 代码时，我经常使用这个。

在底层，Kotlin 编译器生成与 Java 代码类似的字节码。这仅仅是语法糖，但是从设计的角度来看，与 Java 代码相比，它是一个巨大的改进！

Go：隐式接口实现

在大多数面向对象语言（Java、Scala、Kotlin 等）中，类可以实现一个契约（也称为接口）。这样，客户端代码可以引用该接口，而无需关心任何特定的实现。

publicinterface Shape {

floatarea();
floatperimeter();

defaultvoiddisplay(){
System.out.println(this);
System.out.println(perimeter());
System.out.println(area());
}
}
publicclassRectangleimplementsShape{

publicfinalfloatwidth;
publicfinalfloatheight;

publicRectangle(floatwidth,floatheight){
this.width=width;
this.height=height;
}

@Override
publicfloatarea(){
returnwidth*height;//(1)
}

@Override
publicfloatperimeter(){
return2*width+2*height;//(1)
}

publicstaticvoidmain(String... args){
varrect=newRectangle(2.0f,3.0f);
rect.display();
}
}

（1）处为了精确起见，应该使用 BigDecimal ，但这不是重点

重点是：由于 Rectangle 实现了 Shape，所以可以在 Rectangle 的任何实例上调用在 Shape 上定义的 display() 方法。

Go 不是一种面向对象语言：它没有类的概念。它提供了结构体，并且函数可以与这种结构体相关联。它还提供了接口，该接口可以使用结构体来实现。

然而，Java 实现接口的方式是 显式的 ：Rectangle 类声明它实现了 Shape。相反，Go 的方式是隐式的。实现接口所有函数的结构体隐式地实现了该接口。

这可以转换为如下代码：

packagemain

import(
"fmt"
)

typeshapeinterface{//(1)
area()float32
perimeter()float32
}

typerectanglestruct{//(2)
widthfloat32
heightfloat32
}

func(rect rectangle)area()float32{//(3)
returnrect.width * rect.height
}

func(rect rectangle)perimeter()float32{//(3)
return2* rect.width +2* rect.height
}
funcdisplay(shape shape){//(4)
fmt.Println(shape)
fmt.Println(shape.perimeter())
fmt.Println(shape.area())
}

funcmain(){
rect := rectangle{width:2, height:3}
display(rect)//(5)
}

（1）定义 shape 接口

（2）定义 rectangle 结构体

（3）将两个 shape 函数添加到 rectangle 中

（4）display() 方法只接收一个 shape 参数

（5）因为 rectangle 实现了 shape 的所有函数，并且由于是隐式实现的，所以 rect 也是一个 shape。因此，调用 display() 方法并将 rect 作为参数进行传递是完全合法的

Clojure：“依赖类型”

我之前的公司对 Clojure 投入了大量的资金。正因为如此，我努力学习过这门语言，甚至还写了几篇文章来总结我对它的理解。

Clojure 深受 LISP 的启发。因此，表达式用圆括号括起来，首先执行位于圆括号内部的方法。此外，Clojure 是一种动态类型语言：它们虽然有类型，但没有声明。

另一方面，该语言提供了基于契约的编程。可以指定前置条件和后置条件：它们在运行时计算。这些条件可以进行类型检查，例如，检查参数是字符串还是布尔值等？甚至可以进行更进一步地检查，类似于 _dependent 类型：

在计算机科学和逻辑学中，依赖类型是其定义依赖于某个值的类型。“整数对”是一种类型。由于对值的依赖，“第二个大于第一个的整数对”也是依赖类型。

— 维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Dependent_type

它在运行时强制执行，因此它不能被真正称为依赖类型。然而，这是我所接触过的语言中最接近依赖类型的一种了。

之前，我曾详细写过一篇关于依赖类型和基于契约编程的文章。

Elixir ：模式匹配

一些语言吹嘘自己提供了模式匹配的特性。通常，模式匹配可用于计算变量，例如，在 Kotlin 中：

varstatusCode: Int
val errorMessage =when(statusCode) {
401->"Unauthorized"
403->"Forbidden"
500->"Internal Server Error"
else->"Unrecognized Status Code"
}

这个用法是类固醇上（steroids）的 switch 语句。然而，一般来说，模式匹配的应用要广泛得多。在下面的代码片段中，首先检查常规 HTTP 状态错误码，如果没有找到，则默认设成更通用的错误信息

val errorMessage =when{
statusCode== 401 ->"Unauthorized"
statusCode== 403 ->"Forbidden"
statusCode- 400 < 100 ->"Client Error"
statusCode== 500 ->"Internal Server Error"
statusCode- 500 < 100 ->"Server Error"
else->"Unrecognized Status Code"
}

不过，它是有限制的。

Elixir 是一种在 Erlang OTP 上运行的动态类型语言，它将模式匹配提升到了一个全新的水平。Elixir 的模式匹配可用于简单的变量析构

{a,b, c} = {:hello,"world",42}

a 将被赋值成 :hello，b 被赋值成 “world”，c 被赋值成 42。

它还可以对集合进行更高级的析构：

[head | tail] = [1,2,3]

head 被赋值成 1，tail 被赋值成 [2, 3]。

然而，对于函数重载来说，它甚至更是如此。作为一种函数式语言，Elixir 没有用于循环的关键字（for 或 while），循环需要使用递归来实现。

举个例子，我们使用递归来计算 List 的大小。在 Java 中，这是很容易的，因为有一个 size() 方法，但是 Elixir API 没有提供这样的功能。让我们用如下的伪代码来实现该功能，Elixir 也是采用这种递归的方法。

publicintlengthOf(List<?>item){
return lengthOf(0,items);
}

privateintlengthOf(intsize, List<?>items){
if(items.isEmpty()) {
return size;
}else{
return lengthOf(size+ 1,items.remove(0));
}
}

几乎可以将它逐行的转换成 Elixir：

def length_of(list),do: length_of(0,list)

defp length_of(size,list)do
if[]==listdo
size
else
[_|tail]=list//(1)
length_of(size+ 1,tail)
end
end

（1）变量析构的模式匹配。表头的值被赋值给 _ 变量，这意味着以后就无法引用它了，因为它没有用处了。

然而，如前所述，Elixir 模式匹配也适用于函数重载。因此，Elixir 的命名方式将是：

deflist_len(list),do:list_len(0,list)

defplist_len(size, []),do: size//(1)
defplist_len(size,list)do//(2)
[_|tail]=list
list_len(size+ 1,tail)
end

（1）如果列表为空，则调用此方法

（2）否则调用此函数

注意，模式是按照声明的顺序进行评估的：在上面的代码段中， Elixir 首先评估具有空列表的函数，如果不匹配，才评估第二个函数，即列表不为空。如果要以相反的顺序声明函数，则每次都会对非空列表进行匹配操作。

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Python：for 推导式

Python 是一种动态类型语言。与 Java 一样，Python 通过 for 关键字提供循环功能。下面的代码片段循环遍历集合中的所有项，并逐个打印它们。

fornin[1,2,3,4,5]:
print(n)

要在新集合中收集所有项，可以先创建一个空集合，然后在循环中添加每个项到空集合中：

numbers = []
fornin[1,2,3,4,5]:
numbers.append(n)
print(numbers)

然而，可以使用一个精美的 Python 特性： for 推导式（for comprehensions） 。虽然它与标准循环使用相同的 for 关键字，但是 for 推导式是一个能获得相同结果的函数式构造器。

numbers = [nfornin[1,2,3,4,5]]
print(numbers)

上面片段的输出是 [1, 2, 3, 4, 5] 。

也可以转换每个项。例如，下面的代码段将计算每个项的平方：

numbers = [n **2fornin[1,2,3,4,5]]
print(numbers)

输出是 [1, 4, 9, 16, 25]。

for 推导式的一个好处是能够使用条件语句。例如，下面的代码片段将只过滤偶数项，然后将其平方：

numbers = [n **2fornin[1,2,3,4,5]ifn %2==0]
print(numbers)

输出是 [4, 16]。

最后，for 推导式允许使用笛卡尔积。

numbers = [a:nfornin[1,2,3]forain['a','b']]
print(numbers)

它将会输出 [(‘a’, 1), (‘b’, 1), (‘a’, 2), (‘b’, 2), (‘a’, 3), (‘b’, 3)]。

以上的 for 推导式也被称为 列表推导式（list comprehensions） ，因为它们是为了创建新的列表而设计的。 Map 推导式（Map comprehension） 也是非常相似的，目的是为了创造 map。

posted @ 2020-10-04 13:05 笑人阅读(262) 评论(0) 编辑收藏举报

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