六大编程语言的有趣特性

作者丨Nicolas Fränkel

译者丨刘雅梦

策划丨刘燕

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：

public class Person {
  private final String name;  private final LocalDate birthdate;
  public Person(String name, LocalDate birthdate) {    this.name = name;    this.birthdate = birthdate;  }
  public String getName() {    return name;  }
  public LocalDate getBirthdate() {    return birthdate;  }}

然后，就可以继续创建该类的实例了：

var person1 = new Person("John Doe", LocalDate.now());var person2 = new Person("Jane Doe", LocalDate.now());

JavaScript 与 Java 的语法非常相似：

class Person {  constructor(name, birthdate) {    this.name = name;    this.birthdate = birthdate;  }}
let person1 = new Person("John Doe", Date.now());let person2 = new Person("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：

public class StringUtils {
  public static String capitalize(String string) {    var character = string.substring(0, 1).toUpperCase();    var rest = string.substring(1, string.length() - 1).toLowerCase();    return character + 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：

fun String.capitalize(): String {  val character = substring(0, 1).toUpperCase()  val rest = substring(1, length - 1).toLowerCase()  return character + 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。

public interface Shape {
  float area();  float perimeter();
  default void display() {    System.out.println(this);    System.out.println(perimeter());    System.out.println(area());  }}public class Rectangle implements Shape {
  public final float width;  public final float height;
  public Rectangle(float width, float height) {    this.width = width;    this.height = height;  }
  @Override  public float area() {    return width * height;           //(1)  }
  @Override  public float perimeter() {    return 2 * width + 2 * height;   //(1)  }
  public static void main(String... args) {    var rect = new Rectangle(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：

package main
import ( "fmt")
type shape interface {        //(1)                area() float32 perimeter() float32}
type rectangle struct {         //(2)              width float32 height float32}
func (rect rectangle) area() float32 {     //(3)    return rect.width * rect.height}
func (rect rectangle) perimeter() float32 {    //(3) return 2 * rect.width + 2 * rect.height}func display(shape shape)  {           //(4)       fmt.Println(shape) fmt.Println(shape.perimeter()) fmt.Println(shape.area())}
func main() { 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

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。

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：

var statusCode: Intval 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。

public int lengthOf(List<?> item) {  return lengthOf(0, items);}
private int lengthOf(int size, 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 [] == list do    size  else    [_ | tail] = list           //(1)    length_of(size + 1, tail)  endend

（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：

def list_len(list), do: list_len(0, list)
defp list_len(size, []), do: size      //(1)  defp list_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。

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。

for n in [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 = []for n in [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 = [n for n in [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 ** 2 for n in [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 ** 2 for n in [1, 2, 3, 4, 5] if n % 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:n for n in [1, 2, 3] for a in ['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。

原文链接：

https://blog.frankel.ch/six-interesting-features-programming-languages/

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