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Python发展简史 Python来历

程序员文章站 2022-07-22 16:41:59
python是我喜欢的语言,简洁,优美,容易使用。前两天,我很激昂的向朋友宣传python的好处。 听过之后,朋友问我:好吧,我承认python不错,但它为什么叫pyth...

python是我喜欢的语言,简洁,优美,容易使用。前两天,我很激昂的向朋友宣传python的好处。

听过之后,朋友问我:好吧,我承认python不错,但它为什么叫python呢?

我不是很确定:呃,似乎是一个电视剧的名字。

朋友又问:那你说的guido是美国人么? (guido von rossum,python的作者)

我再次不是很确定:他从google换到dropbox工作,但他的名字像是荷兰人的 (有一个von在中间)。

所以,后面我花了些时间调查python的历史。这是很好的学习。我看到了python中许多功能的来源和python的设计理念,比如哪些功能是历史遗留,哪些功能是重复,如何增加功能…… 而且,python也是开源(open source)运动的一个成功案例。从python的历史中,我们可以一窥开源开发的理念和成就。

python的起源

python的作者,guido von rossum,确实是荷兰人。1982年,guido从阿姆斯特丹大学(university of amsterdam)获得了数学和计算机硕士学位。然而,尽管他算得上是一位数学家,但他更加享受计算机带来的乐趣。用他的话说,尽管拥有数学和计算机双料资质,他总趋向于做计算机相关的工作,并热衷于做任何和编程相关的活儿。

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guido von rossum

在那个时候,他接触并使用过诸如pascal、c、 fortran等语言。这些语言的基本设计原则是让机器能更快运行。在80年代,虽然ibm和苹果已经掀起了个人电脑浪潮,但这些个人电脑的配置很低 (在今天看来)。比如早期的macintosh,只有8mhz的cpu主频和128kb的ram,一个大的数组就能占满内存。所有的编译器的核心是做优化,以便让程序能够运行。为了增进效率,语言也迫使程序员像计算机一样思考,以便能写出更符合机器口味的程序。在那个时代,程序员恨不得用手榨取计算机每一寸的能力。有人甚至认为c语言的指针是在浪费内存。至于动态类型,内存自动管理,面向对象…… 别想了,那会让你的电脑陷入瘫痪。

然而,这种思考方式让guido感到苦恼。guido知道如何用c语言写出一个功能,但整个编写过程需要耗费大量的时间 (即使他已经准确的知道了如何实现)。他的另一个选择是shell。bourne shell作为unix系统的解释器(interpreter)已经长期存在。unix的管理员们常常用shell去写一些简单的脚本,以进行一些系统维护的工作,比如定期备份、文件系统管理等等。shell可以像胶水一样,将unix下的许多功能连接在一起。许多c语言下上百行的程序,在shell下只用几行就可以完成。然而,shell的本质是调用命令。它并不是一个真正的语言。比如说,shell没有数值型的数据类型,加法运算都很复杂。总之,shell不能全面的调动计算机的功能。

guido希望有一种语言,这种语言能够像c语言那样,能够全面调用计算机的功能接口,又可以像shell那样,可以轻松的编程。abc语言让guido看到希望。abc是由荷兰的cwi (centrum wiskunde & informatica, 数学和计算机研究所)开发的。guido在cwi工作,并参与到abc语言的开发。abc语言以教学为目的。与当时的大部分语言不同,abc语言的目标是“让用户感觉更好”。abc语言希望让语言变得容易阅读,容易使用,容易记忆,容易学习,并以此来激发人们学习编程的兴趣。比如下面是一段来自wikipedia的abc程序,这个程序用于统计文本中出现的词(word)的总数:

how to return words document:
 put {} in collection
 for line in document:
  for word in split line:
   if word not.in collection:
   insert word in collection
 return collection

how to用于定义一个函数。一个python程序员应该很容易理解这段程序。abc语言使用冒号(:)和缩进来表示程序块(c语言使用{}来表示程序块)。行尾没有分号。for和if结构中也没有括号()。如果将how to改为def,将put行改为collection = [],将insert行改为collection.append(word),这就几乎是一个标准的python函数。上面的函数读起来就像一段自然的文字。

尽管已经具备了良好的可读性和易用性,abc语言最终没有流行起来。在当时,abc语言编译器需要比较高配置的电脑才能运行。而这些电脑的使用者通常精通计算机,他们更多考虑程序的效率,而非它的学习难度。除了硬件上的困难外,abc语言的设计也存在一些致命的问题:

可拓展性差。abc语言不是模块化语言。如果想在abc语言中增加功能,比如对图形化的支持,就必须改动很多地方。不能直接进行io。abc语言不能直接操作文件系统。尽管你可以通过诸如文本流的方式导入数据,但abc无法直接读写文件。输入输出的困难对于计算机语言来说是致命的。你能想像一个打不开车门的跑车么?过度革新。abc用自然语言的方式来表达程序的意义,比如上面程序中的how to (如何)。然而对于程序员来说,他们更习惯用function或者define来定义一个函数。同样,程序员也习惯了用等号(=)来分配变量。这尽管让abc语言显得特别,但实际上增加了程序员的学习难度 (程序员大都掌握不止一种语言)。传播困难。abc编译器很大,必须被保存在磁带(tape)上。当时guido在访问的时候,就必须有一个大磁带来给别人安装abc编译器。 这样,abc语言就很难快速传播。

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ibm tape drive:读写磁带

1989年,为了打发圣诞节假期,guido开始写python语言的编译/解释器。python来自guido所挚爱的电视剧monty python's flying circus (bbc1960-1970年代播放的室内情景幽默剧,以当时的英国生活为素材)。他希望这个新的叫做python的语言,能实现他的理念(一种c和shell之间,功能全面,易学易用,可拓展的语言)。guido作为一个语言设计爱好者,已经有过设计语言的(不很成功)的尝试。这一次,也不过是一次纯粹的hacking行为。

python的诞生

1991年,第一个python编译器(同时也是解释器)诞生。它是用c语言实现的,并能够调用c库(.so文件)。从一出生,python已经具有了:类(class),函数(function),异常处理(exception),包括表(list)和词典(dictionary)在内的核心数据类型,以及模块(module)为基础的拓展系统。

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最初的python logo: 由guido的兄弟just von rossum设计

python语法很多来自c,但又受到abc语言的强烈影响。来自abc语言的一些规定直到今天还富有争议,比如强制缩进。但这些语法规定让python容易读。另一方面,python聪明的选择服从一些惯例(特别是c语言的惯例)。比如使用等号赋值,使用def来定义函数。guido认为,如果“常识”上确立的东西,没有必要过度纠结。

python从一开始就特别在意可拓展性(extensibility)。python可以在多个层次上拓展。从高层上,你可以引入.py文件。在底层,你可以引用c语言的库。python程序员可以快速的使用python写.py文件作为拓展模块。但当性能是考虑的重要因素时,python程序员可以深入底层,写c程序,编译为.so文件引入到python中使用。python就好像是使用钢构建房一样,先规定好大的框架。而程序员可以在此框架下相当*的拓展或更改。

最初的python完全由guido本人开发。python得到guido同事的欢迎。他们迅速的反馈使用意见,并参与到python的改进。guido和一些同事构成python的核心团队。他们将自己大部分的业余时间用于hack python (也包括工作时间,因为他们将python用于工作)。随后,python拓展到cwi之外。python将许多机器层面上的细节隐藏,交给编译器处理,并凸显出逻辑层面的编程思考。python程序员可以花更多的时间用于思考程序的逻辑,而不是具体的实现细节 (guido有一件t恤,写着:人生苦短,我用python)。这一特征吸引了广大的程序员。python开始流行。

我们不得不暂停我们的python时间,转而看一看这时的计算机概况。1990年代初,个人计算机开始进入普通家庭。intel发布了486处理器,windows发布window 3.0开始的一系列视窗系统。计算机的性能大大提高。程序员开始关注计算机的易用性  (比如图形化界面)。

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windows 3.0

由于计算机性能的提高,软件的世界也开始随之改变。硬件足以满足许多个人电脑的需要。硬件厂商甚至渴望高需求软件的出现,以带动硬件的更新换代。c++和java相继流行。c++和java提供了面向对象的编程范式,以及丰富的对象库。在牺牲了一定的性能的代价下,c++和java大大提高了程序的产量。语言的易用性被提到一个新的高度。我们还记得,abc失败的一个重要原因是硬件的性能限制。从这方面说,python要比abc幸运许多。

另一个悄然发生的改变是internet。1990年代还是个人电脑的时代,windows和intel挟pc以令天下,盛极一时。尽管internet为主体的信息革命尚未到来,但许多程序员以及资深计算机用户已经在频繁使用internet进行交流 (包括email和newsgroup)。internet让信息交流成本大大下降。一种新的软件开发模式开始流行:开源 (open source)。程序员利用业余时间进行软件开发,并开放源代码。1991年,linus在comp.os.minix新闻组上发布了linux内核源代码,吸引大批hacker的加入。linux和gnu相互合作,最终构成了一个充满活力的开源平台。

硬件性能不是瓶颈,python又容易使用,所以许多人开始转向python。guido维护了一个maillist,python用户就通过邮件进行交流。python用户来自许多领域,有不同的背景,对python也有不同的需求。python相当的开放,又容易拓展,所以当用户不满足于现有功能,很容易对python进行拓展或改造。随后,这些用户将改动发给guido,并由guido决定是否将新的特征加入到python或者标准库中。如果代码能被纳入python自身或者标准库,这将极大的荣誉。python自身也因此变得更好。

(guido不得不作出许多决定,这也是他被称为benevolent dictator for life的原因)

python被称为“battery included”,是说它以及其标准库的功能强大。这些是整个社区的贡献。python的开发者来自不同领域,他们将不同领域的优点带给python。比如python标准库中的正则表达(regular expression)是参考perl,而lambda, map, filter, reduce函数参考lisp。python本身的一些功能以及大部分的标准库来自于社区。python的社区不断扩大,进而拥有了自己的newsgroup,网站(python.org),以及基金 (python software foundation)。从python 2.0开始,python也从maillist的开发方式,转为完全开源的开发方式。社区气氛已经形成,工作被整个社区分担,python也获得了更加高速的发展。

(由于guido享有绝对的仲裁权,所以在python早期maillist的开发时代,不少爱好者相当担心guido的生命。他们甚至作出假设:如果guido挂了的话,python会怎样)

到今天,python的框架已经确立。python语言以对象为核心组织代码(everything is object),支持多种编程范式(multi-paradigm),采用动态类型(dynamic typing),自动进行内存回收(garbage collection)。python支持解释运行(interpret),并能调用c库进行拓展。python有强大的标准库 (battery included)。由于标准库的体系已经稳定,所以python的生态系统开始拓展到第三方包。这些包,如django, web.py, wxpython, numpy, matplotlib,pil,将python升级成了物种丰富的热带雨林。

今天python已经进入到3.0的时代。由于python 3.0向后不兼容,所以从2.0到3.0的过渡并不容易。另一方面,python的性能依然值得改进,python的运算性能低于c++和java。python依然是一个在发展中的语言。我期待看到python的未来。

python启示录

python崇尚优美、清晰、简单,是一个优秀并广泛使用的语言 (tiobe语言排行第八,google的第三大开发语言,dropbox的基础语言,豆瓣的服务器语言)。这个世界并不缺乏优秀的语言,但python的发展史作为一个代表,带给我许多启示。

在python的开发过程中,社区起到了重要的作用。guido自认为自己不是全能型的程序员,所以他只负责制订框架。如果问题太复杂,他会选择绕过去,也就是cut the corner。这些问题最终由社区中的其他人解决。社区中的人才是异常丰富的,就连创建网站,筹集基金这样与开发稍远的事情,也有人乐意于处理。如今的项目开发越来越复杂,越来越庞大,合作以及开放的心态成为项目最终成功的关键。

python从其他语言中学到了很多,无论是已经进入历史的abc,还是依然在使用的c和perl,以及许多没有列出的其他语言。可以说,python的成功代表了它所有借鉴的语言的成功。同样,ruby借鉴了python,它的成功也代表了python某些方面的成功。每个语言都是混合体,都有它优秀的地方,但也有各种各样的缺陷。同时,一个语言“好与不好”的评判,往往受制于平台、硬件、时代等等外部原因。程序员经历过许多语言之争。我想,为什么不以开放的心态和客观的分析,去区分一下每个语言的具体优点缺点,去区分内部和外部的因素。说不定哪一天发现,我不喜欢的某个语言中,正包含了我所需要的东西。

无论python未来的命运如何,python的历史已经是本很有趣的小说。