編程語言Python的發(fā)展史

“好吧，我承認Python不錯，但它為什么叫Python呢？”

“呃，似乎是一個電視劇的名字?！?/p>

“那你說的Guido是美國人么？”

“他從Google換到Dropbox工作，但他的名字像是荷蘭人的?！?/p>

“你確定你很熟悉Python嗎？”

所以為了雪恥，我花時間調(diào)查了Python的歷史。我看到了Python中許多功能的來源和Python的設計理念，看到了一門編程語言的演化歷史，看到了Python與開源運動的奇妙聯(lián)系。從Python的歷史中，我們可以一窺開源開發(fā)的理念和成就。

這也可以作為我寫的Python快速教程的序篇。

起源

Python的作者，Guido von Rossum，確實是荷蘭人。1982年，Guido從阿姆斯特丹大學獲得了數(shù)學和計算機碩士學位。然而，盡管他算得上是一位數(shù)學家，但他更加享受計算機帶來的樂趣。用他的話說，盡管擁有數(shù)學和計算機雙料資質(zhì)，他總趨向于做計算機相關(guān)的工作，并熱衷于做任何和編程相關(guān)的活兒。

在那個時候，Guido接觸并使用過諸如Pascal、C、 Fortran等語言。這些語言的基本設計原則是讓機器能更快運行。在80年代，雖然IBM和蘋果已經(jīng)掀起了個人電腦浪潮，但這些個人電腦的配置很低。比如早期的Macintosh，只有8MHz的CPU主頻和128KB的RAM，一個大的數(shù)組就能占滿內(nèi)存。所有的編譯器的核心是做優(yōu)化，以便讓程序能夠運行。為了增進效率，語言也迫使程序員像計算機一樣思考，以便能寫出更符合機器口味的程序。在那個時代，程序員恨不得用手榨取計算機每一寸的能力。有人甚至認為C語言的指針是在浪費內(nèi)存。至于動態(tài)類型，內(nèi)存自動管理，面向?qū)ο蟆?別想了，那會讓你的電腦陷入癱瘓。

這種編程方式讓Guido感到苦惱。Guido知道如何用C語言寫出一個功能，但整個編寫過程需要耗費大量的時間，即使他已經(jīng)準確的知道了如何實現(xiàn)。他的另一個選擇是shell。Bourne Shell作為UNIX系統(tǒng)的解釋器已經(jīng)長期存在。UNIX的管理員們常常用shell去寫一些簡單的腳本，以進行一些系統(tǒng)維護的工作，比如定期備份、文件系統(tǒng)管理等等。shell可以像膠水一樣，將UNIX下的許多功能連接在一起。許多C語言下上百行的程序，在shell下只用幾行就可以完成。然而，shell的本質(zhì)是調(diào)用命令。它并不是一個真正的語言。比如說，shell沒有數(shù)值型的數(shù)據(jù)類型，加法運算都很復雜?？傊?，shell不能全面的調(diào)動計算機的功能。

Guido希望有一種語言，這種語言能夠像C語言那樣，能夠全面調(diào)用計算機的功能接口，又可以像shell那樣，可以輕松的編程。ABC語言讓Guido看到希望。ABC是由荷蘭的數(shù)學和計算機研究所開發(fā)的。Guido在該研究所工作，并參與到ABC語言的開發(fā)。ABC語言以教學為目的。與當時的大部分語言不同，ABC語言的目標是“讓用戶感覺更好”。ABC語言希望讓語言變得容易閱讀，容易使用，容易記憶，容易學習，并以此來激發(fā)人們學習編程的興趣。比如下面是一段來自Wikipedia的ABC程序，這個程序用于統(tǒng)計文本中出現(xiàn)的詞的總數(shù)：

代碼如下:

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用于定義一個函數(shù)。一個Python程序員應該很容易理解這段程序。ABC語言使用冒號和縮進來表示程序塊。行尾沒有分號。for和if結(jié)構(gòu)中也沒有括號()。賦值采用的是PUT，而不是更常見的等號。這些改動讓ABC程序讀起來像一段文字。

盡管已經(jīng)具備了良好的可讀性和易用性，ABC語言最終沒有流行起來。在當時，ABC語言編譯器需要比較高配置的電腦才能運行。而這些電腦的使用者通常精通計算機，他們更多考慮程序的效率，而非它的學習難度。除了硬件上的困難外，ABC語言的設計也存在一些致命的問題：

可拓展性差。ABC語言不是模塊化語言。如果想在ABC語言中增加功能，比如對圖形化的支持，就必須改動很多地方。

不能直接進行IO。ABC語言不能直接操作文件系統(tǒng)。盡管你可以通過諸如文本流的方式導入數(shù)據(jù)，但ABC無法直接讀寫文件。輸入輸出的困難對于計算機語言來說是致命的。你能想像一個打不開車門的跑車么？

過度革新。ABC用自然語言的方式來表達程序的意義，比如上面程序中的HOW TO 。然而對于程序員來說，他們更習慣用function或者define來定義一個函數(shù)。同樣，程序員更習慣用等號來分配變量。盡管ABC語言很特別，但學習難度也很大。

傳播困難。ABC編譯器很大，必須被保存在磁帶上。當時Guido在訪問的時候，就必須有一個大磁帶來給別人安裝ABC編譯器。 這樣，ABC語言就很難快速傳播。

1989年，為了打發(fā)圣誕節(jié)假期，Guido開始寫Python語言的編譯器。Python這個名字，來自Guido所摯愛的電視劇Monty Python's Flying Circus。他希望這個新的叫做Python的語言，能符合他的理想：創(chuàng)造一種C和shell之間，功能全面，易學易用，可拓展的語言。Guido作為一個語言設計愛好者，已經(jīng)有過設計語言的嘗試。這一次，也不過是一次純粹的hacking行為。

一門語言的誕生

1991年，第一個Python編譯器誕生。它是用C語言實現(xiàn)的，并能夠調(diào)用C語言的庫文件。從一出生，Python已經(jīng)具有了：類，函數(shù)，異常處理，包含表和詞典在內(nèi)的核心數(shù)據(jù)類型，以及模塊為基礎(chǔ)的拓展系統(tǒng)。

Python語法很多來自C，但又受到ABC語言的強烈影響。來自ABC語言的一些規(guī)定直到今天還富有爭議，比如強制縮進。但這些語法規(guī)定讓Python容易讀。另一方面，Python聰明的選擇服從一些慣例，特別是C語言的慣例，比如回歸等號賦值。Guido認為，如果“常識”上確立的東西，沒有必要過度糾結(jié)。

Python從一開始就特別在意可拓展性。Python可以在多個層次上拓展。從高層上，你可以直接引入.py文件。在底層，你可以引用C語言的庫。Python程序員可以快速的使用Python寫.py文件作為拓展模塊。但當性能是考慮的重要因素時，Python程序員可以深入底層，寫C程序，編譯為.so文件引入到Python中使用。Python就好像是使用鋼構(gòu)建房一樣，先規(guī)定好大的框架。而程序員可以在此框架下相當自由的拓展或更改。

最初的Python完全由Guido本人開發(fā)。Python得到Guido同事的歡迎。他們迅速的反饋使用意見，并參與到Python的改進。Guido和一些同事構(gòu)成Python的核心團隊。他們將自己大部分的業(yè)余時間用于hack Python。隨后，Python拓展到研究所之外。Python將許多機器層面上的細節(jié)隱藏，交給編譯器處理，并凸顯出邏輯層面的編程思考。Python程序員可以花更多的時間用于思考程序的邏輯，而不是具體的實現(xiàn)細節(jié)。這一特征吸引了廣大的程序員。Python開始流行。

人生苦短，我用python

時勢造英雄

我們不得不暫停我們的Python時間，轉(zhuǎn)而看一看瞬息萬變的計算機行業(yè)。1990年代初，個人計算機開始進入普通家庭。Intel發(fā)布了486處理器，windows發(fā)布window 3.0開始的一系列視窗系統(tǒng)。計算機的性能大大提高。程序員開始關(guān)注計算機的易用性 ，比如圖形化界面。

Windows 3.0

由于計算機性能的提高，軟件的世界也開始隨之改變。硬件足以滿足許多個人電腦的需要。硬件廠商甚至渴望高需求軟件的出現(xiàn)，以帶動硬件的更新?lián)Q代。C++和Java相繼流行。C++和Java提供了面向?qū)ο蟮木幊谭妒?，以及豐富的對象庫。在犧牲了一定的性能的代價下，C++和Java大大提高了程序的產(chǎn)量。語言的易用性被提到一個新的高度。我們還記得，ABC失敗的一個重要原因是硬件的性能限制。從這方面說，Python要比ABC幸運許多。

另一個悄然發(fā)生的改變是Internet。1990年代還是個人電腦的時代，windows和Intel挾PC以令天下，盛極一時。盡管Internet為主體的信息革命尚未到來，但許多程序員以及資深計算機用戶已經(jīng)在頻繁使用Internet進行交流，比如使用email和newsgroup。Internet讓信息交流成本大大下降。一種新的軟件開發(fā)模式開始流行：開源。程序員利用業(yè)余時間進行軟件開發(fā)，并開放源代碼。1991年，Linus在comp.os.minix新聞組上發(fā)布了Linux內(nèi)核源代碼，吸引大批hacker的加入。Linux和GNU相互合作，最終構(gòu)成了一個充滿活力的開源平臺。

硬件性能不是瓶頸，Python又容易使用，所以許多人開始轉(zhuǎn)向Python。Guido維護了一個maillist，Python用戶就通過郵件進行交流。Python用戶來自許多領(lǐng)域，有不同的背景，對Python也有不同的需求。Python相當?shù)拈_放，又容易拓展，所以當用戶不滿足于現(xiàn)有功能，很容易對Python進行拓展或改造。隨后，這些用戶將改動發(fā)給Guido，并由Guido決定是否將新的特征加入到Python或者標準庫中。如果代碼能被納入Python自身或者標準庫，這將極大的榮譽。由于Guido至高無上的決定權(quán)，他因此被稱為“終身的仁慈獨裁者”。

Python被稱為“Battery Included”，是說它以及其標準庫的功能強大。這些是整個社區(qū)的貢獻。Python的開發(fā)者來自不同領(lǐng)域，他們將不同領(lǐng)域的優(yōu)點帶給Python。比如Python標準庫中的正則表達是參考Perl，而lambda, map, filter, reduce等函數(shù)參考了Lisp。Python本身的一些功能以及大部分的標準庫來自于社區(qū)。Python的社區(qū)不斷擴大，進而擁有了自己的newsgroup，網(wǎng)站，以及基金。從Python 2.0開始，Python也從maillist的開發(fā)方式，轉(zhuǎn)為完全開源的開發(fā)方式。社區(qū)氣氛已經(jīng)形成，工作被整個社區(qū)分擔，Python也獲得了更加高速的發(fā)展。

到今天，Python的框架已經(jīng)確立。Python語言以對象為核心組織代碼，支持多種編程范式，采用動態(tài)類型，自動進行內(nèi)存回收。Python支持解釋運行，并能調(diào)用C庫進行拓展。Python有強大的標準庫。由于標準庫的體系已經(jīng)穩(wěn)定，所以Python的生態(tài)系統(tǒng)開始拓展到第三方包。這些包，如Django、web.py、wxpython、numpy、matplotlib、PIL，將Python升級成了物種豐富的熱帶雨林。

啟示錄

Python崇尚優(yōu)美、清晰、簡單，是一個優(yōu)秀并廣泛使用的語言。Python在TIOBE排行榜中排行第八，它是Google的第三大開發(fā)語言，Dropbox的基礎(chǔ)語言，豆瓣的服務器語言。Python的發(fā)展史可以作為一個代表，帶給我許多啟示。

在Python的開發(fā)過程中，社區(qū)起到了重要的作用。Guido自認為自己不是全能型的程序員，所以他只負責制訂框架。如果問題太復雜，他會選擇繞過去，也就是cut the corner。這些問題最終由社區(qū)中的其他人解決。社區(qū)中的人才是異常豐富的，就連創(chuàng)建網(wǎng)站，籌集基金這樣與開發(fā)稍遠的事情，也有人樂意于處理。如今的項目開發(fā)越來越復雜，越來越龐大，合作以及開放的心態(tài)成為項目最終成功的關(guān)鍵。

Python從其他語言中學到了很多，無論是已經(jīng)進入歷史的ABC，還是依然在使用的C和Perl，以及許多沒有列出的其他語言?？梢哉f，Python的成功代表了它所有借鑒的語言的成功。同樣，Ruby借鑒了Python，它的成功也代表了Python某些方面的成功。每個語言都是混合體，都有它優(yōu)秀的地方，但也有各種各樣的缺陷。同時，一個語言“好與不好”的評判，往往受制于平臺、硬件、時代等等外部原因。程序員經(jīng)歷過許多語言之爭。其實，以開放的心態(tài)來接受各個語言，說不定哪一天，程序員也可以如Guido那樣，混合出自己的語言。

無論Python未來的命運如何，Python的歷史已經(jīng)是本很有趣的小說。

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