精翻《Go 编程语言：为什么所有类 C 语言都很糟糕，除了它》

1. 表达能力

我想要一门足够高级的语言，它让我能够实际表达我的想法和算法，而不是浪费时间和屏幕空间在繁琐的管理任务或80%都是样板代码的模式上。表达能力的最重要元素列在以下部分。一个好的测试是编写一个解析器。如果生成的代码与解析的构造有很多相似之处，那这就是正确的方向。（示例：Perl 6语法）

2. 简单性

我想要一门优雅而简单的语言。只有少数几个概念可以表达所有的可能性。正交性是其关键。简单性也使语言更易于学习。应为相似目的重复使用语法结构，并允许用户代码与这些结构交互，以便它们能够创造附加价值。此外，不要强迫用户使用复杂的结构。提供类、单元测试框架或文档注释没有错，但如果用户不想使用它们，就应保持它们不在视线内。理想情况下，做到“程序员想做什么，语言就能做什么”（DWIM）。

3. 平等权利

如果内置的关联数组算法对我的特定数据集效率不高，我希望能够创建一个替代实现，并像使用内置的那样使用它。语言不应有特权。因此，运算符应允许重载。哦，我在Python中做了什么魔法啊……此外，内置的数据类型应该能够在语言的对象语法中使用。所有这些都不必是动态的，大多数可以是静态评估的语法糖。（示例：Perl的原型子程序、Python的运算符重载）

4. 元编程

元编程有两个方面。一方面是模板和/或泛型，它们太有用了，不能没有。即使是C语言也有一些模仿这一概念的邪恶黑客：预处理器。每个人都需要这个。另一方面是编译时执行代码生成代码，比如Lisp的宏或Perl的源代码过滤器。如果这允许创建新的语言结构或领域特定的语言，则可以获得额外加分。

5. 效率与可预测性

如果一门语言的目标是系统编程，它必须相当高效，并且其复杂性必须是可预测的。我必须能够直观地估计某一操作的时间和内存需求的大致量级。内核语言功能必须经过良好的优化。库可以提供更高层次的构造，提高编码效率，但降低运行时效率。对象系统不应需要昂贵的运行时支持（无论是时间还是内存），应尽可能进行静态优化。 理想情况下，用几千字节的代码和几百字节的内存编写一个有用的控制应用程序应该是可能的。当然，效率和功能通常是一个权衡的两端，所以语言可以让我选择。

6. 可用性

归根结底，语言必须可用。抛开所有理想，最重要的是它必须解决实际问题。一点点的实用主义没有坏处。语言应该与其他语言足够接近，以便你可以用熟悉的术语进行思考。如果你偏离太多，那必须值得。要遵循“最小惊讶原则”！

7. 模块库与包管理器

我希望所有我已经习惯的脚本语言中的便利功能内置或成为标准库的一部分。拥有一个公共的包存储库和一个像样的可移植包管理器则更好。典型的包应包括互联网协议、常见语法的解析、GUI、加密、常见的数学算法、数据处理等。（示例：Perl 5的CPAN）

8. 数据结构

我想要哈希表！没有将关联数组作为集成数据类型的语言简直是个笑话。面向对象（或其他方便的封装方法）也是必须的，显然。布尔类型很不错，但更重要的是对任何数据类型在布尔上下文中的合理解释。如果标准库中包含各种高级数据结构，如树、列表、集合等，尤其是跳跃表，那就更好了。 字符串应是面向对象的，即相同的操作（例如，len()）应同时适用于字符串变量、数组或模拟数组的对象。如果所有的原始数据类型都使用相同的对象语法，那就再好不过了。你不必像Ruby那样极端，只需要将其作为语法糖就行。（示例：Python及其标准库）

9. 控制结构

听起来显而易见，但要有像样的循环构造，允许一次从多个嵌套层中跳出。彻底消除goto，真的。最后一次我需要它是在……好吧，我承认，上周我还在用它，我在做Retro-Show-Programming（复古编程）时用到了Commodore C64。这不算数。所以消灭goto，但请给我foreach。除此之外需求不大。异常机制也许是个例外，但请不要用它来解决每个问题。 我从未使用过JavaScript的with语句，虽然这在某种程度上是个好主意，但我猜这是“少即是多”的典型案例。（示例：所有脚本语言在这里都做得不错） 实际上，有一件事我还没见过。在最近的许多循环中，循环入口和条件测试/循环出口并不是相邻的。如果有一种方法可以表达一个从中间开始的循环，那将非常酷。否则你将不得不重复循环的一部分。有点像Duff设备，只是它不是为了优化，而是为了减少代码的冗余。

10. 表达式语法

许多人回避它，但三元运算符?:是个好主意，如果使用得当的话。Python的foo if bar else baz更冗长，但也还可以。然而，大多数动态语言凭借其布尔运算符AND和OR不仅仅返回true或false，而是返回被视为真的实际值。想象一下：value = cmdline_option || "default"，这需要对所有数据类型有合理的布尔解释。

11. 表达式的函数特性

如果我想写Lisp，我会去写。但没有什么比map()更好的了。闭包和匿名函数（lambda表达式）是杀手级功能。也许有点复杂，但诸如any()和all()这样的超运算符（Perl 6称其为“超操作符”）非常棒，并且提供了隐式并行化的机会。欢迎来到新千年，或者至少是上世纪90年代。

12. 对象

有许多不同的面向对象模型，但最低要求是封装和多态性。还应存在某种组合类的方法，例如继承或混入。接口应该存在，或者用多重继承代替。重载很重要，至少应该有默认参数。既然提到了参数，那么命名参数也非常酷。

13. 并发

我用这个词来宽泛地描述并行计算。生成器和协程也适合这种范畴。重点不是必须内置多线程，而是方便多个代码片段同时工作。它们不需要真正同时执行，但应该可以同时处理数据集的不同部分。将应用程序结构化为事件处理应该很容易。如果能支持真正的多进程，那就更好了。（示例：Perl5的POE、Python的生成器）

14. 字符串和Unicode

现在已经是2011年了，我们只需要Unicode。所以请提供一种安全的字符串类型和全程Unicode支持，没有例外。我已经受够了隐式转换造成的双重编码等问题，或者手动转换却没有语言支持。我更喜欢UTF-8。谁在乎字符串的常数时间索引呢？如果有这种特殊需求，请用字符数组。正则表达式应该用于常见情况，并应成为常规字符串API的一部分。

15. 低级接口

在某个时候，你会想手动操作一些位。尤其是在针对微控制器或嵌入式ARM内核时，应该有一种方法能够深入到硬件层面。理想情况下，用这门语言编写操作系统内核是可能的，完全不需要汇编代码（除非是无法通过其他方式实现的平台启动代码）。

当我第一次读到谷歌发布的新编程语言时，我有些怀疑，并没有理会这个消息。毕竟，下一个“伟大的新语言”总是在路上。它们中的一些经历了短暂的热潮，但随后逐渐消失，其他一些则一直处于不为人知的状态，或者还需要几年时间才能准备好面向公众。

一段时间后，我再次遇到了它。这次，我仔细看了一下。我最初没有注意到的一点是：该语言的发明者之一是Ken Thompson，他因Unix和Plan9而闻名，并且间接参与了C语言的设计。如果一门新语言是由那些曾在大型机时代战壕中服役过的人设计的，那么可能它有些特别之处。

那么Go到底能做什么，是Perl、Python和JavaScript无法提供的？它又能做些什么，这些语言曾经做不到的呢？是什么让它与那些失败或有限成功的语言不同？它会在30年后依然存在吗？最重要的是：它能否满足我的需求？

Go的最重要特性在于它的目标受众。它被设计为系统编程语言，因此瞄准的是底层软件，甚至可能是操作系统内核。因此，它可能缺少一些高级构造，因为它们过于复杂，不适合映射到硬件指令上。讽刺的是，大部分方便的特性其实都存在。

接下来你会了解到，这是一门C后裔的语言，所以请准备好你的美国键盘布局以方便访问花括号。但如果你查看一些示例代码，它看起来并不像你想象的那样C风格。括号减少了，几乎看不到分号，变量声明也很少，至少从表面上看是这样。这种语法非常简洁，关键词和控制结构有明显的不同，但仍然可以理解。

对于那些熟悉C/C++的人来说，让我们快速比较一下Go的不同之处：

没有分号！ 没开玩笑！当然，其实还是有分号的，但它们不鼓励使用。它的工作方式类似于JavaScript，有一条简单的规则使解析器在某些行末插入分号。而且这条规则非常简单，因此在源代码处理工具中很容易复制这一规则。正因为如此，它比JavaScript中的分号更不易出错。

接下来是在“纯粹的异端”类别中：Go定义了一个标准的缩进样式和唯一的真括号风格（OTBS）。甚至有一个工具gofmt，可以自动格式化你的源代码。好吧，Java开发者对此很熟悉，只不过他们卡在一些愚蠢的细节上（比如缩进深度为2？真的？！）。Go的源代码格式可以总结如下：

• 使用制表符进行缩进（这样用户可以调整编辑器的设置，以获得自己舒适的水平空白）

• 花括号与它们所属的控制语句在同一行上

• 连续的行末不能以右花括号或标识符结束，也就是说，操作符应出现在旧行的末尾，而不是新行的开头。

第三点是简单的分号插入规则的一个结果。我希望有一种方法能绕过它，因为我更喜欢将组合操作符放在续行的开始位置，以突出正在发生的事情，而不是将其隐藏在许多其他东西之后。

说到花括号，没有不带花括号的if和for循环形式。作为这些简洁代码形式的忠实粉丝，我认为这是个遗憾。代码风格纯粹主义者可能会喜欢这一点。但最终，我对此也不太在意。对于非常短的语句，我仍然可以这样写：

if cur < min { min = cur }

上述观点的一个重要技术原因是这些控制语句不再需要括号。唯一尝试使用不带括号的if语句的是Perl6，而我们都知道Perl的解析器曾经有多复杂（显然，现在依然如此）。所以这实际上是对哪些语法形式是强制性的一个交换。因为大多数情况下你需要花括号，所以这是相当合理的。刚开始阅读时会感到不习惯，因为缺少了那些视觉上的分界符，但一旦适应了，Go代码会比C代码感觉轻松得多。

引入这些特性时，使用了关键字type、func和var。这使得代码的可读性更强，你可以更好地理解其流向。对于更技术性的原因，请继续往下看。

变量总是静态类型的，就像C语言一样。但它们看起来好像不是。如果你省略了类型，类型将从赋值中推断出来。你甚至可以通过使用新的声明和初始化操作符省略声明：

foo := Bar{1,2,3}

这声明了一个名为foo的变量，并为其赋值一个Bar类型的对象，使用对象初始化语法。它与以下代码完全相同：

var foo Bar = Bar{1,2,3}

这并没有引入动态类型，也不允许更改已声明变量的类型，也不会移除声明变量的需求，或者允许你多次声明变量。语义上，这与之前完全相同，但语法上更简洁。它感觉像一种即兴脚本语言，但仍然提供了静态类型的所有优势。

在Go中，变量的类型和函数的返回类型跟在变量名后面。在C中，你很容易犯错，例如：

int* ptr_to_amount, amount; // 一个是指针，另一个是整数
int* ptr1, ptr2; // 嗯……这不是你以为的那样

Go将类型和指针、数组修饰符的顺序颠倒过来，使得代码的可读性更强。单个声明现在只能声明一个类型的变量，因此上面的错误不会发生：

var ptr1, ptr2, ptr_to_amount *int
var amount int

考虑到前面提到的自动类型推断功能，这样做更有意义。

仍然存在指针，但它们现在只是作为简单的引用类型使用。所有对象都是值类型，因此赋值会复制整个对象。指针提供了引用语义，这在Java中是默认的。但是，没有指针算术。你必须明确表示数组访问，从而避免了大量与安全相关的问题。是的，没错，我们确实有边界检查！

因此，指针不再是算法的内核部分。它们仅用于指定引用与值语义的差异。由于指针没有特殊的解引用成员访问器，foo.Bar()在指针和值中都能正常工作。

前一点提到的内容在你能够安全地传递指针并获取每个值的地址时意义重大，比如在C和C++中你无法做到的情况。

你可以做到这一点，因为内存管理是由垃圾回收器处理的。终于有了！与boehm-gc这样的外部垃圾回收器相比，集成垃圾回收器的好处在于你可以安全地传递局部变量的指针，甚至获取临时值的地址，而这都可以正常工作！万岁！

对于那些不了解垃圾回收研究进展的人，你可能会对GC不仅仅因为它能避免使用malloc/free时的诸多错误而感到兴趣。一个合适的垃圾回收器实际上可能比手动内存管理更快，因为它可以将记账推迟到有时间的时候，并通过重用未使用的对象完全避免记账。一些最先进的GC结合了更高的内存效率和缓存使用率，因为减少了碎片化。现在可不是C64时代了。

Go目前拥有一个相对简单的GC，但更高级的实现正在开发中。在大多数情况下，GC是一个胜利，但确实会带来一定的开销。在少数关键情况下，你可以使用预分配对象的数组。

这不是指大小在运行时确定但随后不再变化的数组，而是指需要使用realloc()的数组。数组始终具有固定大小，这是GNU扩展C的一步倒退。但作为替代，Go提供了切片（slice）。

切片看起来像数组，但实际上它们只是映射到一个固定大小数组的子范围。由于我们有了垃圾回收器，切片可以引用匿名数组。这样你就获得了真正的动态大小数组。Go内置函数提供了调整切片大小和替换底层数组的功能，因此在其基础上编写一个矢量类非常简单。

Go支持反射，即你可以查看任意类型并获取其类型信息、结构、方法等。这与Java和C++的RTTI类似，但在C中并不存在。

常量可以是无类型的，或者更确切地说，无尺寸。一个数值常量可以在任何有效的上下文中使用，并将采用分配的目标数据类型的精度。常量表达式以完全精度计算，然后才转换为目标类型。没有像C中那样的常量尺寸后缀。

Go没有异常。等等——你是认真的吗？这违反了所有关于安全和稳定编程的普遍认知！这难道不是一个巨大的倒退吗？

结果表明并非如此。坦白说，你有多少次真正使用异常来做细粒度的错误检查和处理？大多数时候，它是这样的：

try {
openSomeFile();
doSomeWorkOnTheData();
yadda...
yadda...
yadda...
closeItAgain();
} catch (IOException foo) {
alert("出了问题，但没有时间做适当的错误处理");
}

这是冗长的，增加了一个没有多大好处的缩进级别，也没有解决根本问题——程序员的懒惰。如果你想为每个调用单独处理错误，那么冗长程度会非常糟糕，真的会影响代码的清晰度。

因此，我们可以回到老派的现场错误处理。返回值多年来一直被污名化，但Go有一个很好的现代特性——多返回值。因此，忘记atoi()那种脑残的设计吧，我们有合适的带外信号传递。对于那些在意的人来说这是个好消息，对于那些不在意的人，他们即使在Java中强制处理错误时也不在意。

接着还有panic（恐慌）。它保留给那些“无法继续”的严重错误。比如严重的初始化错误、可能威胁数据完整性或计算准确性的情况，即不可恢复的错误，简而言之。语言运行时也可能引发panic，比如数组越界时。

当然，这将我们带回资源清理的问题。为此，Go提供了defer语句，它非常优雅，将错误处理放在最合适的地方，问题发生的现场：

handle, err := openSomeFile()
if err != nil { return nil, err }
defer closeSomeFile(handle)

return happilyDoWork()

defer几乎像Java中的finally子句，但它看起来像是修饰函数调用。它确保closeSomeFile无论函数以何种方式退出都能被调用。作为一个副作用，成功时你可以跳过关闭操作。减少了代码重复，简洁且可见的错误处理。允许使用多个defer，并以LIFO顺序正确调用。

对于那些希望在panic后继续执行的情况，可以使用recover。结合使用panic和recover可以（滥用）创建通用异常。由于它们会模糊程序的控制流，官方建议是非致命的panic不应跨越包边界传播。对于错误处理没有完美的解决方案，因此你可以根据任务的复杂程度选择合适的解决方案。

Go只保留了for循环，并且通过range关键字可以让它表现得像foreach循环。考虑到while循环始终是for循环的一个特例，并且语法更加简洁（如前所述），我对此没有意见。更好的是：你可以在嵌套循环上设置标签，并使用它们打破多个层次的循环。终于有了！

而且，你仍然可以通过goto自找麻烦。好吧，实际上没那么糟糕，因为许多更危险的事情是被禁止的。但那些喜欢为了简化代码而稍微投机取巧的人仍然可以这样做。

所有这些功能的开销很小。虽然有一些瑕疵（稍后会讨论），但总体来说相对于C来说是一个很大的进步。仅凭这一点，就足以让很多人高兴地编写无对象的程序代码了。

Go的真正优势在于那些无法映射到C、C++或任何其他语言的特性。正是这些让Go大放异彩：

type Handle int64

func (this Handle) String() string {
return "这是一个无法用字符串表示的句柄对象。"
}

var global Handle

type Stringer interface {
String() string
}

type ReadWriter struct {
*bufio.Reader
*bufio.Writer
}

没有系统是完美的。Go也有一些缺点，以下是我到目前为止遇到的一些问题：

type Arithmetic interface {
Add(other int) Arithmetic
}