冒號(hào)課堂
第五課 語(yǔ)言小談（3）
5.3動(dòng)態(tài)語(yǔ)言——披著彩衣飛舞的腳本語(yǔ)言
故凡天下之理，欲向動(dòng)上求靜，靜上求動(dòng) ——《蔡牧堂·發(fā)微論》
關(guān)鍵詞： 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言,靜態(tài)語(yǔ)言,腳本語(yǔ)言
摘要： 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言簡(jiǎn)談
！預(yù)覽
· 程序是為終端用戶服務(wù)的，而腳本是為程序員服務(wù)的
· 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言秉承的一個(gè)理念是：優(yōu)化人的時(shí)間而不是機(jī)器的時(shí)間
· 待靜態(tài)語(yǔ)言披盔戴甲、備馬抬槍之際，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言已衣袂飄飄，長(zhǎng)劍出手了
· 當(dāng)腳本語(yǔ)言披上動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的彩衣，昔日不起眼的毛毛蟲(chóng)便羽化成碟，開(kāi)始飄舞在眾人追逐的目光之中
？提問(wèn)
· 腳本與程序的區(qū)別是什么？
· 腳本語(yǔ)言有什么特點(diǎn)？為什么適合作粘合語(yǔ)言？
· 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言有什么特點(diǎn)？它與腳本語(yǔ)言究竟有什么分別？
· 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言也能用于大型應(yīng)用開(kāi)發(fā)嗎？
· 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言會(huì)最終取代靜態(tài)語(yǔ)言嗎？
：講解
嘆號(hào)急不可耐地問(wèn)：“現(xiàn)在可以談動(dòng)態(tài)語(yǔ)言了吧？”
冒號(hào)感言：“曾幾何時(shí)，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言還只是陪太子讀書(shū)的角色，那時(shí)候它們的名字是‘腳本語(yǔ)言’。近來(lái)卻迅速崛起，儼然有與靜態(tài)語(yǔ)言分庭抗禮之勢(shì)。”
問(wèn)號(hào)忍不住問(wèn)道：“動(dòng)態(tài)語(yǔ)言與腳本語(yǔ)言是一回事嗎？”
“相比動(dòng)態(tài)語(yǔ)言定義上的模糊，腳本語(yǔ)言的概念還是比較明確的。”冒號(hào)回避直接給出答案，“腳本（script）的提法，是為了區(qū)別于一般的程序（program）。Perl的發(fā)明者Larry Wall不愧為語(yǔ)言學(xué)家，對(duì)此有一個(gè)精彩的說(shuō)法：‘A script is what you give the actors, a program is what you give the audience’。直譯為：腳本是給演員看的，節(jié)目是給觀眾看的。此言妙在一語(yǔ)雙關(guān)——program兼有‘節(jié)目’和‘程序’的意思。”
句號(hào)領(lǐng)會(huì)其意：“這里的演員指的是程序員，觀眾指的是用戶。換言之，程序是為終端用戶服務(wù)的，而腳本是為程序員服務(wù)的。”
“正解！”冒號(hào)肯定道，“腳本最常見(jiàn)的形式是殼腳本（shell script），在非Unix類的操作系統(tǒng)中也稱為批處理文件（batch file）。”
“批處理文件倒是很熟悉，殼腳本聽(tīng)起來(lái)就怪怪的。”逗號(hào)嘀咕著。
“那是因?yàn)槟阍?/span>Windows的世界里長(zhǎng)大，聽(tīng)不慣Unix的方言。”冒號(hào)一語(yǔ)道破緣由，“操作系統(tǒng)的內(nèi)核稱為核（kernel），出于安全考慮不便直接與用戶交互，因此裹上一層殼（shell），即人們常說(shuō)的命令行解釋器（command line interpreter）。殼腳本是在殼上運(yùn)行的腳本，擴(kuò)展了命令行下可執(zhí)行的命令。它最初主要是內(nèi)建（built-in）命令的組合，用于系統(tǒng)程序的調(diào)度，是系統(tǒng)管理員的必備武器。其后，殼腳本也發(fā)展到用于應(yīng)用程序的調(diào)度、連接、調(diào)試等，成為粘合（glue）語(yǔ)言。”
逗號(hào)不禁有些疑問(wèn)：“難道一般的程序語(yǔ)言如C之類的不能作此用嗎？”
引號(hào)回應(yīng)道：“這些語(yǔ)言通常需要‘編寫(xiě)－編譯－鏈接－運(yùn)行’的循環(huán)過(guò)程，十分繁瑣。腳本語(yǔ)言編寫(xiě)后即可運(yùn)行，快捷方便得多。”
冒號(hào)點(diǎn)點(diǎn)頭：“不錯(cuò)，既然腳本主要用于整合其他程序，本身并不占用太多的資源，同時(shí)邏輯也不太復(fù)雜，因此腳本語(yǔ)言注重簡(jiǎn)潔、實(shí)用，語(yǔ)法要求不那么嚴(yán)格，性能上的要求也不高。除殼腳本外，還有一些專用于文本處理（text processing）的語(yǔ)言或工具如AWK、sed和grep等，多用于讀寫(xiě)配置文件和日志文件、過(guò)濾處理各種程序的輸入和輸出，對(duì)于整合各種程序也非常實(shí)用。隨著對(duì)腳本語(yǔ)言需求的增長(zhǎng)，其局限性日益突出，以Perl為代表的高級(jí)腳本語(yǔ)言便應(yīng)運(yùn)而生了。Perl在殼腳本、AWK、sed的基礎(chǔ)上，融合了命令式的C與函數(shù)式的Lisp的特征，漸漸成為最流行的腳本語(yǔ)言之一。”
問(wèn)號(hào)注意到：“JavaScript是瀏覽器端的腳本，來(lái)路似乎有些不同。”
冒號(hào)解釋道：“除了命令行程序外，腳本語(yǔ)言在其他的應(yīng)用程序中也身影頻現(xiàn)，如圖形界面應(yīng)用、多媒體應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。尤其是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，成為滋生和繁榮腳本語(yǔ)言最肥沃的土壤。例如：Perl非常廣泛地用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端的CGI編程；PHP更是專為動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)而設(shè)計(jì)的語(yǔ)言；Ruby雖與Java同歲，但真正開(kāi)始風(fēng)行得益于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用框架Ruby on Rails的成功；至于JavaScript，長(zhǎng)期被邊緣化為網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)人員的語(yǔ)言，是web2.0的新寵AJAX真正將其帶入程序員的視線。”
逗號(hào)有些好奇：“什么時(shí)候腳本語(yǔ)言變成了動(dòng)態(tài)語(yǔ)言呢？”
“盡管動(dòng)態(tài)語(yǔ)言并無(wú)確切的定義，但不是所有的腳本語(yǔ)言都能稱作動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的——比如Bash之類的殼腳本語(yǔ)言（shell script language）；另一方面，也不是所有的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言天生就是為腳本服務(wù)的——比如Lisp[1]。不妨這么理解，腳本語(yǔ)言以語(yǔ)言的實(shí)際用途為標(biāo)志，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言以語(yǔ)言的語(yǔ)法特征為標(biāo)志。”冒號(hào)回答，“單從用途上看，一個(gè)腳本語(yǔ)言如果不再局限于命令行工具和粘合工具，從專用語(yǔ)言發(fā)展為通用語(yǔ)言，并能勝任復(fù)雜的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，或許更有資格歸為動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。”
句號(hào)發(fā)現(xiàn)：“動(dòng)態(tài)語(yǔ)言似乎對(duì)字符處理都特別擅長(zhǎng)。”
冒號(hào)道：“腳本語(yǔ)言與一般程序一個(gè)不同之處是，它一般是面向字符而非數(shù)值的，因?yàn)樽址亲钔ㄓ玫慕涌冢冒l(fā)揮其粘合作用，而數(shù)值運(yùn)算對(duì)性能要求較高，多由核心程序來(lái)完成。動(dòng)態(tài)語(yǔ)言繼承了這個(gè)特點(diǎn)，并且除了正則表達(dá)式（regular expression）外，為字符串、數(shù)組、列表、集合、映射等常用結(jié)構(gòu)提供了豐富簡(jiǎn)潔的運(yùn)算，遠(yuǎn)比靜態(tài)語(yǔ)言依賴于庫(kù)（library）的方便自然得多。”
嘆號(hào)問(wèn)：“我們清楚了腳本語(yǔ)言中‘腳本’的來(lái)歷，那動(dòng)態(tài)語(yǔ)言中‘動(dòng)態(tài)’又體現(xiàn)在何處呢？”
“問(wèn)得好！”冒號(hào)聞言，正中下懷，“再?gòu)?em>用法上看，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言能在運(yùn)行中增加或改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)定義、對(duì)象行為或指令流程等。如果說(shuō)動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)體現(xiàn)在類型上，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)則體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)和功能上。相比而言，靜態(tài)語(yǔ)言雖然也可能實(shí)現(xiàn)同樣的效果，但既不方便也不自然[2]。另外不容忽視的一點(diǎn)是，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言大多是開(kāi)源的，其本身的發(fā)展也更具動(dòng)態(tài)性。”
引號(hào)非常注重理論：“動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的語(yǔ)法特征有那些？”
“動(dòng)態(tài)語(yǔ)言秉承的一個(gè)理念是：優(yōu)化人的時(shí)間而不是機(jī)器的時(shí)間。為提高人的生產(chǎn)率，寧肯犧牲部分的程序性能或者購(gòu)買(mǎi)更高配置的硬件。由于硬件相對(duì)于人件一直在貶值，該理念便有了合理的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。”冒號(hào)講述著，“從語(yǔ)法上看，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言為了更好地粘合來(lái)自不同系統(tǒng)、不同語(yǔ)言的程序，對(duì)類型的要求一般不如靜態(tài)語(yǔ)言那么嚴(yán)格，代碼更加簡(jiǎn)潔自由，故而多為動(dòng)態(tài)類型的和弱類型的，天然支持泛型式編程。當(dāng)然這不是絕對(duì)的，比如Groovy也支持靜態(tài)類型，Scala完全是靜態(tài)類型的，Python一般認(rèn)為是強(qiáng)類型的。大多數(shù)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言支持eval函數(shù)，能動(dòng)態(tài)執(zhí)行任意字符串形式的代碼，并有豐富的反射（reflection）機(jī)制，天然支持元編程。動(dòng)態(tài)語(yǔ)言很多還支持包括高階函數(shù)（high-order function）和閉包（closure）等在內(nèi)的函數(shù)式編程。此外，大多動(dòng)態(tài)語(yǔ)言也支持對(duì)象式編程，如Python、Ruby、Perl 5、PHP 3等。”
句號(hào)補(bǔ)充道：“許多動(dòng)態(tài)語(yǔ)言還支持過(guò)程式編程和并發(fā)式編程，簡(jiǎn)直把主要的編程范式一網(wǎng)打盡了！”
“其實(shí)Python、Ruby和Groovy等還可以進(jìn)行切面式編程，這對(duì)于支持元編程的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)非常自然，因?yàn)榍忻媸骄幊桃话愣际峭ㄟ^(guò)元編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。”冒號(hào)進(jìn)一步指出，“而邏輯式編程語(yǔ)言的代表Prolog，同樣有動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的特征。至于事件驅(qū)動(dòng)式編程嘛，對(duì)支持callback的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)都不是難事。”
引號(hào)高興地看到：“九大編程范式無(wú)一漏網(wǎng)啊！”
嘆號(hào)較為感性：“靜態(tài)語(yǔ)言給人的感覺(jué)是沉穩(wěn)持重，而動(dòng)態(tài)語(yǔ)言則活潑輕快。如果同時(shí)用靜態(tài)語(yǔ)言和動(dòng)態(tài)語(yǔ)言編程，豈不培養(yǎng)出雙重人格？”
“程序員本就是雙重人格的。”冒號(hào)淡淡地說(shuō)，“你總結(jié)得沒(méi)錯(cuò)，兩類語(yǔ)言的風(fēng)格的確大相異趣：待靜態(tài)語(yǔ)言披盔戴甲、備馬抬槍之際，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言已衣袂飄飄，長(zhǎng)劍出手了。不過(guò)，如果是應(yīng)付強(qiáng)敵的長(zhǎng)期大規(guī)模作戰(zhàn)，靜態(tài)語(yǔ)言還是有優(yōu)勢(shì)的。”
引號(hào)聽(tīng)聲辨音：“這意味著動(dòng)態(tài)語(yǔ)言不適用大型應(yīng)用開(kāi)發(fā)嗎？“
“這么說(shuō)未免有些武斷。”冒號(hào)并不同意，“誠(chéng)然，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的語(yǔ)法比較寬松，相對(duì)容易出錯(cuò)。但也有人辯稱，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的代碼量少于相應(yīng)的靜態(tài)語(yǔ)言，bug應(yīng)該更少。有人認(rèn)為動(dòng)態(tài)語(yǔ)言調(diào)試不如靜態(tài)語(yǔ)言方便，有人卻說(shuō)隨著IDE的日益強(qiáng)大，出錯(cuò)幾率和找錯(cuò)成本也在減少。談到運(yùn)行效率，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言雖然多為解釋型語(yǔ)言（interpreted language），但許多也提供了與Java類似的字節(jié)碼編譯（bytecode compilation）甚至JIT編譯(just-in-time compilation)。動(dòng)態(tài)語(yǔ)言在某方面甚至還更勝一籌：譬如一個(gè)類的接口如果發(fā)生變動(dòng)，在靜態(tài)語(yǔ)言中所有該類的子類和一些相關(guān)類都可能需要重新編譯、連接，這在大型應(yīng)用中是非常耗時(shí)的，而動(dòng)態(tài)語(yǔ)言則大可不必，這當(dāng)然不足為奇——在它眼里類結(jié)構(gòu)本來(lái)就是能動(dòng)態(tài)改變的。除此之外，越是大型的程序，越耗費(fèi)人力和時(shí)間成本，客戶需求的變化也越大，因而對(duì)程序的靈活性、適應(yīng)性和開(kāi)發(fā)周期提出了更高的要求。動(dòng)態(tài)語(yǔ)言在這些方面比靜態(tài)語(yǔ)言更有優(yōu)勢(shì)，并且還能作為快速原型（rapid prototyping）開(kāi)發(fā)的工具。”
“快速原型開(kāi)發(fā)？”問(wèn)號(hào)一臉的疑惑。
冒號(hào)簡(jiǎn)作介紹：“這是一種軟件開(kāi)發(fā)的方式。舉例來(lái)說(shuō)，為了快速搭建一個(gè)系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷變化的客戶需要，可以先采用開(kāi)發(fā)效率更高的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。在交付時(shí)再將其轉(zhuǎn)化為編譯型的靜態(tài)語(yǔ)言。如果系統(tǒng)對(duì)性能的要求不高，這種轉(zhuǎn)化至多是局部的。有的干脆一字不易，不僅省了當(dāng)下的時(shí)間，以后維護(hù)起來(lái)也更方便。”
逗號(hào)耍起了貧嘴：“這就叫：替補(bǔ)變成了主力，配角變成了主角，媳婦熬成了婆婆。”
嘆號(hào)開(kāi)始擔(dān)憂起來(lái)：“聽(tīng)您這意思，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言優(yōu)點(diǎn)突出而弱點(diǎn)并不突出，這樣下去靜態(tài)語(yǔ)言還有市場(chǎng)嗎？”
冒號(hào)坦然道：“動(dòng)態(tài)語(yǔ)言小快靈的風(fēng)格的確吸引了越來(lái)越多人的注意，也漸漸走入靜態(tài)語(yǔ)言的世界。Java平臺(tái)和.Net平臺(tái)不僅為Ruby和Python等動(dòng)態(tài)語(yǔ)言鋪設(shè)了跑道，而且為培植諸如Groovy等動(dòng)態(tài)語(yǔ)言提供了土壤。同時(shí)，Java和C#本身也融進(jìn)了越來(lái)越多的動(dòng)態(tài)特征。”
句號(hào)斷言：“靜態(tài)語(yǔ)言這種融合性結(jié)合內(nèi)在的安全性、穩(wěn)定性，以及較高的性能、成熟度和接受度，都決定了它不可能被動(dòng)態(tài)語(yǔ)言完全取代。”
“對(duì)！”冒號(hào)堅(jiān)定地表示贊同，“當(dāng)腳本語(yǔ)言披上動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的彩衣，昔日不起眼的毛毛蟲(chóng)便羽化成碟，開(kāi)始飄舞在眾人追逐的目光之中。但靜態(tài)語(yǔ)言也絕不會(huì)淡出人們的視線，它如矯健的蒼鷹，依然有搏擊長(zhǎng)空的雄力。程序員只要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和開(kāi)放的心態(tài)，既有穩(wěn)如泰山的馬步，又有一躍凌空的飛腿，靜如處子，動(dòng)如脫兔，如履平地般游走于高高的梅花樁上，絕無(wú)跌落之虞。”
一股豪情在眾人心中蕩漾開(kāi)來(lái)。
冒號(hào)看了看時(shí)間，斂起眼中精光，同時(shí)收起話匣：“關(guān)于動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，今天還是先簡(jiǎn)單談到這里吧。”
，插語(yǔ)
[1] Lisp本身以及一些變種如Emacs Lisp、AutoLISP等也能作為腳本語(yǔ)言，但那畢竟不是Lisp語(yǔ)言的初衷。
[2] 一些設(shè)計(jì)模式（如裝飾模式、訪問(wèn)者模式等）就是為了賦予靜態(tài)語(yǔ)言一定的動(dòng)態(tài)特征。
。總結(jié)
- 程序是為終端用戶服務(wù)的，腳本是為程序員服務(wù)的。
- 腳本語(yǔ)言一般是解釋型語(yǔ)言，不需要通過(guò)“編寫(xiě)－編譯－鏈接－運(yùn)行”的循環(huán)圈，便利快捷，加之簡(jiǎn)潔寬松的語(yǔ)法、面向字符的特性以及較強(qiáng)的文本處理能力，尤其適合作為粘合語(yǔ)言，多用于系統(tǒng)管理和集成。
- 腳本語(yǔ)言與動(dòng)態(tài)語(yǔ)言盡管并不完全重合，但更多地還是提法上的區(qū)別。前者強(qiáng)調(diào)作為命令行工具和粘合工具的語(yǔ)言用途，后者強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)的語(yǔ)言特征。當(dāng)腳本語(yǔ)言不再局限于粘合語(yǔ)言，從專用語(yǔ)言發(fā)展為通用語(yǔ)言，并且勝任復(fù)雜的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的時(shí)候，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的提法顯然更加合理。
- 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言能在程序運(yùn)行期間改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)定義、對(duì)象行為或指令流程等，相比靜態(tài)語(yǔ)言在結(jié)構(gòu)和功能上的更具動(dòng)態(tài)性。
- 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言重在優(yōu)化人工時(shí)間而非機(jī)器時(shí)間，因此相比靜態(tài)語(yǔ)言，其開(kāi)發(fā)效率較高，但運(yùn)行效率較低。
- 動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的以下特點(diǎn)決定了它在大型應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的價(jià)值：代碼量較少，從一定程度減輕了維護(hù)難度；不少提供了字節(jié)碼編譯或JIT編譯，彌補(bǔ)了運(yùn)行效率上的不足；一些模塊的結(jié)構(gòu)和功能上的變化不會(huì)導(dǎo)致相關(guān)模塊的重新編譯和連接；具有靈活、適應(yīng)力強(qiáng)和開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)，能快速響應(yīng)客戶需求的變化，并且適合快速原型開(kāi)發(fā)。
- 靜態(tài)語(yǔ)言安全穩(wěn)定、性能優(yōu)越、成熟普及，并且逐漸開(kāi)始吸納動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的一些優(yōu)點(diǎn)，這些都決定了它不可能被后者完全替代。
“”參考
[1] Wikipedia．Dynamic programming language．http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_language
[2] David Ascher．Dynamic Languages—ready for the next challenges, by design．http://www.activestate.com/corporate/publications/ActiveState_Dynamic_Languages.pdf