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Perl 8：次世代的脚本语言

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at 2013-04-01 15:00:00

original http://www.soimort.org/posts/152

引言：Perl的没落与重生

上个月，Parrot项目和Perl 6语言的前开发者chromatic发表了一篇题为Goodnight, Parrot的博文（reddit链接），揭露了Parrot VM项目所面临的窘境和Perl 6社区不为人所知的内幕。

Parrot项目诞生于12年前的今天（2001年4月1日），它源自于Perl之父Larry Wall和Python之父Guido van Rossum的一次头脑风暴式的短暂交谈。在那以后，一个被称作Parrot Virtual Machine的语言虚拟机项目开始了，它成为了后来的Rakudo Perl 6、也就是Perl 6的一个“官方”实现的开发基础。

Perl 6（http://perl6.org/）是一次彻底改进Perl语言（的诸多落后特性）的伟大尝试，它放弃了同旧时代Perl（即Perl 5）的兼容性。遗憾的是，在提出13年后，Perl 6的开发仍然远未完成，随着Parrot项目的进展迟滞，它的正式发布目测遥遥无期。

Parrot VM最大的问题在于，它从一开始设定的目标过于野心勃勃；它不仅仅要为跑Perl 6服务，同时也要成为支持诸多动态语言的通用语言虚拟机。早在2001年的时候，Bradley M. Kuhn曾经在一篇论文中探讨过在Java VM上实现新版本Perl的可能性，指出了可能存在的问题；从那以后，Perl 6开发的方向几乎完全投向了希望渺茫的Parrot VM。然而，12年过去了，Parrot项目的完成度仍然距离最初设定的目标相去甚远。

在Perl 6和Parrot沉寂多年之后，一个关于新脚本语言的proposal被提出了；它吸引了相当一部分Perl社区的开发者：

• 由于Parrot VM项目的不成熟和开发过于缓慢，新的语言实现应当转向更加完善与稳定的平台。而这个平台，正是曾经被Perl开发者忽略的JVM。
• 由于旧版本Perl解释器实现的极端低效导致其饱受垢病，新语言应当更多地得益于静态类型、编译时优化，以及虚拟机的JIT（Just-in-time compilation）。
• 新语言应当放弃同旧Perl的兼容性，正如Perl 6放弃了与Perl 5的兼容性一样；然而，新语言需要放弃得更彻底。
• 在基于上一条，无须考虑同旧Perl兼容性的前提下，新语言应当从旧时代Perl的继任者Python、Ruby那里更加积极地吸取它们的优点。
• 在Perl社区的关键人物Andrey Tang的提议下（正是他使用Haskell完成了第一个实验性的Perl 6实现：Pugs），新语言还应当从Haskell那里吸收尽可能多的函数式特性。

就这样，关于Perl 8.0（由于其相比旧版本Perl 5、Perl 6的巨大变化，特意跳过了7版本号）的开发被正式提上了议事日程。

它将是一门：

• （同旧时代Perl一样）支持命令式编程的脚本语言；
• 函数式语言，更加适合现代软件开发的并行场景（吸收了Haskell的优点）；
• 面对对象语言，“Everything is an object”（吸收了Smalltalk和Ruby的优点）；
• 强、静态类型语言，具备类型推断功能，有利于高效编译优化；
• 以JVM为主要实现平台的语言（放弃对尚不成熟的Parrot VM实现的官方支持）。

在本文中，我将对Perl 8编程中的基础概念作一个简短的入门介绍，旨在让读者对这门全新的脚本语言有一个比较直观的认识。如果想要更深入地了解这门新兴语言，请访问文章末尾的Perl 8官网和下载链接。

Perl 8语言入门

表达式

你将注意到，Perl 8.0比起旧版本的一个重大改进，就是它引入了强大的、原生的REPL（Read-Eval-Print Loop，命令读取-求值-打印循环）支持。在Perl 8中，你将无须再借助perl -d -e 1或Devel::REPL来执行REPL；直接在命令行中输入：

$ perl8

即可进入与python、lua和irb完全类似的交互式REPL模式。

Perl 8允许在REPL中进行直接表达式求值；另一个显著的改进就是，Perl语句的末尾不再需要分号。

例如，在Perl 8的REPL中，你将可以直接对简单的算术表达式进行求值：

1 + 3 * (5 - 2)

81 % 10

3.14 * 2

怎么样，是不是和你所熟悉的其他“现代”脚本语言（Python、Ruby、JavaScript……）很像？你在后面还将看到，Perl 8确实从这些新语言中吸收了许多便利的特性。

值的定义

Perl 8的另外一个重大改进，是它将由一个纯命令式的旧时代Unix脚本语言转型为一个多范式、以函数式编程为主的现代Web开发语言。这是基于现代软件中与日俱增的并行需求应运而生的。它将在高性能Web开发、分布式计算等领域大显身手，不再仅仅是一个用来对付CGI、或者用正则处理几段文本、执行些简单shell任务的胶水语言。

Perl 8中定义变量的语法比起以前更加自然。它使用新引入的var关键字：

var height = 10

正如前面所说，Perl 8是一个支持函数范式的编程语言。定义一个不变值（immutable value）需要用到val关键字：

val pi = 3.14

通过val定义的值一旦被绑定，无法在运行时被改变；使用var定义的变量则可以使用赋值语句任意改变其值，如同在任何命令式语言中常见的那样：

height += 2

在Perl 8里，用于标准终端输出的print被定义为一个函数；你必须把表达式放在一对圆括号()中：

print(h * pi)

Perl 8中使用C/C++风格的注释，支持注释块和行内注释。这使得多行注释变得更加容易：

/*
    这是一段注释。
*/
print(h * pi) // 行内注释

你同样可以发现，Perl 8从C那里吸收了更多更丰富的运算符，这使得它在保持函数式特性的同时，也同样适合硬件底层的开发。例如，我们有位操作符：

3 & 2 // 按位与
1 | 2 // 按位或
1 ^ 2 // 按位异或
1 << 2 // 左移
-24 >> 2 // 右移（保留符号）
-14 >>> 2 // 右移（零填补）

if else控制结构

在Perl 8中，if (cond) else控制结构的判断条件必须是一个Boolean表达式。

这里是一些最基本的关系运算符，由它们构成的表达式求值结果均为Boolean类型：

1 > 2 // 大于
1 < 2 // 小于
1 == 2 // 等于
1 >= 2 // 大于或等于
1 != 2 // 不等于
1 <= 2 // 小于或等于

由于Perl 8是一门函数式语言，所以，if else控制结构同样返回一个值：

if (1 > 2) 4 else 5

val try1 = if (1 == 2) 8 else 9

val isBook = 6 >= 3
val price = 16
val vol = 10
val sale = if (isBook) price * vol else price / vol

如果你想要在判断条件中连接多个Boolean表达式：逻辑算符&&、||和!仍然如同你所熟悉的那样，没有变化：

val isBook = 6 >= 3
val price = 16
val vol = 10
val sale = if (((isBook) && (price > 5)) || (vol > 30)) price else price / vol
sale

while控制结构

前面已经提到过，Perl 8是一个多范式语言，因此，它仍然支持命令式编程中司空见惯的循环体结构。

while (cond) block/exp控制结构允许你重复一段代码块或一个表达式，直到某个判断条件为真。

var total = 18
while (total < 17) total += 3

寻找最大公约数的算法：

// 寻找最大公约数
var x = 36
var y = 99
while (x != 0) {
    val temp = x
    x = y % x
    y = temp
}
println("gcd is", y)

for控制结构

for (range) block/exp控制结构允许你针对某个范围内的所有值，或某个迭代器的全部可能取值，重复执行一段代码。

for (i <- 1 to 4) println("hi five")

i的取值将从1遍历到4。如果不需要包含进4，可以使用until关键字：

for (i <- 1 until 4) println("hi five")

Perl 8的for循环提供了一种优雅的方式来控制多个变量的范围遍历，只需用分号分隔即可：

for (i <- 1 until 4; j <- 1 to 3) println(i, j)

实际上，for循环可以遍历任何允许迭代器访问的数据类型。例如，字符串：

for (c <- "hello") println(c)

基础数据类型

Perl 8支持的原生数据类型比以前更加丰富。它将包含如下基础数据类型：

• Byte: 8位有符号整型
• Short: 16位有符号整型
• Int: 32位有符号整型
• Long: 64位有符号整型
• Float: 32位IEEE754单精度浮点数
• Double: 64位IEEE754双精度浮点数
• Char：16位Unicode字符
• String：Unicode字符串
• Boolean：true或false

整数

Perl 8支持四种整数类型：Int，Long，Short和Byte。你可以使用不同基数表示的字面量，包括十进制、十六进制和八进制。

十进制数：所有以非0字符打头的字面量：

17

十六进制数：以0x或0X打头：

0xFF

八进制数：以0打头：

0777

在默认情况下，它们将被视作是Int类型。你可以使用l或L字符作为后缀强制赋予它们Long类型：

0XFAF1L

当然，你也可以在声明值的时候显式指定其类型（当然这不是必需的，因为Perl 8支持类型推断）：

val abyte: Byte = 27

val ashort: Short = 1024

浮点数

浮点数是包含小数点的字面量：

0.618

它们可以使用E或e的科学计数法表示：

val pi = 0.31416e1

在默认情况下，它们将被视作是Double类型。你可以使用f或F字符作为后缀强制赋予它们Float类型。

val pi = 3.14f

字符

字符（Char）可以是任意Unicode字符，使用单引号指定：

val chr = 'A'

同样，你也可以通过八进制或Unicode表示法来表示字符：

val chr = '\101'

val chr = '\\u0041'

字符串

你大概已经猜到了，字符串仍然使用双引号指定：

val hello = "hello, world"

如我们前面提到的那样，Perl 8从Python和Ruby那里吸收了许多东西，其中就包括用来指定任意字符串的三重引号"""：

print("""Welcome to Perl 8!
Click 'About' for more information.""")

布尔量

布尔量（Boolean）只有两种取值：true或false。

函数

作为一门函数式语言，Perl 8的最大亮点在于全新的函数定义方式。它吸收了Python/Ruby中的def关键字：

def max(x: Int, y: Int): Int = {
    if (x > y) x
    else y
}

对已定义的函数进行求值：

max(6, 7)

自然，递归函数定义是允许的：

def gcd(x: Long, y: Long): Long =
    if (y == 0) x else gcd(y, x % y)

作为一门函数式语言，Perl 8会对尾递归进行必要的优化。

对象

从旧时代走过来的Perl程序员也许会惊讶于Perl 8的另一项重大改进：它那对于面向对象编程的高度支持。事实上，在Perl 8里，一切均是对象（“Everything is an object”）；这是它从Smalltalk和Ruby这样的语言里吸收来的另一项先进特性。

这里是如何定义一个类的例子：

class Point {
    var x = 0
    var y = 0
}

通过new关键字来创建类的实例：

val p = new Point

可以直接访问和修改类的成员：

p.x = 3
p.y = 4
print(p.x, p.y)

对于类成员变量的初始化，Perl 8提供了更加强大和灵活的语法糖：

class Point(ix: Int, iy: Int) {
    var x = ix
    var y = iy
}

val p = new Point(3, 4)

当然，你还可以定义类的成员函数：

class Point (ix: Int, iy: Int) {
    var x = ix
    var y = iy
    def vectorAdd(newpt: Point): Point = {
        new Point(x + newpt.x, y + newpt.y)
    }
}

val p1 = new Point(3, 4)
val p2 = new Point(7, 2)
val p3 = p1.vectorAdd(p2)
print(p3.x, p3.y)

Perl 8甚至还支持运算符的重载！

class Point(ix: Int, iy: Int) {
    var x = ix
    var y = iy
    def +(newpt: Point): Point = {
        new Point(x + newpt.x, y + newpt.y)
    }
    def -(newpt: Point): Point = {
        new Point(x - newpt.x, y - newpt.y)
    }
    override def toString = "Point(" + x + ", " + y + ")"
}

val p1 = new Point(3, 4)
val p2 = new Point(7, 2)
val p3 = new Point(-2, 2)
val p4 = p1 + p2 - p3
print(p4.x, p4.y)

你也许会质疑

p1 + p2 - p3

这种写法的合法性。事实上，如果写成

p1.+(p2.-(p3))

当然更加接近面向对象的思维方式（向Point对象的+和-方法传递参数）。而这种省略了括号和圆点的写法，正显示了Perl 8语法糖的强大之处！

从这里你可以看到，Perl 8非常适合用来创造DSL（Domain-Specific Language，领域特定语言）。

模式匹配

作为一门函数式语言，Perl 8提供了与Haskell同样强大的模式匹配语法：

def decode(n: Int) {
    n match {
        case 1 => println("One")
        case 2 => println("Two")
        case 5 => println("Five")
        case _ => println("Error")
    }
}

另一种更加精简的写法是：（又一个Perl 8提供的语法糖！）

def decode(n: Int) {
    println(n match {
        case 1 => "One"
        case 2 => "Two"
        case 5 => "Five"
        case _ => "Error"
        }
    )
}

结语：Perl 8——Perl的未来！

通过以上简短的、不完全的介绍，相信你已经领略到了Perl 8作为一门多范式语言的优雅与强大之处。它摒弃了旧时代Perl 5的诸多弱点，在Perl 6失败的基础上总结了社区的经验教训，吸取了它的后辈Python和Ruby的优秀之处，师法Haskell的函数式精髓，作为一门全新的次世代语言得到了重生。

Perl 8，将会是属于未来的脚本语言。如果你对这门新兴的语言感兴趣，请访问Perl 8的官网获取更多信息（以及下载Perl 8）：

• Perl 8: http://perl8.org/
• Perl 8 FAQ: http://perl8.org/faq
• Perl 8 下载: http://perl8.org/downloads

最后，一个好消息是，Perl 8项目已经正式申请参加今年的Google Summer of Code 2013拉！欲知详情，请点击：http://perl8.org/gsoc2013