設計一款編程語言有多難？Ruby 創始人揭秘

最近，Ruby編程語言的創始人兼主設計師、云平臺即服務公司Heroku的Ruby首席架構師松本行弘在一次演講中表示，由松本行弘領導的Ruby社區對該編程語言的發展進行了深入思考。此次30分鐘的演講中還提到了該編程語言即將迎來激動人心的新發展。

松本表示：“在過去的四五年間，我一直在談論Ruby 3的未來。也許很多人已經厭倦了這種老生常談。但是今年Ruby 3真的要來了，今年12月25日圣誕節Ruby 3將正式發布。”在圣誕節當天發布Ruby語言升級是該語言的一項傳統。

“如果一切順利的話，我們將于12月正式發布Ruby 3，除非出現非常糟糕的意外。”

設計師的困境

來自世界各地（從印度到印度尼西亞，從巴西到柏林）的數百名觀眾觀看了松本的直播，很多人發表了熱情洋溢的評論。他們聚集在一起觀看為Ruby的發展付出了25年心血的松本的演講。據說，Ruby 3本來計劃于東京奧運會的前夕推出，但由于奧運會被推遲到2021年，因此核心開發人員懷疑Ruby 3是否也應該推遲一年。

“但是經過一番討論，我們決定于今年發布Ruby 3，因為作為開源社區，我們必須向前邁進。我們必須不斷前進，開源社區通常不能停止發展，否則，就會面臨死亡……”。

松本深刻地描述了所有語言設計師所面臨的困境。“每個人都喜歡新事物，因此，作為程序員和工程師，我也喜歡新事物。此外，我非常喜歡語言，所以我喜歡研究新的編程語言，比如Elixir、Rust、Go等。我為這些語言感到非常興奮。”然而，這也為Ruby語言的變革帶來了壓力。松本說：“Ruby有點年頭了，它于1995年發布。我們只是凡人。我們犯了一些錯誤。因此作為語言設計師，我們希望糾正過去的錯誤。”

但與此同時，“沒有人希望經歷痛苦。”在所有Web應用程序都在使用Ruby現有版本的情況下，強迫開發人員升級有點危險，“沒有人喜歡痛苦。從這個意義上講，Ruby應該是穩定的。這似乎有點矛盾吧？”

“因此，Ruby語言的設計以及語言的計劃很難克服這種矛盾。這種矛盾是我們發自內心的。”

他講述了其他面臨類似困境的編程語言，包括Python、PHP和ECMAScript，并指出這些社區花費了多年的心血才讓大家接受了這些變化。例如Python 3，社區花費了十多年的時間，而PHP 6甚至被取消了。他們在發布之前放棄了重大更改，然后從PHP 5直接跳到了PHP 7。EMCAScript4也被取消了。

松本解釋說，如果不進行更改，人們可能會離開社區。“他們會因為無聊而停止使用Ruby。”但同時他也擔心，如果升級到更高版本帶來的痛苦太多，那么他們可能也會離開社區，因為他們會決定“也許我們的下一個項目應該采用Rust、Go或其他編程語言。”

“因此，設計一種語言很困難，但是無論如何我們都必須向前邁進，以創造未來。”

讓Ruby重振光輝

在演講中，松本還概述了保持兼容性的計劃，同時“加快Rust的速度，提高Ruby程序員的效率。”他確定了三個明確而具體的目標，這些目標代表了即將發布的Ruby 3的特征：快速、并發與正確。

為了加快Ruby的速度，開發團隊將著手改進其JIT編譯器（用于生成原生代碼）。為了實現并發，他們沒有選擇其他語言的解決方案，而是打算嘗試自己的一種方法。Node.js添加了Promise來通知異步操作的完成，而ECSMAScript 7添加了帶有關鍵字async和await的控制機制，但Ruby 3將實現人們期待已久的異步i/o功能“fiber”，作為更好的控制異步線程的方法。”由于在fiber之間切換上下文很快，因此可以提高性能。“

他們認為這種方法能夠提升性能的另一個原因是：它是由Ruby的falcon應用服務器的創建者開發的，松本認為這個項目非常快。但這并不是他們提高性能的唯一方法。他們還實現了“Ractor”（即Ruby Actor），類似于JavaScript提供背后“Web worker”腳本的方式。每個Ractor都可以并行運行，松本解釋說，這利用了現代多核系統中的并行處理。

Ruby的第三個目標是正確性，這個目標指的是提早檢查錯誤，主要由類型分析器負責實現，它將生成Ruby簽名（松本將之類比為TypeScript中描述類型的d.ts文件）。Ruby 3將為其核心庫提供類型簽名，可用于類型檢查，還可以用于增強將來的IDE。

但是它也有其局限性。松本解釋道：“我們不追求類型系統的完整性和合理性，因為Ruby就是Ruby。Ruby基本上是動態類型的，這意味著，即使我們現在有了漸進式類型系統，也無法進行任何完全正確的類型檢查，所以只能放棄。我們不會在語法中添加類型聲明。”

三種新功能

Ruby 3的語法發生了一些變化。松本對三個新特性非常滿意，他表示：“Ruby會越來越好。首先是復雜的模式匹配語法，你不必解構數組和哈希，因為可以編寫模式，非常簡便。”

第二個新功能可以給等號右側的變量賦值。他說，雖然從外觀來看，我們會覺得有點“不自然”，IDE也會有點不適應，因為一般表達式都以變量開頭，即使將值分配給很長的一個代碼塊也是如此。“如果可以反過來，將賦值變成右值運算，那么看起來會很自然，但我們并不建議在所有地方使用。你不必用右值賦值來替換每個賦值操作，但是在某些情況下，這非常方便。”

Ruby 3中的第三個新功能是編號的塊參數，“你不必再給臨時的本地塊參數起名字。”

松本表示：“穩定性很重要”，所以他并沒有表示Ruby 3之后會有任何重大的語法變化。相反，他們將專注于改進Ruby現有的支持工具，例如用于語言服務器協議的Solargraph，用于靜態類型檢查的Sorbet，以及幫助開發人員編寫出符合Ruby規范的代碼的Rubocop 。“這些工具證明，工具越好帶來的用戶體驗就越好。因此，我們必須繼續努力。我認為我們需要更多的工具，然后我們還需要改進這些工具。”松本還希望看到更好的類型檢查工具和格式化工具，或者更好的性能調整和調試工具。此外，對于如何加快Ruby的速度，松本還有一些其他想法，例如在位于虛擬機上方設置另一個輕量級JIT編譯器，比如MIR或DynASM。

更加輕量級的Ruby

最后，在有關Ruby 3的討論中，松本還提到了另一個想法：“雖然這只是一個瘋狂的主意，但我正在考慮建立一個更加輕量級的Ruby子集，這個子集不僅更簡單更嚴格，而且更快或更容易優化。”

這個Ruby子集可以向下兼容，即可以在所有現有已有的Ruby版本中運行（盡管并非所有版本的Ruby都可以在這個輕量級的Ruby中運行）。在解釋其基本原理時，松本展示了一張幻燈片，上面寫著：“這款輕量級的Ruby運行得更快。”他表示：“這只是一個初步的想法。還不是十分明確。我們必須保持兼容性，但是如果我們止步于這個Ruby子集，那么可能會缺乏靈活性，但是應該更容易優化。”

松本還表示：“我有很多瘋狂的想法，我們會逐個嘗試，讓Ruby變得越來越好。”

作者 | DAVID CASSEL

譯者 | 彎月

來源：CSDN