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Raw Blame History

1.1. Go语言创世纪

Go语言最初由Google公司的Robert Griesemer、Ken Thompson和Rob Pike三个大牛于2007年开始设计发明设计新语言的最初的洪荒之力来自于对超级复杂的C++11特性的吹捧报告的鄙视最终的目标是设计网络和多核时代的C语言。到2008年中期语言的大部分特性设计已经完成并开始着手实现编译器和运行时大约在这一年Russ Cox作为主力开发者加入。到了2010年Go语言已经逐步趋于稳定并在9月正式发布Go语言并开源了代码。

Go语言很多时候被描述为“类C语言”或者是“21世纪的C语言”。从各种角度看Go语言确实是从C语言继承了相似的表达式语法、控制流结构、基础数据类型、调用参数传值、指针等诸多编程思想还有彻底继承和发扬了C语言简单直接的暴力编程哲学等。下面是《Go语言圣经》中给出的Go语言的基因图谱我们可以从中看到有那些编程语言对Go语言产生了影响。

首先看基因图谱的左边一支。可以明确看出Go语言的并发特性是由贝尔实验室的Hoare于1978年发布的CSP理论演化而来。其后CSP并发模型在Squeak/NewSqueak和Alef等编程语言中逐步完善并走向实际应用最终这些设计经验被消化并吸收到了Go语言中。业界比较熟悉的Erlang编程语言的并发编程模型也是CSP理论的另一种实现。

再看基因图谱的中间一支。中间一支主要包含了Go语言中面向对象和包特性的演化历程。Go语言中包和接口以及面向对象等特性则继承自Niklaus Wirth所设计的Pascal语言以及其后所的衍生的相关编程语言。其中包的概念、包的导入和声明等语法主要来自于Modula-2编程语言面向对象特性所提供的方法的声明语法等则来自于Oberon编程语言。最终Go语言演化出了自己特有的支持鸭子面向对象模型的隐式接口等诸多特性。

最后是基因图谱的右边一支这是对C语言的致敬。Go语言是对C语言最彻底的一次扬弃不仅仅是语法和C语言有着很多差异最重要的是舍弃了C语言中灵活但是危险的指针运算。而且Go语言还重新设计了C语言中部分不太合理运算符的优先级并在很多细微的地方都做了必要的打磨和改变。当然C语言中少即是多、简单直接的暴力编程哲学则被Go语言更彻底地发扬光大了Go语言居然只有25个关键字sepc语言规范还不到50页))。

Go语言的其它的一些特性零散地来自于其他一些编程语言比如iota语法是从APL语言借鉴词法作用域与嵌套函数等特性来自于Scheme语言和其他很多编程语言。Go语言中也有很多自己发明创新的设计。比如Go语言的切片为轻量级动态数组提供了有效的随机存取的性能这可能会让人联想到链表的底层的共享机制。还有Go语言新发明的defer语句Ken发明也是神来之笔。

来自贝尔实验室特有基因

作为Go语言标志性的并发编程特性则来自于贝尔实验室的Tony Hoare于1978年发表鲜为外界所知的关于并发研究的基础文献顺序通信进程 communicating sequential processes 缩写为CSP。在最初的CSP论文中程序只是一组没有中间共享状态的平行运行的处理过程它们之间使用管道进行通信和控制同步。Tony Hoare的CSP并发模型只是一个用于描述并发性基本概念的描述语言它并不是一个可以编写可执行程序的通用编程语言。

CSP并发模型最经典的实际应用是来自爱立信发明的Erlang编程语言。不过在Erlang将CSP理论作为并发编程模型的同时同样来自贝尔实验室的Rob Pike以及其同事也在不断尝试将CSP并发模型引入当时的新发明的编程语言中。他们第一次尝试引入CSP并发特性的编程语言叫Squeak老鼠的叫声是一个用于提供鼠标和键盘事件处理的编程语言在这个语言中管道是静态创建的。然后是改进版的Newsqueak语言新版老鼠的叫声新提供了类似C语言语句和表达式的语法还有类似Pascal语言的推导语法。Newsqueak是一个带垃圾回收的纯函数式语言它再次针对键盘、鼠标和窗口事件管理。但是在Newsqueak语言中管道已经是动态创建的管道属于第一类值、可以保存到变量中。然后是Alef编程语言Alef也是C语言之父Ritchie比较喜爱的编程语言Alef语言试图将Newsqueak语言改造为系统编程语言但是因为缺少垃圾回收机制而导致并发编程很痛苦这也是继承C语言手工管理内存的代价。在Aelf语言之后还有一个叫Limbo的编程语言地狱的意思这是一个运行在虚拟机中的脚本语言。Limbo语言是Go语言最接近的祖先它和Go语言有着最接近的语法。到设计Go语言时Rob Pike在CSP并发编程模型的实践道路上已经积累了几十年的经验关于Go语言并发编程的特性完全是信手拈来新编程语言的到来也是水到渠成了。

可以从Go语言库早期代码库日志可以看出最直接的演化历程Git用git log --before={2008-03-03} --reverse命令查看):

从早期提交日志中也可以看出Go语言是从Ken Thompson发明的B语言、Dennis M. Ritchie发明的C语言逐步演化过来的它首先是C语言家族的成员因此很多人将Go语言称为21世纪的C语言。

下面是Go语言中来自贝尔实验室特有并发编程基因的演化过程

纵观整个贝尔实验室的编程语言的发展进程从B语言、C语言、Newsqueak、Alef、Limbo语言一路走来Go语言继承了来着贝尔实验室的半个世纪的软件设计基因终于完成了C语言革新的使命。纵观这几年来的发展趋势Go语言已经成为云计算、云存储时代最重要的基础编程语言。

你好, 世界

按照惯例介绍所有编程语言的第一个程序都是“Hello, World!”。虽然本教假设读者已经了解了Go语言但是我们还是不想打破这个惯例因为这个传统正是从Go语言的前辈C语言传承而来的。不过Go语言的这个程序输出的是中文“你好, 世界!”。

package main

import "fmt"

func main() {
	fmt.Println("你好, 世界!")
}

将以上代码保存到hello.go文件中。因为代码中有非ASCII的中文字符我们需要将文件的编码显式指定为无BOM的UTF8编码格式源文件采用UTF8编码是Go语言规范所要求的。然后进入命令行并切换到hello.go文件所在的目录。目前我们可以将Go语言当作脚本语言在命令行中直接输入go run hello.go来运行程序。如果一切正常的话。应该可以在命令行看到输出"你好, 世界!"的结果。

现在让我们简单介绍一下程序。所有的Go程序都是由最基本的函数和变量构成函数和变量被组织到一个个Go源文件中一个个Go源文件再被组织到一个个package中最终这些package有机地组成一个完成的Go语言程序。其中一个函数用于包含一系列的语句指明要执行的操作序列以及执行操作是存放数据的变量。我们这个程序中函数的名字是main。虽然Go语言中函数的名字没有太多的限制但是main包中的main函数默认是每一个可执行程序的入口。而package则用于包装和组织相关的函数、变量和常量。在使用一个package之前我们需要使用import语句导入包。例如我们这个程序中导入了fmt包fmt是format单词的缩写表示格式化相关的包然后我们才可以使用fmt包中的Println函数。

而双引号包含的“你好, 世界!”则是Go语言的字符串面值常量。和C语言中的字符串不同Go语言中的字符串内容是不可变更的。在以字符串作为参数传递给fmt.Println函数时字符串的内容并没有被复制——传递的仅仅是字符串的地址和长度字符串的结构在reflect.StringHeader中定义。在Go语言中函数参数的传递都是复制的方式函数参数并不支持引用的方式传递比较特殊的是Go语言闭包函数对外部变量是以引用的方式使用