D语言
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编程范型 | 多范型:函数式、指令式、面向对象 |
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设计者 | Walter Bright,Andrei Alexandrescu |
发行时间 | 2001年12月8日[1] |
当前版本 |
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类型系统 | 静态强类型 |
网站 | dlang |
主要实现产品 | |
DMD、GDC、LDC | |
启发语言 | |
C、C++、C#、Java、Eiffel |
D语言是一种编程语言,具备多范型,例如面向对象、指令式。由沃尔特·布莱特和安德烈·亚历山德雷斯库所开发,起源自C++,深受C++的影响,然而其不是C++的变种,而是重新设计来自C++的部分特性,并受到其它编程语言观念的影响,如Java、C#以及Eiffel。2007年1月2日发布1.0稳定版本。2007年1月17日发布2.0版本。
Walter Bright本身是Symantec C++编译器的作者,另一名作者Andrei Alexandrescu是Facebook的研究科学家,他与一个团队用D语言重写一些Facebook的重要操作。[3]
特性
[编辑]D的设计来自实际的C++用法的经验教训,而不是从理论的角度。D沿用了很多C/C++观念,同时摒弃了一些概念,因此D并不完全兼容C/C++代码。D实现了C++的功能,实现了契约式设计(design by contract)、单元测试、真正的模块性、自动化存储器管理(垃圾回收)、头等数组(first class array)、关联数组、动态数组、数组切片、嵌套函数(嵌套函数)、内部类别、闭包的限制形式、匿名函数、编译时期函数执行、惰性计算以及革新的模板语法。D保有C++的性能以进行低端程式设计,并加入完整的内联汇编器支持。C++的多重继承改以Java 单继承与接口混合的风格取代。D的声明、语句和表达式语法几乎和C++一样。
内联汇编器(inline assembler)象征了D和Java、C#等应用程式语言的不同。内联汇编器让程序员输入机器特定的汇编语言码,如同标准D代码—通常由系统程序员使用的技术,以存取处理器的低端功能,直接以硬件下的界面执行程序,如操作系统以及驱动程式。
D内建支持文件注解,不过目前为止,只有Digital Mars实现版本有提供文件产生器。
程式设计范型
[编辑]D支持五种主要的程式设计泛型—指令式、面向对象以及元编程、函数式和并发(演员模型)。
指令式
[编辑]命令式编程几乎和C一样。函数、资料、语句、宣告以及表达式的运作就如同C一般,且可直接存取C执行时期程序库。
面向对象
[编辑]在D里面的面向对象编程,是以单继承分层结构,配合所有类别衍伸自类别物件为基础。多重继承可使用界面(界面很像C++的抽象类别)。
元编程
[编辑]以模板组合、编译时期函数执行、多元组以及字符串混合来支持元编程。
存储器管理
[编辑]存储器通常以垃圾回收管理,不过当这些物件超出作用域时,可立即结束指定的物件。还是可以使用重载运算符new和delete,以及简单的直接调用C的malloc函数和free函数以进行显示的存储器管理。垃圾回收可禁用个别的物件或事件,以健全整个程序,如果在存储器管理上有更多的控制,则更为理想。当垃圾回收在程序中有所不足时,手册还提供许多如何实现不同的高度优化存储器管理方案的示例。
与其它系统的相互作用
[编辑]支持C的应用程式二进制接口(ABI),以及C的基本和衍伸类型,就能直接存取现有的C代码以及程序库。C的标准函数库也是D标准的一部分。除非你使用非常清楚的命名空间,它可以稍微散乱的存取,因为它散布遍及于D模块—不过纯粹的D标准函数库也通常够用,除非要与C代码接合。
并未完整支持C++的ABI,尽管D可以存取写给C ABI的C++代码,且可存取C++COM(组件物件模型)代码。D语法分析器了解外部(C++)调用约定,以链接C++物件,不过它只实现在D 2.0。
D 2.0
[编辑]D 2.0,D 新一代版本,D2.0与D1.0是不兼容的,类似Python2和Python3的区别。目前D2已经稳定下来。其中一部分特性包括支持强制常量正确性(const-correctness),以及有限的支持链接以 C++ 编写的代码。
实现
[编辑]D语言1.x版本已稳定,不再功能变更或扩展,2.0版本是其正式版本,不完全兼容旧版本的语言和编译器。官方编译器由Walter Bright定义语言本身。
- DMD编译器(页面存档备份,存于互联网档案馆):Digital Mars D编译器,由Walter Bright编写的官方D编译器。编译器前端的授权许可为Artistic License和GNU GPL两者;前端的原始码连同编译器执行码一起发布。编译器的后端则是私有的。
- GDC(页面存档备份,存于互联网档案馆):D 1.0编译器,以DMD编译器前端,以及GCC后端所组成。
- LDC(页面存档备份,存于互联网档案馆):D 2.0编译器,以DMD编译器前端,以及LLVM后端所组成。LDC的官方版本已不支持D1.0,但其分支版本依然支持D1.0[4]。
问题和争议
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运算符重载
[编辑]D运算符重载在一定程度上不如C++强大。简单的例子是opIndex,它不允许返回引用。这使像是obj[i] = 5;的赋值不可能存在。D的解决方法是opIndexAssign运算符,它只用于这种特殊情况。此外,C++返回参考的方法允许返回类型的重载赋值运算符的用法。这在目前的D还不可能做到。D 2.0将会引入opIndexLvalue修正 - 类似运算符重载和opIndexAssign。
低功的结构
[编辑]结构在D之中是一种朴素旧式资料的类型,不过也可像变量一样包含方法。这对有意轻量化的建构而言相当实用,如矩阵或向量,这些不需要完整的D类别功能(以及体积)。然而,D结构没有构造函数和析构函数。构造函数可用静态opCall运算符部分取代,不过它没有适合的析构函数等价物。此外,结构不允许继承,这会是有益的设计,如诡异循环模板模式(curiously recurring template pattern)的使用。
标准函数库中缺乏功能
[编辑]D的标准函数库称作Phobos(页面存档备份,存于互联网档案馆),且时常被认为过分简单。tango(页面存档备份,存于互联网档案馆)项目编写另一个标准函数库试图修正这一部分,不过phobos和tango目前由于不同的物件类别实现(导致垃圾回收困难)而互不兼容。存在两种事实上的标准函数库可能导致更大的问题,部分软件使用phobos,而其它软件使用tango。
缺乏明确的目标
[编辑]D经常限于“修正并改进的C++”。这会导致过分强调功能,这起因于加入新功能只是因为他们认为有用。举个例子,关系数组可简单的以标准函数库实现。[原创研究?]
未完成对共享/动态函数库的支持
[编辑]Unix的ELF共享函数库使用GDC编译器支持到某个程度。在Windows系统中,目前还不支持DLL。因此现阶段不可能编写插件。不像C++,经由C函数发送的D物件将不能运作,因为这将会与垃圾回收器产生冲突。
示例
[编辑]示例1
[编辑]这个示例程序会输出它自己的命令行参数。main函数是D程序的进入点,args是表示为字符串数组的命令行参数。在D语言里的字符串是一个字符数组,以char[]表示。新版本中定义string为char[]的别名,不过别名定义必须与旧版本兼容。
import std.stdio; // 以使用writefln()
alias char[] string; // 以相容舊的編譯器;新的編譯器中已隱含定義
int main(string[] args)
{
foreach(i, a; args)
writefln("args[%d] = '%s'", i, a);
return 0;
}
foreach语法可迭代所有的集合,在本例中,它从args数组生成索引(i)和值(a)的序列。索引i和值a的类型会从args数组的类型推断。
示例2
[编辑]本例使用关系数组建立更复杂的数据结构。
import std.stdio; // 以使用writefln()
alias char[] string; // 以相容舊的編譯器;新的編譯器中已隱含定義
int main(string[] args)
{
// 宣告以字串鍵和字串陣列作為資料的關聯陣列
string[] [string] container;
// 將人們加入到容器中,並讓他們攜帶一些項目
container["Anya"] ~= "scarf";
container["Dimitri"] ~= "tickets";
container["Anya"] ~= "puppy";
// 迭代容器中所有的人
//Iterate over all the persons in the container
foreach (string person, string[] items; container)
display_item_count(person, items);
return 0;//完成
}
void display_item_count(string person, string[] items)
{
writefln(person, " is carrying ", items.length, " items.");
}
示例3
[编辑]本例繁多的注解显示出D语言与C++ 的不同之处,以及仍然保留的方面。
#!/usr/bin/dmd -run
/* 支援sh風格的script語法!*/
/* D語言的Hello World
* 進行編譯:
* dmd hello.d
* 或進行最佳化:
* dmd -O -inline -release hello.d
* 或產生文件:
* dmd hello.d -D
*/
import std.stdio; // 參照常用的I/O例行工作。
alias char[] string; // 以相容舊的編譯器;新的編譯器中已隱含定義
int main(string[] args)
{
// 'writefln' (寫入-格式化-行,Write-Formatted-Line)即型態安全的「printf」
writefln("Hello World, " // 自動連結的字串文字
"Reloaded");
// 字串即字元的動態陣列「char[]」,別名為「string」
// 自動的型態推斷,以及內建的foreach
foreach(argc, argv; args)
{
auto cl = new CmdLin(argc, argv); // 支援OOP
writefln(cl.argnum, cl.suffix, " arg: %s", cl.argv); // 使用者定義的類別屬性。
delete cl; // 垃圾回收或顯示的記憶體管理——由你自己選擇
}
// 巢狀結構、類別和函式
struct specs
{
// 所有的變數會在執行時期自動初始化為0
int count, allocated;
// 不過你可選擇避開陣列的初始化
int[10000] bigarray = void;
}
specs argspecs(string[] args)
// 可選用的(內建)函式契約。
in
{
assert(args.length > 0); // 內建assert
}
out(result)
{
assert(result.count == CmdLin.total);
assert(result.allocated > 0);
}
body
{
specs* s = new specs;
// 不需要「->」
s.count = args.length; // 「length」屬性是元素的數量。
s.allocated = typeof(args).sizeof; // 原生型態內建的屬性
foreach(arg; args)
s.allocated += arg.length * typeof(arg[0]).sizeof;
return *s;
}
// 內建字串和普通的字串操作,例如「~」是連結。
string argcmsg = "argc = %d";
string allocmsg = "allocated = %d";
writefln(argcmsg ~ ", " ~ allocmsg,
argspecs(args).count,argspecs(args).allocated);
return 0;
}
/**
* 儲存單獨命令列參數
*/
class CmdLin
{
private
{
int _argc;
string _argv;
static uint _totalc;
}
public:
/**
* 物件的建構子。
* 參數:
* argc = 參數的序列計數。
* argv = 參數內文。
*/
this(int argc, string argv)
{
_argc = argc + 1;
_argv = argv;
_totalc++;
}
~this() // 物件的解構子
{
// 本例中不做任何事。
}
int argnum() // 屬性,可返回參數數目
{
return _argc;
}
string argv() // 屬性,可返回參數內文
{
return _argv;
}
wstring suffix() // 屬性,可返回序數後綴
{
wstring suffix; // 內建Unicode字串(UTF-8,UTF-16,UTF-32)
switch(_argc)
{
case 1:
suffix = "st";
break;
case 2:
suffix = "nd";
break;
case 3:
suffix = "rd";
break;
default: // 'default' is mandatory with "-w" compile switch.
suffix = "th";
}
return suffix;
}
/**
* 靜態屬性,如同在C++ 或Java中,
* 適用於類別物件,而不是實體。
* 返回:己加入的命令列參數總數。
*/
static typeof(_totalc) total()
{
return _totalc;
}
// 類別不變量,任何方法在執行之後,這些必須為真。
invariant ()
{
assert(_argc > 0);
assert(_totalc >= _argc);
}
}
示例4
[编辑]本例显示出一部分D语言强大的编译时期特性。
/*
* D語言裡的模板比C++ 的要更加強大。
* 在此可以看到使用static if(D的編譯時期條件建構)簡單的建構出階乘模板。
*/
template Factorial(ulong n)
{
static if( n <= 1 )
const Factorial = 1;
else
const Factorial = n * Factorial!(n-1);
}
/*
* 這裡有一個正規的函式,可完成同樣的計算。
* 注意它們有多麼的相似。
*/
ulong factorial(ulong n)
{
if( n <= 1 )
return 1;
else
return n * factorial(n-1);
}
/*
* 終於,我們可以計算我們的階乘。注意,我們不需要去
* 明確的指定我們的常數的型態:編譯器有足夠的智能為
* 我們填充空白,因為它早已知道賦值中右手邊的型態。
*/
const fact_7 = Factorial!(7);
/*
* 這是編譯時期函式評估的範例:普通函式可用於常數、
* 編譯時期表達式,假若它們滿足一定的條件。
*/
const fact_9 = factorial(9);
/*在此我們可以看到多麼強大的D我們使用
* std.metastrings.Format模板完成型態安全的printf
* 資料格式化,並使用message pragma顯示計算結果。
*/
import std.metastrings;
pragma(msg, Format!("7! = %s", fact_7));
pragma(msg, Format!("9! = %s", fact_9));
/*
* 完成任務後,我們可以強制停止編譯。這樣的程式需是
* 從未實際編譯成可執行檔!
*/
static assert(false, "My work here is done.");
参考资料
[编辑]- ^ D Change Log to Nov 7 2005. D Programming Language 1.0. Digital Mars. [1 December 2011]. (原始内容存档于2019-03-11).
- ^ 2.0 2.1 2.109.1. [2024年7月7日].
- ^ Metz, Cade. The Next Big Programming Language You’ve Never Heard Of. Wired.com. 《连线》杂志. 2014年7月7日 [2014年7月27日]. (原始内容存档于2014年7月26日).
Today, Alexandrescu is a research scientist at Facebook, where he and a team of coders are using D to refashion small parts of the company’s massive operation.
- ^ Dlang关于LDC的wiki. [28 August 2012]. (原始内容存档于2013-08-24).
外部链接
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Wikibooks-logo.svg/40px-Wikibooks-logo.svg.png)
- Digital Mars: D编程语言(页面存档备份,存于互联网档案馆)(官方网站)
- 开放目录项目中的“D”
- DSource,D语言的开放原始码社群。(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Dprogramming.com,视窗化程序库DFL的主页。(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Wiki4D,“D语言的维基页”(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- gdc(页面存档备份,存于互联网档案馆),GCC的D语言前端
- 电脑语言评测游戏
- D文件的维基页
- D语言特性列表(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Walter Bright介绍D语言的影片(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Ddbg - Win32 D调试器
- DWin - D语言库
- DLogo - D语言按钮,广告栏(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- SciTE4D - D语言编辑器*D语言中国社区, D语言入门,D语言GUI介绍等(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- D语言中文论坛
- D Programming Language简介
- D语言教学 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
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