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“竟想替代 C 语言?编程语言Go、Rust、C++ 和 Zig 生产力对比!

C 已经快 50 岁了。对于一瓶葡萄酒来说,这个年龄很棒,但对于快速发展的行业中的编程语言而言,它就不同了。在过去的十年中,出现了许多具有不同风格的新语言,所有这些语言都试图在某种程度上成为 C 语言的替代者。

当一种新语言或多或少变得流行时 —— 开发人员开始编写基准测试,以展示该语言编写的软件性能,CPU 利用率和内存使用量以及二进制文件的大小等等。

在这里,我想在不同的层面上进行一些实验 —— 编程语言的 UX(用户体验),使用这种语言时开发人员的效率,使用它们的容易程度,常见的挫败感,阅读代码的感受。我相信编程语言的 UX 与它们的技术特征一样重要,并且对语言的成功做出了很大的贡献。

注意:该文章的其余部分带有很多主观色彩。

实验

让我们编写一个应用程序,该程序以递归方式扫描当前目录中的所有文件,并在与给定通配符匹配的文件中打印这些行。类似于ag 或grep ,但使用通配符而不是正则表达式。二进制文件应被忽略。

我发现这个问题是一个很好的练习,因为它展示了如何实现非常简单的通配符匹配算法(该算法可用于字符串和数字之类的纯数据,无需学习任何库或 API)。该算法应通过一些非常简单的测试。然后,它需要一些非常通用的底层 API,例如递归扫描目录或逐行读取文件。问题的所有部分都非常简单,小巧且范围广泛。这个小程序当然也可以用其他任何语言实现。

我想测试该语言与常规的 “write-compile-run-debug” 循环的“友好”程度,为匹配算法编写测试的复杂度,找到与文件一起使用所需的 API、系统和基本 I/O 的难易度,指出错误时编译器的友好程度,语言的“直观性”等等。

我的样本量相当谦逊 —— 仅我本人。但是为了避免偏见,建议你自己做(不要花太长时间)并比较结果。用不同的语言编写小程序后,我让同行的开发人员(约 20 人)阅读并给我反馈,哪些界限不清楚,哪些阅读和理解起来“更容易”。这些开发人员没有使用这种语言的经验,但是能熟练使用其他语言,例如 Java,C#,JavaScript,Kotlin 和 Swift 等。

我在这里测试的语言是 C++,Go,Rust 和 Zig。我得到的结果程序可以在 GitHub 找到:github.com/zserge/glob… ,请随时批评。

Zig

从 Zig 开始,因为我想看看 Zig 是什么类型的语言。之前听到过这个语言有不错的反馈,但是一直没用过。没有经验可谈,我打开了 Vim 并开始编写代码。

我花了大约 1 个小时来完成程序。通配符匹配算法(我以前知道,只需要在 Zig 中实现)花了我大约 20 分钟的时间。其余主要在寻找 API 来进行目录扫描和文件读取。

TLDR:出色,直观的小语言,较差的是 stdlib 和 docs。

我喜欢的是:对于 C 程序员,该语言出奇的直观。感觉很简单,关于语言的文档(而不是 stdlib)非常清晰和友好。

对于年轻的语言而言,Vim 集成也相当不错(在启用 Vim 插件之前 —— 格式化错误(编译器错误)使我很郁闷)。

我喜欢错误处理方法。喜欢该语言附带的测试工具。甚至喜欢字符串只是字节数组,就像在 C 中一样。

我对附带分配器的第一个反应是震惊,但实际上它甚至没有引起注意。它给人以极简主义的感受,即该语言的核心是如此简单,以至于它甚至不使用动态内存。同样,非常接近 C。

在编写此代码时,我必须阅读许多 Zig 编译器和 stdlib 源代码,并且代码非常简洁明了。

我不喜欢的东西:stdlib 文档太糟糕了。我从目录扫描和文件 I/O 中学到的所有知识–我都是从 GitHub 搜索结果中获得的,这也非常稀缺。

编译器提示消息也不是很友好,但是对于熟悉 C 的人来说,这没什么大不了的。

在 stdlib 中缺少字符串处理例程是出乎意料的,要连接字符串,必须手动做所有事情 —— 分配缓冲区,将字符串放在那里。或者使用格式化程序和分配器来同时打印两个字符串,然后释放缓冲区。但这仍然和s1+s2 有很大不同。

总的来说,核心语言很简单,我很喜欢它,但是 stdlib 比 libc 更受限制。我希望这只是该语言早期的标志。

实际上,读 Zig 代码的人都提到了这点。它有点冗长,但明确,可预测且易于理解。毫不奇怪,因为该语言在设计时考虑了可读性(没有隐藏的控制流,没有隐藏的分配,没有宏,没有运算符重载,没有元编程等)。

Rust

我尝试学习 Rust,但失败了。我花了 2 个多小时才完成此程序,完成后我感到失望。

TLDR:复杂。

我喜欢的东西:编译器提示消息友好。该语言的文档也不错。但仅此而已,我这次并没有了解生命周期、错误处理等。围绕该语言的工具既现代又不错。

我不喜欢的东西:编译器消息太冗长,占据了整个屏幕。我可不想rustc --explain 为每个错误而奔波。求求你,不要惩罚我。文档有时也太冗长。我的意思是,最好有更多的文档而不是更少的文档,但是先拥有 TLDR 版本会更好。对于 stdlib 来说,也是如此,一小段功能及其用一句话即可完成的工作将更容易阅读。有&str ,Str 和[u8] ,让新手感到惊讶。

总体而言,Rust 中的编码对我来说就像是解决难题。可能会很有趣和令人兴奋的地方,尤其是在将 Rust 用作一种业余语言时,但是对于大多数任务,我宁愿使用一种“人机工程学”的语言,这种语言几乎不会引起注意。

读 Rust 代码过程中,经常会骂出至少两个 “wtf”。他们经常抱怨语法不清楚,需要注意细节。而且,模式匹配对于“主流”开发人员仍然是陌生的事情。

Go

这是作弊。我曾经使用 Go,但是我还是想在这个实验中尝试一下。正如我期望的那样,我花了大约 15 分钟就能使我的完整 “glob” 实用程序正常工作。

TLDR:富有成效,但固执己见。

我喜欢的东西:感觉非常有用,文档对我来说很神奇 ——简短但有用,可以立即打开相关的 stdlib 函数源码并进行进一步研究。根据过去的经验,在编写应用程序时,我已经设想了如何使其成为多线程并提高性能(简单的 fan-out)。

我不喜欢的东西:太多东西(缓冲 I/O,GC)存在。你不会觉得自己可以控制一切(就像在 Zig 中一样)。太自以为是 —— 这是列表中唯一需要我创建 3 个单独的文件才能使其起作用的语言。仍然会犯一些低级错误,例如意外的变量 shadow 或在循环内使用 defer。

读 Go 代码,会发现它很清楚,有些人对内联 walker 函数感到好奇(它们不一定是内联的,他们是正确的)。一些人想知道多重分配,比如a, b = c, d ,这种写法感觉更混乱了。具有讽刺意味的是,如果我是 Go 语言的新手,我会写出更直接的 Go 代码。

C++

尽管我有一定的 C 经验,但是与现代 C++ 却相去甚远,因此我决定尝试一下。我花了大约 20 分钟才能完成,这是出乎意料的。

TLDR:好老的“朋友”。

我喜欢的东西:感觉很熟悉,就像认识一个过去的老朋友一样。我喜欢这些文档,并提供了许多示例和良好的可读性。看到如今的 stdlib 这么强大,我感到很惊讶。文本编辑器和 IDE 中的支持也非常可靠。

我不喜欢的东西:不良的工具 —— 没有构建系统,没有测试工具,没有 linter。我们过去习惯使用它,但这并不是现代开发人员所期望的。太强大了 —— 对于这项任务,C++ 感觉非常有生产力,但是我可以想象自己在某个时候处于决策瘫痪状态,这时有许多不同的方式来做某事,而所有事情都是一样的(或不好的)。

读 C++ 代码的人实际上过去至少已经读过 C 或 C++,这是他们大学课程的一部分。我猜很多人抱怨使用:: ,所以我应该正确使用名称空间。总的来说,由于我在 C++ 代码中没有“品味” —— 我敢肯定它可以写得更清楚,但是我也看到在没有注意到的情况下它可能写得更糟。

其他基准

所有语言均生成静态可执行文件,大小均相同(2 ~ 5MB)。最小的是 Zig,最大的是 Rust。扫描整个/usr/include 文件树时,它们的性能几乎相同。这就是为什么我要强调技术特性(主要指性能)通常不如开发人员体验那么重要。

我想另外提一下构建时间。我运行了整个 build + test + clean 循环一百次。Go 最快(如预期的那样),其他三个都是基于 LLVM 的,速度要慢 3 到 4 倍。

这意味着什么?这个结果并不令人惊讶,并且经常有关于语言的陈词滥调:Go 易于阅读,Rust 复杂,C++ 熟悉,Zig 看起来很有希望,但还太年轻而无法判断。

如果我必须编写与 C 代码没有进行大量交互的新服务/实用程序 —— 我肯定会选择 Go。如果必须调用某些 C 或 C++ 库 —— 不幸的是,我会坚持使用 C++。Rust 和 Zig 在现代编程世界中将占据什么位置 —— 只有时间会证明一切。我希望 Zig 有更好的文档,这样可能在它变得过于小众和淹没之前获得流行。我一定会更加关注它,到目前为止,这是我遇到的第一个真正的 C 替代品,尤其是在涉及低级编码时。

当然,尽管年代久远,C 仍然存在。在很多地方,C 是唯一的实际选择。我很高兴 C 还保持青春。

原文链接:zserge.com/posts/bette…

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