[比較] 我為何鍾情於用 Scala 做為兵刃（一、二）

看板PLT (程式語言與理論)作者brianhsu (墳墓)時間14年前 (2011/01/15 17:52)推噓4(4推 0噓 1→)

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一、前言（廢話）就像我之前所提到的，我覺得程式語言對於寫程式的人來說，就像是兵器一樣，而行走江湖，有一件趁手的兵刃，往往可以事半功倍。而兵刃沒有好壞之分，端看用的人如何使用，有的人喜歡大刀的迫力，也有人鍾情於長劍的輕靈，而不論刀也好，劍也罷，最終的目的都是克敵致勝，不論用什麼樣的兵器，只有能打退敵人才是真的。程式語言其實也差不了多少，不論是動態型別的程式語言或靜態型別的程式語言，不論是物件導向或是 Functional Programming ，最終的目標都是要解決問題。只要能解決問題，能克敵致勝，靠他賺得到錢（？），用什麼樣的程式語言並不是什麼大不了的事情。所以雖很愛看大家嘴砲各種程式語言的優劣，但其實一直以來都覺得，程式語言並沒有什麼好壞之分，只不過是每個人的喜好不同罷了。但另一方面，就像行走江湖的人都有各自偏好的兵刃一般，甚至即使同樣是長劍，都還有慣用的長短輕重等，我相信寫程式的人也都有自己的偏好以及喜歡的編程典範。同時不論是兵器或程式語言，如果手上拿的是自己趁手的東西，往往會對其產生不同的情感，甚至覺得如果失去了手上的東西，就像斷了手腳一般不自在。而這一系列的文章，就是敘述我身為一個寫程式的人，為何在眾多的程式語言之中，挑選了 Scala 做為了我的兵刃，並且漸漸地愛上了他。二、靜態型別的動態語言就如同武林人士一樣，要找到一把適合自己的兵刃，往往不是一天兩天的事情，我在找到 Scala 之前，也經常去看各種的程式語言的教學之類的，總希望找到自己中意的程式語言。在這一系列中，經常會將 Scala 與其他語言做比較，用以說明我為何喜歡上了 Scala，但其實我並沒有真正在使用這些用來舉例的語言，所以如果其中有什麼謬誤，還請見諒。另一方面，我也說過了，我覺得程式語言沒有什麼好壞之分，在這邊的舉例只是單純用來說明我喜歡 Scala 的緣由，如果批評到你喜歡的程式語言，同樣也請見諒，我想這只是大家的偏好不同罷了。首先，我愛上 Scala 的一點，就在於他有著『靜態型別的動態程式語言』這個稱號。這裡舉一個簡單的例子，我們將會用 Java / Ruby / Python / Scala 四種不同的程式語言來實作，並觀察 Scala 到底有什麼令我愛不釋手的地方。下面是程式的規格： - 宣告一個名為 zipCode 的對應表，這個對應表是郵遞區號（整數）到地區（字串）的對應 - 宣告一個 getArea221(shouldCrash) 的函式，這個函式會取得 221 這個郵遞區號的地區 - 如果 shouldCrash 為 false，用整數 221 來當做索引取出 zipCode 相對應的值 - 如果 shouldCrash 為 true，用字串 "abc" 當做索引取出 zipCode 相對應的值 - 當然，既然是郵遞區號，用字串 "abc" 來查詢是完全不合理的 - 在主程式中執行下列下三個步驟 - 印出 Hello World - 呼叫並印出 getArea221(false) 的值 - 呼叫並印出 getArea221(true) 的值首先來看一下 Java 版的實作： ====================== 我是 Java 程式分隔線 ========================= import java.util.HashMap; public class Test { static HashMap<Integer, String> zipCode = new HashMap<Integer, String>(); static String getArea221 (boolean shouldCrash) { if (shouldCrash) { return zipCode.get("abc"); } else { return zipCode.get(221); } } public static void main (String [] args) { zipCode.put(221, "汐止"); zipCode.put(115, "南港"); zipCode.put(545, "埔里"); System.out.println("Hello World"); System.out.println(getArea221(false)); System.out.println(getArea221(true)); } } ===================================================================== 嗯，看起來就是相當的，嗯……Java，一堆囉哩八唆的規舉和型別，看了就討人厭！試著編譯一下，可以過關，執行一下，產生了下列的輸出： ====================== 我是執行結果分隔線 =========================== brianhsu@NBGentoo ~/test $ java Test Hello World 汐止 null brianhsu@NBGentoo ~/test $ ===================================================================== 等等！最後一個 null 是怎麼回事咧？我以為 Java 是靜態型別加上強型別的程式語言，應該可以在編譯時期就告訴我，我的程式有型別不符的地方不是嗎？又臭又長卻又沒什麼用，難怪大家討厭 Java，都跑去擁抱 Ruby 和 Python 了。（淚）好，那我們來看一下最近的後起之秀 Ruby 的表現如何唄！ ====================== 我是 Ruby 程式分隔線 ========================= #!/usr/bin/ruby @zipCode = {221 => "汐止", 115 => "南港", 545 => "埔里"} def getArea221(shouldCrash) if (shouldCrash) @zipCode["abc"] else @zipCode[221] end end puts("Hello World") puts(getArea221(false)) puts(getArea221(true)) ===================================================================== 嗯，果然不負眾望，整整減少了近十行的程式碼，在簡潔方面，徹徹底底地打敗了 Java 啊！那在抓出錯誤方面比之 Java 又如何呢？我們來執行這隻程式看看： ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ brianhsu@NBGentoo ~/test $ ruby test.rb Hello World 汐止 nil brianhsu@NBGentoo ~/test $ ===================================================================== 喔喔！出現 nil 了！聽說 nil 在 Ruby 裡的地位大概就和 Java 中的 null 一樣，所以看來在這個例子裡，Ruby 在簡潔方面的表現勝出，但抓錯誤方面好像半斤八兩。那麼這個月衝上 TIOBE Index 第五名，大家都說相當簡潔易學的 Python 的表現又如何呢，咱們來看看： ====================== 我是 Python 程式分隔線 ======================= #!/usr/bin/python #coding=utf-8 zipCode = {221: "汐止", 115: "南港", 545: "埔里"} def getArea221(shouldCrash): if shouldCrash: return zipCode["abc"] else: return zipCode[221] print ("Hello World") print (getArea221(False)) print (getArea221(True)) ===================================================================== 大家的說法不是沒有道理的，基本上看起來和 Ruby 長得差不多，都非常簡潔，所以在簡潔性方面也是大勝 Java。不過不知道 Python 是不是能抓出這個程式碼不合理的地方呢？來試試看好了： ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ Hello World 汐止 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 16, in <module> print (getArea221(True)) File "test.py", line 9, in getArea221 return zipCode["abc"] KeyError: 'abc' ====================================================================== 太棒了，Python 告訴我們有 KeyError 發生，也就是說字串 abc 不能當做 zipCode 的索引。但是等一下，為什麼前面還是有 Hello World 和『汐止』被印了出來呢？嗯……因為這是『執行期錯誤』，也就是說如果我們把程式改成下面這樣： ====================== 我是 Python 程式分隔線 ======================= #!/usr/bin/python #coding=utf-8 zipCode = {221: "汐止", 115: "南港", 545: "埔里"} def getArea221(shouldCrash): if shouldCrash: return zipCode["abc"] else: return zipCode[221] print ("Hello World") print (getArea221(False)) ====================================================================== 很好，什麼事都不會發生，雖然這份程式碼實際上是有問題的，只要有人呼叫了 getArea221(True) 他就會在執行的時候毫不留情的爆炸給你看。不過，會爆炸給你看，似乎總比給你一個 null 或 nil 好得多的樣子？！最後，我們來看看我最愛的 Scala 長得怎樣： ====================== 我是 Scala 程式分隔線 ========================= val zipCode = Map(221 -> "汐止", 115 -> "南港", 545 -> "埔里") def getArea221(shouldCrash: Boolean) = { if (shouldCrash) { zipCode("abc") } else { zipCode(221) } } println ("Hello World") println (getArea221(false)) println (getArea221(true)) ====================================================================== 『呃……十五行？！你真的確定這是靜態型別的程式語言嗎？！』沒錯，看起來很不可思議吧？！和 Ruby / Python 版的看起來差不多，唯一看到的型別好像也只有 Boolean 而已咧？！如果不相信，我們來執行一下： ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ brianhsu@NBGentoo ~/test $ scala test.scala /home/brianhsu/test/test.scala:7: error: type mismatch; found : java.lang.String("abc") required: Int zipCode("abc") ^ one error found brianhsu@NBGentoo ~/test $ ====================================================================== 呃，test.scala 第七行有型別錯誤，找到的是 java.lang.String，但需求的是 Int，這一行程式碼是 zipCode("abc")！注意！Hello World 沒有被印出來，也就是說，這隻程式在還沒執行的時候就被發現錯誤了！而不像 Python 是要等到執行到那一行的時候才爆炸給你看。事實上，就算你把最後一行拿掉，變成下面這樣： ====================== 我是 Scala 程式分隔線 ========================= val zipCode = Map(221 -> "汐止", 115 -> "南港", 545 -> "埔里") def getArea221(shouldCrash: Boolean) = { if (shouldCrash) { zipCode("abc") } else { zipCode(221) } } println ("Hello World") println (getArea221(false)) ====================================================================== 他一樣會爆給你看，證明了 Scala 確實是靜態型別的程式語言－－在執行前，會先進行型別檢查，確定型別都沒問題之後，才會真的開始執行。 ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ brianhsu@NBGentoo ~/test $ scala test.scala /home/brianhsu/test/test.scala:7: error: type mismatch; found : java.lang.String("abc") required: Int zipCode("abc") ^ one error found brianhsu@NBGentoo ~/test $ ====================================================================== 但如果我把上面的程式碼中的 abc 改成整數 115 ，那程式就可以正常執行了，同時執行的結果也會一如預期的是分別印出 Hello World、汐止和南港這三行字，如下所示： ====================== 我是 Scala 程式分隔線 ========================= val zipCode = Map(221 -> "汐止", 115 -> "南港", 545 -> "埔里") def getArea221(shouldCrash: Boolean) = { if (shouldCrash) { zipCode(115) } else { zipCode(221) } } println ("Hello World") println (getArea221(false)) println (getArea221(true)) ====================================================================== ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ brianhsu@NBGentoo ~/test $ scala test.scala Hello World 汐止南港 brianhsu@NBGentoo ~/test $ ====================================================================== 如何，是不是很神奇呢？這也是我喜歡上 Scala 的一個原因－－他或許比 Ruby / Python 這些動態語言多了一些型別標示（主要是在函式宣告的部份），但看起來仍然比 Java 簡潔很多，但同時又是靜態型別與強型別的程式語言。這對我來說是相當重要的一點，因為我很清楚我是個粗心的人，之前寫 PHP 時常常 debug 半天，結果卻發現只是因為我把變數或函數的名稱打錯，而 Scala 可以在維持程式碼簡短的同時，又幫我抓出類似的錯誤，怎麼能讓我不欣賞他呢？！後話：後來有朋友提出來 Java 會有這個現象是為了保留彈性，雖然我不清楚這邊所謂的彈性指的是什麼，不過這提醒了我，上面的例子其實沒有完全表現出 Scala 的有趣之處。畢竟 zipCode 就是一個整數對應到字串的 Hash Table 嘛！而愛用 Ruby / Python 的朋友可能也會想到，Ruby / Python 允許你在同一個 Hash Table 中用不同型態的東西當 Key。那麼，Scala 又是如何呢？事實上，讓我對 Scala 感到驚豔的地方，就在於他的行為通常都合理到讓你覺得不可思議，常常就是你要的東西。例如，下列的 Scala 程式碼是合法的： ====================== 我是 Scala 程式分隔線 ========================= val map = Map(1 -> "一", 2 -> "二", 2.1 -> "二點一") println (map(1)) println(map(2)) println(map(2.1)) ====================================================================== 執行結果： ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ brianhsu@NBGentoo ~ $ scala test.scala 一二二點一 brianhsu@NBGentoo ~ $ ====================================================================== 看吧！Scala 也可以用不同的型態當做鍵值喲！那如果在這個範例中，試著用字串來取出 map 裡的東西又會如何呢？！ ====================== 我是 Scala 程式分隔線 ========================= val map = Map(1 -> "一", 2 -> "二", 2.1 -> "二點一") println (map(1)) println (map("我是字串")) ====================================================================== 他會告訴你…… ====================== 我是執行結果分隔線 ============================ brianhsu@NBGentoo ~ $ scala test.scala /home/brianhsu/test.scala:3: error: type mismatch; found : java.lang.String("我是字串") required: AnyVal println (map("我是字串")) ^ one error found brianhsu@NBGentoo ~ $ ====================================================================== 編譯時期的型態錯誤，如何，神奇吧？！這樣的行為真的是深得我心啊，叫我怎麼能不愛上他呢？！最後的補充：後來有一點我發現我忘記提了，為了公平起見還是要提一下－－Scala 的型別系統還是有其極限的。舉例來說，在上述的例子中，Scala 是試著去找類別樹上能夠包含所有 Map 裡的鍵的型態的類別，在這個例子是 AnyVal－－類似於 Java 的基礎資料型別。而換句話說，AnyVal 包含了 Boolean 這個型別，也就造成了你可以正確地編譯下列的程式，但他會在執行期產生錯誤。 ====================== 我是 Scala 程式分隔線 ========================= val map = Map(1 -> "一", 2 -> "二", 2.1 -> "二點一") println (map(1)) println (map(true)) // Runtime Error!! ====================================================================== -- ~ 白馬帶著她一步步地回到中原。白馬已經老了，只能慢慢地走， 'v' Brian Hsu 但終是能回到中原的。江南有楊柳、桃花，有燕子、金魚…… // \\ ( 墳墓 ) /( )\ 但這個美麗的姑娘就像古高昌國人那樣固執。【白馬嘯西風】 ^`~'^ http://bone.twbbs.org.tw/blog 『那都是很好很好的，可我偏不喜歡。』 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 114.32.42.198 ※ 編輯: brianhsu 來自: 114.32.42.198 (01/15 17:55)