D语言

✍ dations ◷ 2024-09-20 09:37:07 #C语言家族,静态类型编程语言,花括号编程语言,多范型编程语言,系统编程语言,基于类的编程语言

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。版本2.0发布于2007年1月17日。

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。

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)、第一类数组(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、编译时期函数运行、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序设计,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#等应用程序语言的不同。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,以访问处理器的低端功能,直接以硬件下的界面运行程序,如操作系统以及驱动程序。

D内置支持文件注解,不过目前为止,只有Digital Mars实现版本有提供文件产生器。

D支持五种主要的程序设计泛型—指令式、面向对象以及元编程、函数式和并发(演员模型)。

命令式编程几乎和C一样。函数、数据、语句、宣告以及表达式的运作就如同C一般,且可直接访问C运行时期程序库。

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对象为基础。多重继承可使用界面(界面很像C++的抽象类别)。

以模板组合、编译时期函数运行、多元组以及字符串混合来支持元编程。

存储器通常以垃圾回收管理,不过当这些对象超出作用域时,可立即结束指定的对象。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对象或事件,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最优化存储器管理方案的示例。

支持C的应用程序二进制接口(ABI),以及C的基本和衍伸类型,就能直接访问现有的C代码以及程序库。C的标准库也是D标准的一部分。除非你使用非常清楚的名字空间,它可以稍微散乱的访问,因为它散布遍及于D模块—不过纯粹的D标准库也通常够用,除非要与C代码接合。

并未完整支持C++的ABI,尽管D可以访问写给C ABI的C++代码,且可访问C++COM(组件对象模型)代码。D语法分析器了解外部(C++)调用约定,以链接C++对象,不过它只实现在D 2.0。

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。

目前D直接编译成原生码以高效运行。

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。

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 = 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

结构在D之中是一种朴素旧式数据的类型,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。

D的标准库称作Phobos,且时常被认为过分简单。tango项目编写另一个标准库试图修正这一部分,不过phobos和tango目前由于不同的对象类别实现(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。

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库实现。

Unix的ELF共享库使用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对象将不能运作,因为这将会与垃圾回收器产生冲突。

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stringchar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 = '%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。

本例使用关系数组创建更复杂的数据结构。

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  container;    // 將人們加入到容器中,並讓他們攜帶一些項目    container ~= "scarf";    container ~= "tickets";    container ~= "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

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 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).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

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

  1. ^ D Change Log to Nov 7 2005. D Programming Language 1.0. Digital Mars. . 
  2. ^ 2.0 2.1 Change Log – D Programming Language. D Programming Language 2.0. D Language Foundation. . 
  3. ^ Metz, Cade. The Next Big Programming Language You’ve Never Heard Of. Wired.com(英语:Wired.com). 《连线》杂志. 2014年7月7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. 
  4. ^ Dlang关于LDC的wiki. . 

外部链接

相关