歐洲的編程語(yǔ)言三巨頭，最后一位也離開了！

前言：之前我發(fā)過(guò)一篇文章，叫做《歐洲的編程語(yǔ)言三巨頭，只剩下一位了！》，沒想到短短的幾個(gè)月后，最后的一位也去世了......

今天我又把這篇文章修改了一下，增加了一些有趣的故事，紀(jì)念一下對(duì)編程語(yǔ)言發(fā)展有著巨大貢獻(xiàn)的三位巨頭。

我很好奇，如果他們還在世，看到如今火熱的AI編程，會(huì)有什么感想？

這三位都是圖靈獎(jiǎng)獲得者，他們的名字和發(fā)明散布在各種教科書中，從左到右，依次是：

尼克勞斯·沃斯 (Niklaus Wirth)

瑞士人，一生發(fā)明了8種編程語(yǔ)言，其中最著名的是Pascal，提出了著名的“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”，1984年沃斯因開發(fā)了一系列創(chuàng)新的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言而獲得圖靈獎(jiǎng)。

迪杰斯特拉（Edsger Dijkstra）

荷蘭人，發(fā)明了“最短路徑算法”，“信號(hào)量”，提出了“Goto是有害的”，1972年因?qū)Y(jié)構(gòu)化編程的貢獻(xiàn)獲得圖靈獎(jiǎng)。

霍爾（Tony Hoare）

英國(guó)人，發(fā)明了“快速排序算法”，發(fā)明了霍爾邏輯來(lái)驗(yàn)證程序正確性，提出CSP解決并發(fā)過(guò)程的交互，發(fā)明了null這個(gè)引發(fā)“數(shù)十億美元”損失的錯(cuò)誤，1980年因?yàn)閷?duì)編程語(yǔ)言的定義和設(shè)計(jì)的基本貢獻(xiàn)獲得圖靈獎(jiǎng)。

他們?nèi)硕荚跉W洲，都是從學(xué)工程學(xué)開始，后來(lái)轉(zhuǎn)到了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。

他們年齡相仿（沃斯和霍爾同歲，比迪杰斯特拉小4歲），共同的興趣讓他們走到一起，不但在暑期活動(dòng)，學(xué)術(shù)會(huì)議上經(jīng)常碰面，密切合作，在私下里，也建立了深厚的友誼，經(jīng)常來(lái)回走動(dòng)，互相拜訪。

今天講幾個(gè)小故事來(lái)聊聊他們的偉大貢獻(xiàn)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)成為一門學(xué)科

在上世紀(jì)六七十年代，是編程語(yǔ)言發(fā)展的黃金時(shí)代。

第一個(gè)高級(jí)編程語(yǔ)言Fortran已經(jīng)出現(xiàn)，但是主要應(yīng)用在工程界，和硬件密切相關(guān)。

1960年1月，F(xiàn)ortran之父約翰·巴克斯，Lisp之父約翰·麥卡錫，第一位圖靈獎(jiǎng)獲得者Alan Jay Perlis等一大批頂尖科學(xué)家在巴黎聚會(huì)，經(jīng)過(guò)一番唇槍舌戰(zhàn)的討論，他們推出了ALGOL 60，這是一種和計(jì)算機(jī)硬件無(wú)關(guān)的編程語(yǔ)言，方便算法的描述。

ALGOL 60有很多創(chuàng)新，遞歸、本地變量、begin end 代碼塊都是由它率先推出。

現(xiàn)代大多數(shù)編程語(yǔ)言的語(yǔ)法，都是類ALGOL的。

從下圖中，就可以看到ALGOL的江湖地位，是很多編程語(yǔ)言的老祖宗。

迪杰斯特拉對(duì)Algol-60非常欣賞，他不止一次說(shuō)道，這是計(jì)算機(jī)科學(xué)成為一個(gè)學(xué)科的重要時(shí)刻。

僅僅7個(gè)月以后，迪杰斯特拉就在荷蘭實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)ALGOL60的編譯器，比其他小組早了一年多。

為了實(shí)現(xiàn)ALGOL60中的遞歸，迪杰斯特拉第一次引入了Stack這個(gè)概念。

迪杰斯特拉等人還舉辦了一個(gè)ALGOL 60的培訓(xùn)班，來(lái)培訓(xùn)的就有霍爾，霍爾剛剛發(fā)表了快速排序算法，他上完培訓(xùn)班，也在自己公司機(jī)器上實(shí)現(xiàn)了ALGOL 60，霍爾的實(shí)現(xiàn)效率高，可靠性強(qiáng)，受到國(guó)際學(xué)術(shù)界的關(guān)注，進(jìn)入了IFIP工作組，開始維護(hù)和發(fā)展ALGOL。

快速排序算法

1959 年，托尼·霍爾還只是一個(gè)二十多歲的年輕人，在 Elliott Brothers工作。

當(dāng)時(shí)，他被派到蘇聯(lián)莫斯科的 Moscow State University，參與一個(gè)機(jī)器翻譯項(xiàng)目。

那是冷戰(zhàn)時(shí)期，但科學(xué)合作依然存在。

問(wèn)題很快出現(xiàn)了。

霍爾需要先對(duì)俄語(yǔ)句子中的單詞進(jìn)行排序，然后再在磁帶上按字母順序排列的俄英詞典中查找。

但是無(wú)論是冒泡排序，還是插入排序，面對(duì)大量的詞條，都太慢了。

霍爾決定找到一個(gè)更快的辦法，在一次思考中，一個(gè)叫做“分而治之”的思想出現(xiàn)了：

比如你是一個(gè)老師，要把一群學(xué)生按身高從低到高排隊(duì)。

但你不想一個(gè)一個(gè)比較，因?yàn)槟翘?于是你想了一個(gè)更聰明的方法。

第一步：選一個(gè)人當(dāng)“參照”

你隨便挑一個(gè)學(xué)生，比如小明，讓他站出來(lái)。

然后對(duì)全班說(shuō)：

比小明矮的，站左邊

比小明高的，站右邊

很快，全班就被分成了三部分：

左邊（比小明矮的）， 小明， 右邊(比小明高的)。

這時(shí)候小明已經(jīng)到了正確的位置，不用管他了，接下來(lái)只需要從左邊那一堆中選個(gè)人，例如小紅，重復(fù)這一過(guò)程，然后繼續(xù)分。

對(duì)右邊那一堆也選個(gè)人，也重復(fù)這一過(guò)程，繼續(xù)分。

這樣，經(jīng)過(guò)幾輪分組后，所有人都會(huì)自動(dòng)排好。

這種算法就是大名鼎鼎的快速排序，時(shí)間復(fù)雜度僅有O(n log n)。

（快速排序算法，紅色就是每次分組所用的“參照”）

回到英國(guó)后，他被老板要求編寫 Shell 排序算法的代碼。霍爾說(shuō)：“別用Shell排序了，我知道一個(gè)更快的算法”。

老板：“怎么可能，打個(gè)賭吧，賭注是六便士”。

當(dāng)然，老板最終輸了。

PASCAL的誕生

1966年，霍爾和沃斯一起做了一個(gè)提案，希望對(duì)ALGOL做出一次改進(jìn)。但是ALGOL小組認(rèn)為他們的提案太保守，改動(dòng)太小，拒絕了。

“一氣之下”，沃斯和霍爾退出了ALGOL小組，自己把提案的想了做了實(shí)現(xiàn)，即編程語(yǔ)言ALGOL W。

正是在ALGOL W 中，霍爾發(fā)明了那個(gè)被“無(wú)數(shù)人詬病”的空引用null。

在2009年的一個(gè)軟件會(huì)議上，霍爾為發(fā)明null夸張地道歉：

“我當(dāng)時(shí)正在設(shè)計(jì)ALGOL W 的類型系統(tǒng)，我忍不住想把null放進(jìn)去，因?yàn)樗苋菀讓?shí)現(xiàn)......沒想到它導(dǎo)致了無(wú)數(shù)的錯(cuò)誤，系統(tǒng)崩潰......在過(guò)去的40年，引發(fā)了數(shù)十億美元的損失。”

1970年，沃斯進(jìn)一步改進(jìn)了 ALGOL W，成為了大名鼎鼎的Pascal

為了幫助在各種計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)Pascal， 他創(chuàng)建了一種新型的編譯器，該編譯器不會(huì)直接生成機(jī)器碼，而是生成一種中間的代碼形式，在虛擬機(jī)上運(yùn)行。

1976年，沃斯寫了一本書介紹基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，也捎帶著介紹了Pascal語(yǔ)法。

這本書的名稱也很神奇，叫做《程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》，從此這個(gè)公式開始名揚(yáng)世界。

PASCAL的流行

雖然 Pascal 很快就得到了大學(xué)的認(rèn)可，但它又花了幾年時(shí)間才成為主流。

這得益于Philippe Kahn，是沃斯在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教學(xué)期間的一個(gè)學(xué)生。

Philippe Kahn看到了沃斯教授在Pascal上的開創(chuàng)性工作，1982年成了一家叫做Borland的公司，從事軟件開發(fā)工具的開發(fā)。

1983年，Borland推出了革命性的集成開發(fā)環(huán)境，Turbo Pascal ，僅賣49.95美元。

Turbo Pascal 除了價(jià)格低廉以外，另外一個(gè)殺手锏就是編譯速度飛快。

操刀編譯器的是丹麥人Anders Hejlsberg，他很大程度上受到了《程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這本書中Tiny Pascal”編譯器的啟發(fā)。

關(guān)于Anders Hejlsberg的故事，可以看這篇漫畫《》。

Goto是有害的

1968年，迪杰斯特拉向ACM提交了一篇論文，尖銳地批評(píng)了當(dāng)時(shí)編程中過(guò)度使用Goto語(yǔ)句的情況，以及對(duì)結(jié)構(gòu)化編程的擁護(hù)，他提議，在高級(jí)語(yǔ)言中廢除Goto語(yǔ)句！

論文的標(biāo)題平淡無(wú)奇：A Case Against the Goto Statement。

沃斯正好是當(dāng)時(shí)的編輯，他順手把標(biāo)題改成了Goto語(yǔ)句是有害的（Goto Statement Considered Harmful）。

如果放在如今的自媒體時(shí)代，沃斯絕對(duì)是一個(gè)擅長(zhǎng)抓熱點(diǎn)的標(biāo)題大師。

這個(gè)標(biāo)題就像一個(gè)重磅炸彈，很多大牛跳出來(lái)，或支持或反對(duì)。

高德納寫了一篇叫做《使用 Goto語(yǔ)句進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程》的文章，分析了一些常見的編程場(chǎng)景，指出一些場(chǎng)景中Goto是最適合的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)。

K&R在《C語(yǔ)言編程》中，也指出Goto可以用于函數(shù)結(jié)束錯(cuò)誤處理程序和循環(huán)的多級(jí)中斷。

即使在多年以后，Linus之父Linus Torvalds和《代碼大全》的作者Steve McConnell還反對(duì)迪杰斯特拉的觀點(diǎn)，指出 Goto可以是一種有用的語(yǔ)言功能，可以提高程序速度、大小和代碼清晰度。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013 年，Linux 內(nèi)核代碼中約有 100,000 個(gè) goto。

“XXX是有害的”成為了計(jì)算機(jī)的時(shí)尚用詞，在隨后的幾十年中不斷出現(xiàn)：

“全局變量是有害的”

“Unix風(fēng)格，或者cat -v 是有害的”

“MD5被認(rèn)為是有害的”

“以人為本的設(shè)計(jì)是有害的”

“Java的新特性是有害的”

“‘被認(rèn)為有害’的文章是有害的”

尾聲

沃斯，迪杰斯特拉和霍爾都在歐洲，獲得圖靈獎(jiǎng)都和編程語(yǔ)言有關(guān)，可以稱為歐洲編程語(yǔ)言的三巨頭。

他們都是結(jié)構(gòu)化編程的先驅(qū)，他們的工作深刻地影響了我們現(xiàn)在的編程。

2002年8月6日，迪杰斯特拉和癌癥斗爭(zhēng)多年以后，不幸離世，享年72歲。

2024年1月1日，沃斯去世，享年89歲。

2026年3月5日，霍爾去世，享年92歲。

其實(shí)，除了這三位之外，歐洲還有一對(duì)編程語(yǔ)言雙子星，挪威的Ole-Johan Dahl和Kristen Nygaard ，他們發(fā)明了面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言Simula，兩人也都于2002年去世。

我們現(xiàn)在使用的編程語(yǔ)言的概念和特性，差不多都在上世紀(jì)六七十年代就已發(fā)明，那一批編程語(yǔ)言的先驅(qū)，都在逐漸老去。

編程語(yǔ)言的黃金時(shí)代，過(guò)去了。