d語言(D語言基礎知識有哪些)

引言

D 語言是一門語法相當優雅的編譯型語言,自 1999 年發布至今已發展了 20 年,它既擁有 Java 那樣強大的表現力,又具有 C++ 相當的性能,本來是一門未來相當明朗的語言,但是當年因為 2.x 版本破壞性升級導致社區大量核心開發者將其放棄。

2010 年,伴隨著 Andrei Alexandrescu 新書《The D Programming Language》的出版,D 語言又變得活躍起來,D 語言 2.0 的特性變得穩定,運行庫與標準庫的分離,解決了 D 語言 1.0 時期標準庫之爭的問題。

2011 年,D 語言的開發遷移到了 Github,在有了更好的代碼管理和 bug 跟蹤方式之后,參與到 D 語言編譯器、運行庫和標準庫開發的人員也有了明顯的增加。次年,D 語言 1.0 版本停止更新,開發者全力投入到 2.0 的開發。

2014 年,D 語言編譯器前端代碼的許可協議變更為更加寬松的 Boost 許可。在 2017 年,編譯器所有代碼最終都使用了 Boost 許可。在解決編譯器源碼許可問題之后,D 語言在開源社區中變得更加開放,并順利合并進入了 GCC 9.x。

直到 2015 年,D 語言社區進一步恢復活力,基于包管理的構建方式開始成熟,大量的開發庫開始涌現并應用到實際項目中。目前,已注冊項目庫達 1 千 6 百多個。

重新燃起希望的 D 語言在版本發布的規劃上非常穩健,直至今日來說每兩個月都可以保證一個大版本的發布。平均每個版本的開發者數量都有超過 50 個核心貢獻者,最近的 2.087.0 更是達到了 62 位核心開發者的貢獻。

編程語言的戰爭異常慘烈,本文希望通過介紹,讓開發者重新來了解一下 D 語言,認識到 D 語言其實是一門能力強大的語言,并且它可以用于不同的場景,生態也在不斷發展完善中。

第一部分:D 語言主要特點

D 語言是在吸取 C++ 遇到的各種教訓基礎上設計出來的,擁有與之類似的編程風格,許多概念與 C 或 C++ 都是相通的。不過,D 語言也有自己的一些特點,如支持閉包、匿名函數、編譯時函數執行、支持垃圾回收等。具體來講,D 語言擁有以下幾個主要特點:

面向對象編程

D 語言允許定義類和接口。像 Java 一樣,D 語言的繼承模型是單類繼承和多接口繼承。所有的類都有一個根類 Object。D 語言的類和接口都是引用類型,而結構是值類型,且不允許繼承。

函數式編程

D 語言像 C++ 一樣,允許在類或結構外單獨定義函數。它還提供了各種不可變數據類型、匿名函數和閉包、UFCS(統一函數調用語法)等特性來更好地支持函數式編程。

泛型編程

D 語言允許定義模型類型,也支持直接定義模板類和模板函數。模板允許嵌套定義,模板方法甚至允許遞歸調用。通過模板約束可以實現模板類型重載。模板參數支持不定個數類型。除此以外,模板參數類型還支持自動推導。

元編程

D 語言里的純函數不會對全局變量產生任何影響,因此可以在編譯時直接調用。借助 static if、static foreach、mixin 等語句,可以編寫在編譯時執行的代碼,動態生成代碼,滿足快速定制應用功能的需求。

安全內存

默認支持基于垃圾回收的內存管理方式,從而讓編程變得更簡單,內存變得安全,程序變得更穩定。除此之外,也可以根據需要對關鍵的內存資源選擇手動管理方式。借助 scope 語句,可以很好地控制內存資源申請和釋放點。D 語言內部有一套核心的類型定義和實現,它是 D 語言的一個子集,也被稱作 SafeD,用于保護內存的安全。

模塊化編程

D 語言的每一個源文件都被定義為一個模塊(module),源文件之間的依賴即體現了模塊之間的依賴。同一目錄下的多個模塊可以組成一個包(package)?；谀K的代碼讓項目的邏輯變得更加清晰,也為項目的快速構建和編譯提供了支持。

其他語言交互

D語言的ABI與C語言完全兼容,因此它也具有很好的與其他語言交互的能力,如與 C、C++ 和 Objective-C 等語言進行交互編程。D 語言甚至支持直接嵌入匯編語言,部分性能關鍵的代碼可以直接使用匯編語言來實現。D 語言的 BetterC 特性是 D 語言的一個子集,能完全去除 GC 依賴,并以更好 C 語言的方式來代替 C 語言編程,它能勝任 C 語言做的絕大部分工作。在 Windows 平臺下,可以使用 COM 接口實現與其他語言的交互。

基于包的應用構建

這個不屬于 D 語言本身特性,但是在 D 語言的開發生態里,這是一種很非常重要和便捷的 D 語言應用構建方式。dub 是 D 語言的應用構建工具,它可以很好地管理應用包之間的依賴關系,快速地構建出 D 語言應用。

除了上述特點,D 語言還提供了許多其他特性,如內建關聯數組、單元測試、內聯匯編、內嵌文檔等,這些特性讓 D 語言成為了一門功能強大的語言。

第二部分:與其它語言的簡要對比

D 語言與 Java 相比

眾所周知 Java 對工業化架構的設計非常棒,遠超越 C++、Golang 等語言,能與 Java 相提并論的只有 C#,在研究中我們發現 D 同樣具備工業化的特性,而且不需要那么龐雜的虛擬機開發環境,D 的性能比起 Java 來說好的非常明顯,而且整合 C、C++ 庫的時候也非常方便,而 Java 想整合 C、C++ 就需要非常麻煩的 jni 對去接。畢竟 D 語言是名副其實的系統級開發語言,D 語言在面向對象方面并不像 Java 那樣強制每個文件都是對象,而更像 C++ 那樣擁有一個 main() 函數作為程序入口。

示例代碼

importstd.stdio;voidmain(){writeln("Helloworld!");}

D 語言與 C++ 相比

說到性能,C++ 一直占據服務端高性能的首選,但是 D 的性能與 C++ 相比幾乎打成平手,但效率可以 3~5 倍于 C++。當然 D 與 C 語言各種庫整合同樣方便,因為 D 語言是二進制與 C、C++ 兼容的,語法更像是 C++ 的超級升級版,D 在對 hashMap 操作時性能比 C++ 還要高,而且只要是掌握 C++ 的人可以沒有任何門檻地使用 D 語言。

示例代碼

importstd.stdio;voidmain(){foreach(i;1..10){writeln(i);}}

D 語言與 PHP 相比

PHP 是服務端腳本語言占有率最高的語言,PHP 的優勢就是簡單,無需引入什么包就可以使用語言本身的所有函數,但是也就是這樣 PHP 的性能一直沒有明顯改進,雖然說 PHP 7.x 的出現讓 PHP 的性能提升了 2.x 倍,但是那只是和非常慢的 PHP 5.x 相比而已,與編譯型語言相比還是相差太多。PHP 有非常明顯的短板,比如不支持多線程、長連接不友好、弱類型、跨語言 RPC 協議支持不穩定、部署需要 PHP 運行環境等,而 D 語言具備 C++ 可實現的所有功能,包括內嵌匯編,開發效率上來講與 PHP 相比只是多了個強類型的概念,而 D 語言標準庫也提供 to 方法讓你非常方便地進行各種類型的轉換。

示例代碼

importstd.stdio:writeln;importstd.conv:to; voidmain(){inti=10000;strings="Isstring";s~=i.to!string;//PHP使用點連接兩個字符串,而D語言使用波浪線連接兩個字符串writeln(s);//輸出結果Isstring10000}

D 語言可替代 C 語言

前陣子有一篇文章比較火,有一位 i3 核心開發者在文章中說到,D 才是真正替代 C 的首選語言,他認為 D 二進制與 C、C++ 完全兼容所以可直接使用這兩個語言的二進制庫,D 甚至可以用 dpp 項目直接 #include 語法引入 *.h 文件,作者同時也說到為什么 C 的替代者不是 Rust 和 Golang,有興趣的同學可以自行了解原文《D as a C Replacement》。

gcc 整合 D 語言編譯支持

這是一個非常大的進步,在近期發布的 gcc 9.1 大版本中整合了 DLang 全新的編譯器前端也就是 gdc,現在整個社區有更多開發者對 D 項目進行推進,也有更多人在使用 D 完成之前 C/C++ 的工作。

第三部分:D 語言主要應用

作為一門支持 GC 的系統語言,D 語言已被許多公司采納和應用,其中不乏像 Facebook、eBay 這樣的大公司。D 的應用涉及了游戲、Web 應用、GUI 應用、操作系統、編譯器、嵌入式、科學計算與教育等多個領域。

游戲開發

Remedy 公司已成功地用 D 語言將一款 3A 游戲 Quantum Break 移植到了 XBox One 和 Windows 10 平臺。另外,有純 D 語言實現的 3D 游戲引擎 Dash 和 D 語言游戲開發工具庫 gfm。

Web 框架

編程語言在 Web 服務端框架非常重要,有好用的框架可以讓整個語言充滿活力,就像 Java 有一個 Spring Framework 框架,PHP 有一個 laravel 框架,Python 擁有一個 Django,而 Ruby 擁有 Rails,所以既然是構建服務端應用 DLang 也同樣擁有一個代表性的框架 Hunt Framework。

數據庫操作

數據庫操作是大部分應用項目都不可或缺的一個基本操作,操作方式主要有兩種:編寫 SQL 腳本和 ORM。

直接操作數據庫的 D 語言開庫有 ddbc / (http://code.dlang.org/packages/ddbc)hunt-database 等,支持的數據庫包括 MySQL、PostgreSQL 和 SQLite 等。其中,新版本的 hunt-database 的底層驅動庫已從綁定 C 語言的方式升級為了直接使用 D 語言實現,減少了對第三方庫的依賴。

采用 ORM 方式的 D 語言開庫有 hibernated / hunt-entity 等。其中,hunt-entity 借鑒了 Java JPA 和 spring-data-jpa 的概念,工業化程度高,操作合理并且易于維護。

微服務相關

hunt-service 是基于 gRPC 協議的分布式 RPC 服務器與客戶端庫,很容易使用,也非常方便與 hunt-framework 整合構建微服務架構。

neton 是基于 raft 算法的分布式服務發現注冊應用服務。

GUI 應用

其實 D 語言的推出比較早,所以 GTK 的整合非常完整,眾所周知 gtk 官方的 vala 語言也大量借鑒了 D 的語言設計,所以 gtkd 能夠非常方便的構建客戶端應用,官方也有開發者推出了新的教程站點非常棒:gtkDcoding | Simple examples of how to use GtkD to build GUI applications(https://gtkdcoding.com/)

此外,純 D 語言實現的跨平臺 GUI 庫 dlangui 也有不俗的表現,有一個 DLangIDE 就是基于它實現的。更多 GUI 庫可以參考這里。

系統應用

在編譯器方面,DMD 前端已實現自舉。在操作系統方面,有 PowerNex(https://github.com/xomboverlord/xomb/tree/unborn) 與 Trinix 等系統嘗試。編譯器 LDC 甚至允許在更多的系統平臺下進行應用開發,如支持基于 ARM 和 MIPS 架構的嵌入式系統、Android 系統等。

科學計算

現在使用 D 語言可以方便的進行科學計算,mir 是其中的佼佼者,它對多維數組計算提供了優秀的支持,性能超越了許多數值計算庫,達到商業水平。

以上就是 D語言基礎知識有哪些,小編相信有部分知識點可能是我們日常工作會見到或用到的。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注本站行業資訊頻道。