Python快速教學（補充篇04）：Python簡史

Python的起源

Python的作者，Guido von Rossum，確實是荷蘭人。 1982年，Guido從阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)獲得了數學和電腦碩士學位。然而，儘管他算得上是一位數學家，但他更享受計算機帶來的樂趣。用他的話來說，儘管擁有數學和計算機雙料資質，他總趨向於做計算機相關的工作，並熱衷於做任何和編程相關的活兒。

Guido von Rossum

在那個時候，他接觸並使用過諸如Pascal、C、 Fortran等語言。這些語言的基本設計原則是讓機器能更快運作。在80年代，雖然IBM和蘋果已經掀起了個人電腦浪潮，但這些個人電腦的配置很低 (在今天看來)。例如早期的Macintosh，只有8MHz的CPU主頻和128KB的RAM，一個大的陣列就能佔滿記憶體。所有的編譯器的核心是做最佳化，以便讓程式能夠運作。為了增進效率，語言也迫使程式設計師像電腦一樣思考，以便能寫出更符合機器口味的程式。在那個時代，程式設計師恨不得用手榨取電腦每一寸的能力。有人甚至認為C語言的指標在浪費記憶體。至於動態類型，記憶體自動管理，物件導向…… 別想了，那會讓你的電腦陷入癱瘓。

 

然而，這種思考方式讓Guido感到苦惱。 Guido知道如何用C語言寫出一個功能，但整個編寫過程需要耗費大量的時間 (即使他已經準確的知道瞭如何實現)。他的另一個選擇是shell。 Bourne Shell作為UNIX系統的解譯器(interPReter)已經長期存在。 UNIX的管理員常常用shell去寫一些簡單的腳本，以進行一些系統維護的工作，例如定期備份、檔案系統管理等等。 shell可以像膠水一樣，將UNIX下的許多功能連接在一起。許多C語言下上百行的程序，在shell下只用幾行就可以完成。然而，shell的本質是呼叫命令。它並不是一個真正的語言。比如說，shell沒有數值型的資料型態，加法運算都很複雜。總之，shell不能全面的調動計算機的功能。

(關於shell，你可以參考linux架構和Linux命令行與命令)

 

Guido希望有一種語言，這種語言能夠像C語言那樣，能夠全面調用計算機的功能接口，又可以像shell那樣，可以輕鬆的程式設計。 ABC語言讓Guido看到希望。 ABC是由荷蘭的CWI (Centrum Wiskunde & Informatica, 數學和計算機研究所)開發的。 Guido在CWI工作，並參與到ABC語言的發展。 ABC語言以教學為目的。與當時的大部分語言不同，ABC語言的目標是「讓使用者感覺更好」。 ABC語言希望讓語言變得容易閱讀，容易使用，容易記憶，容易學習，並以此來激發人們學習程式設計的興趣。例如以下是一段來自Wikipedia的ABC程序，這個程式用來統計文字中出現的字(Word)的總數：

 

HOW TO RETURN words document:

      FOR word IN split line:

         IF word not.in 

   RETURN collection

   

 

HOW TO用來定義一個函數。一個Python程式設計師應該很容易理解這段程式。 ABC語言使用冒號(:)和縮排表示程式區塊(C語言使用{}來表示程式區塊)。行尾沒有分號。 for和if結構中也沒有括號()。如果將HOW TO改為def，將PUT行改為collection = []，將INSERT行改為collection.append(word)，這幾乎是一個標準的Python函數。上面的函數讀起來就像一段自然的文字。

 

儘管已經具備了良好的可讀性和易用性，ABC語言最終沒有流行起來。在當時，ABC語言編譯器需要比較高配置的電腦才能運作。而這些電腦的使用者通常精通計算機，他們更考慮程式的效率，而不是它的學習難度。除了硬體上的困難外，ABC語言的設計也存在一些致命的問題：

可拓展性差。 ABC語言不是模組化語言。如果想在ABC語言中增加功能，例如對圖形化的支持，就必須改變很多地方。

不能直接進行IO。 ABC語言不能直接操作檔案系統。儘管你可以透過諸如文字流的方式匯入數據，但ABC無法直接讀寫檔案。輸入輸出的困難對於電腦語言來說是致命的。你能想像一個打不開車門的跑車麼？

過度革新。 ABC用自然語言的方式來表達程序的意義，例如上面程式中的HOW TO (如何)。然而對於程式設計師來說，他們更習慣用function或define來定義一個函數。同樣，程式設計師也習慣了用等號(=)來分配變數。這儘管讓ABC語言顯得特別，但實際上增加了程式設計師的學習難度 (程式設計師大都掌握不只一種語言)。

傳播困難。 ABC編譯器很大，必須保存在磁帶(tape)上。當時Guido在訪問的時候，就必須有一個大磁鐵來為別人安裝ABC編譯器。 這樣，ABC語言就很難快速傳播。

IBM tape drive：讀寫磁帶

 

1989年，為了打發聖誕節假期，Guido開始寫Python語言的編譯/解釋器。 Python來自Guido所摯愛的電視劇Monty Python’s Flying Circus (BBC1960-1970年代播放的室內情境幽默劇，以當時的英國生活為素材)。他希望這個新的叫做Python的語言，能實現他的理念(一種C和shell之間，功能全面，易學易用，可拓展的語言)。 Guido作為一個語言設計愛好者，已經有過設計語言的(不很成功)的嘗試。這一次，也不過是一次純粹的hacking行為。

 

Python的誕生

1991年，第一個Python編譯器(同時也是解釋者)誕生。它是用C語言實作的，並且能夠呼叫C函式庫(.so檔)。從一出生，Python已經具有了：類別(class)，函數(function)，異常處理(exception)，包括表(list)和字典(dictionary)在內的核心資料類型，以及模組(module)為基礎的拓展系統。

最初的Python logo: 由Guido的兄弟Just von Rossum設計

Python語法很多來自C，但又受到ABC語言的強烈影響。來自ABC語言的一些規定直到今天還富有爭議，例如強制縮排。但這些文法規定讓Python容易讀。另一方面，Python聰明的選擇服從一些慣例(特別是C語言的慣例)。例如使用等號賦值，使用def來定義函數。 Guido認為，如果「常識」上建立的東西，就沒有必要過度糾結。

Python從一開始就特別在意可拓展性(extensibility)。 Python可以在多個層次拓展。從高層上，你可以引入.py檔。在底層，你可以引用C語言的函式庫。 Python程式設計師可以快速的使用Python寫.py檔作為拓展模組。但當性能是考慮的重要因素時，Python程式設計師可以深入底層，寫C程序，編譯為.so檔引入到Python中使用。 Python就好像是使用鋼建造房一樣，先規定好大的框架。而程式設計師可以在此框架下相當自由的拓展或更改。

最初的Python完全由Guido本人開發。 Python得到Guido同事的歡迎。他們迅速的回饋使用意見，並參與Python的改進。 Guido和一些同事組成Python的核心團隊。他們將自己大部分的業餘時間用於hack Python (也包括工作時間，因為他們將Python用於工作)。隨後，Python拓展到CWI以外。 Python將許多機器層面上的細節隱藏，交給編譯器處理，並凸顯出邏輯層面的程式思考。 Python程式設計師可以花更多的時間用於思考程式的邏輯，而不是具體的實作細節 (Guido有一件T卹，寫著：人生苦短，我用Python)。這項特徵吸引了廣大的程式設計師。 Python開始流行。

 

我們不得不暫停我們的Python時間，轉而看一看這時的電腦概況。 1990年代初，個人電腦開始進入一般家庭。 Intel發布了486處理器，windows發布從window 3.0開始的一系列視窗系統。計算機的性能大大提高。程式設計師開始關注電腦的易用性  (例如圖形化介面)。

Windows 3.0

由於電腦效能的提高，軟體的世界也開始隨之改變。硬體足以滿足許多個人電腦的需求。硬體廠商甚至渴望高需求軟體的出現，以帶動硬體的更新換代。 C++和java相繼流行。 C++和Java提供了物件導向的程式設計範式，以及豐富的物件函式庫。在犧牲了一定的效能的代價下，C++和Java大大提高了程式的產量。語言的易用性被提到一個新的高度。我們還記得，ABC失敗的一個重要原因是硬體的效能限制。從這方面說，Python要比ABC幸運許多。

另一個悄悄發生的改變是Internet。 1990年代還是個人電腦的時代，windows和Intel挾PC以令天下，盛極一時。儘管Internet為主體的資訊革命尚未到來，但許多程式設計師以及資深電腦使用者已經在頻繁使用Internet進行交流 (包括email和newsgroup)。 Internet讓資訊交流成本大為下降。新的軟體開發模式開始流行：開源 (open source)。程式設計師利用業餘時間進行軟體開發，並開放原始碼。 1991年，Linus在comp.os.minix新聞群組上發布了Linux內核原始碼，吸引大批hacker的加入。 Linux和GNU相互合作，最終構成了一個充滿活力的開源平台。

 

硬體效能不是瓶頸，Python又容易使用，所以許多人開始轉向Python。 Guido維護了一個maillist，Python用戶就透過郵件交流。 Python使用者來自許多領域，有不同的背景，對Python也有不同的需求。 Python相當的開放，又容易拓展，所以當使用者不滿足於現有功能，很容易對Python進行拓展或改造。隨後，這些使用者將改動發給Guido，並由Guido決定是否將新的特徵加入Python或標準庫。如果程式碼能被納入Python本身或標準函式庫，這將極大的榮譽。 Python自身也因此變得更好。

(Guido不得不作出許多決定，這也是他被稱為Benevolent Dictator For Life的原因)

Python被稱為“Battery Included”，是說它以及其標準庫的功能強大。這些都是整個社區的貢獻。 Python的開發者來自不同領域，他們將不同領域的優點帶給Python。例如Python標準函式庫中的正規表示(regular expression)是參考Perl，而lambda, map, filter, reduce函數參考Lisp。 Python本身的一些功能以及大部分的標準函式庫來自社群。 Python的社群不斷擴大，進而擁有了自己的newsgroup，網站(python.org)，以及基金 (Python Software Foundation)。從Python 2.0開始，Python也從maillist的開發方式，轉為完全開源的開發方式。社區氣氛已經形成，工作被整個社區分擔，Python也獲得了更高速的發展。

(由於Guido享有絕對的仲裁權，所以在Python早期maillist的開發時代，不少愛好者相當擔心Guido的生命。他們甚至作出假設：如果Guido掛了的話，Python會怎樣。見If Guido was hit by a bus)

到今天，Python的框架已經確立。 Python語言以物件為核心組織程式碼(Everything is object)，支援多種程式設計範式(multi-paradigm)，採用動態類型(dynamic typing)，自動進行記憶體回收(garbage collection)。 Python支援解釋運行(interpret)，並能呼叫C函式庫進行拓展。 Python有強大的標準函式庫 (battery included)。由於標準函式庫的系統已經穩定，所以Python的生態系開始拓展到第三方包。這些包，如Django, web.py, wxpython, numpy, matplotlib,PIL，將Python升級成了物種豐富的熱帶雨林。

 

今天Python已經進入3.0的時代。由於Python 3.0向後不相容，所以從2.0到3.0的過渡並不容易。另一方面，Python的效能依然值得改進，Python的運算效能低於C++和Java(請參閱Google的討論)。 Python依然是發展中的語言。我期待看到Python的未來。

 

Python啟示錄

Python崇尚優美、清晰、簡單，是一個優秀且廣泛使用的語言(TIOBE語言排行第八，Google的第三大開發語言，Dropbox的基礎語言，豆瓣的伺服器語言) 。這個世界並不缺乏優秀的語言，但Python的發展史作為一個代表，帶給我許多啟示。

在Python的開發過程中，社群扮演了重要的角色。 Guido自認為自己不是全能型的程式設計師，所以他只負責訂製框架。如果問題太複雜，他會選擇繞過去，也就是cut the corner。這些問題最終由社區中的其他人解決。社區中的人才是異常豐富的，就連創建網站，籌集基金這樣與開發稍遠的事情，也有人樂意處理。現今的專案開發越來越複雜，越來越龐大，合作以及開放的心態成為專案最終成功的關鍵。

Python從其他語言中學到了很多，無論是已經進入歷史的ABC，還是仍然在使用的C和Perl，以及許多沒有列出的其他語言。可以說，Python的成功代表了它所有藉鏡的語言的成功。同樣，Ruby借鑒了Python，它的成功也代表了Python某些方面的成功。每個語言都是混合體，都有它優秀的地方，但也有各種不同的缺陷。同時，一個語言「好與不好」的評判，往往受制於平台、硬體、時代等等外在原因。程式設計師經歷過許多語言之爭。我想，為什麼不以開放的心態和客觀的分析，去區分每個語言的具體優點和缺點，去區分內在和外在的因素。說不定哪一天發現，我不喜歡的某個語言中，正包含了我所需要的東西。

無論Python未來的命運如何，Python的歷史已經是本很有趣的小說。

 

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