Python 快速教程（補充篇04）： Python簡史

Python是我喜歡的語言，簡潔，優美，容易使用。前兩天，我很激昂的向朋友宣傳Python的好處。

聽過之後，朋友問我：好吧，我承認Python不錯，但它為什麼叫Python呢？

我不是很確定：呃，似乎是一個電視劇的名字。

朋友又問：那你說的Guido是美國人麼？ (Guido von Rossum，Python的作者)

我再次不是很確定：他從google換到Dropbox工作，但他的名字像是荷蘭人的 (有一個von在中間)。

 

所以，後面我花了些時間調查Python的歷史。這是很好的學習。我看到了Python中許多功能的來源和Python的設計理念，比如哪些功能是歷史遺留，哪些功能是重複，如何增加功能…… 而且，Python也是開源(open source)運動的一個成功案例。從Python的歷史中，我們可以一窺開源開發的理念和成就。

這也可以作為我寫的Python快速教程的序篇。

 

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)獲得了數學和計算機碩士學位。然而，儘管他算得上是一位數學家，但他更加享受計算機帶來的樂趣。用他的話說，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，並熱衷於做任何和程式設計相關的活兒。

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執行。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)。比如早期的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優化，以便讓程式能夠執行。為了增進效率，語言也迫使程式設計師像計算機一樣思考，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計算機每一寸的能力。有人甚至認為C語言的指標是在浪費記憶體。至於動態型別，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了如何實現)。他的另一個選擇是shell。Bourne Shell作為UNIX系統的直譯器(interpreter)已經長期存在。UNIX的管理員們常常用shell去寫一些簡單的指令碼，以進行一些系統維護的工作，比如定期備份、檔案系統管理等等。shell可以像膠水一樣，將UNIX下的許多功能連線在一起。許多C語言下上百行的程式，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別，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命令列與命令)

 

Guido希望有一種語言，這種語言能夠像C語言那樣，能夠全面呼叫計算機的功能介面，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語言的開發。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。比如下面是一段來自Wikipedia的ABC程式，這個程式用於統計文字中出現的詞(word)的總數：

 

HOW TO用於定義一個函式。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(:)和縮排來表示程式塊(C語言使用{}來表示程式塊)。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)，這就幾乎是一個標準的Python函式。上面的函式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執行。而這些電腦的使用者通常精通計算機，他們更多考慮程式的效率，而非它的學習難度。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：

• 可擴充性差。ABC語言不是模組化語言。如果想在ABC語言中增加功能，比如對圖形化的支援，就必須改動很多地方。
• 不能直接進行IO。ABC語言不能直接操作檔案系統。儘管你可以通過諸如文字流的方式匯入資料，但ABC無法直接讀寫檔案。輸入輸出的困難對於計算機語言來說是致命的。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式的意義，比如上面程式中的HOW TO (如何)。然而對於程式設計師來說，他們更習慣用function或者define來定義一個函式。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止一種語言)。
• 傳播困難。ABC編譯器很大，必須被儲存在磁帶(tape)上。當時Guido在訪問的時候，就必須有一個大磁帶來給別人安裝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/直譯器。Python來自Guido所摯愛的電視劇Monty Python’s Flying Circus (BBC1960-1970年代播放的室內情景幽默劇，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，可擴充的語言)。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(同時也是直譯器)誕生。它是用C語言實現的，並能夠呼叫C庫(.so檔案)。從一出生，Python已經具有了：類(class)，函式(function)，異常處理(exception)，包括表(list)和詞典(dictionary)在內的核心資料型別，以及模組(module)為基礎的擴充系統。

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，比如強制縮排。但這些語法規定讓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)。比如使用等號賦值，使用def來定義函式。Guido認為，如果“常識”上確立的東西，沒有必要過度糾結。

Python從一開始就特別在意可擴充性(extensibility)。Python可以在多個層次上擴充。從高層上，你可以引入.py檔案。在底層，你可以引用C語言的庫。Python程式設計師可以快速的使用Python寫.py檔案作為擴充模組。但當效能是考慮的重要因素時，Python程式設計師可以深入底層，寫C程式，編譯為.so檔案引入到Python中使用。Python就好像是使用鋼構建房一樣，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擴充或更改。

最初的Python完全由Guido本人開發。Python得到Guido同事的歡迎。他們迅速的反饋使用意見，並參與到Python的改進。Guido和一些同事構成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擴充到CWI之外。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設計思考。Python程式設計師可以花更多的時間用於思考程式的邏輯，而不是具體的實現細節 (Guido有一件T恤，寫著：人生苦短，我用Python)。這一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，轉而看一看這時的計算機概況。1990年代初，個人計算機開始進入普通家庭。Intel釋出了486處理器，windows釋出window 3.0開始的一系列視窗系統。計算機的效能大大提高。程式設計師開始關注計算機的易用性  (比如圖形化介面)。

Windows 3.0

由於計算機效能的提高，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要。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正規化，以及豐富的物件庫。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。

另一個悄然發生的改變是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計算機使用者已經在頻繁使用Internet進行交流 (包括email和newsgroup)。Internet讓資訊交流成本大大下降。一種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新聞組上釋出了Linux核心原始碼，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臺。

 

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使用者就通過郵件進行交流。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，又容易擴充，所以當使用者不滿足於現有功能，很容易對Python進行擴充或改造。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到Python或者標準庫中。如果程式碼能被納入Python自身或者標準庫，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。這些是整個社群的貢獻。Python的開發者來自不同領域，他們將不同領域的優點帶給Python。比如Python標準庫中的正則表達(regular expression)是參考Perl，而lambda, map, filter, reduce函式參考Lisp。Python本身的一些功能以及大部分的標準庫來自於社群。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。社群氣氛已經形成，工作被整個社群分擔，Python也獲得了更加高速的發展。

(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)，支援多種程式設計正規化(multi-paradigm)，採用動態型別(dynamic typing)，自動進行記憶體回收(garbage collection)。Python支援解釋執行(interpret)，並能呼叫C庫進行擴充。Python有強大的標準庫 (battery included)。由於標準庫的體系已經穩定，所以Python的生態系統開始擴充到第三方包。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已經進入到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(見Google的討論)。Python依然是一個在發展中的語言。我期待看到Python的未來。

 

Python啟示錄

Python崇尚優美、清晰、簡單，是一個優秀並廣泛使用的語言 (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，社群起到了重要的作用。Guido自認為自己不是全能型的程式設計師，所以他只負責制訂框架。如果問題太複雜，他會選擇繞過去，也就是cut the corner。這些問題最終由社群中的其他人解決。社群中的人才是異常豐富的，就連建立網站，籌集基金這樣與開發稍遠的事情，也有人樂意於處理。如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，還是依然在使用的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借鑑的語言的成功。同樣，Ruby借鑑了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，但也有各種各樣的缺陷。同時，一個語言“好與不好”的評判，往往受制於平臺、硬體、時代等等外部原因。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，去區分一下每個語言的具體優點缺點，去區分內部和外部的因素。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。

 

如果你因為本文對Python產生了興趣，歡迎閱讀我的Python快速教程。

 

本文主要參考：

Guido在Dropbox所做演講   http://v.youku.com/v_show/id_XNTExOTc1NTU2.html

python.org的文件

Wikipedia