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zihua 2014-01-20 23:01:13 点击: 702 | 收藏


当大多数程序员谈到 "Python" 时,他们可能想到的是有时称为 "CPython"(因为它是以 C 实现的)的这种特定实现。但 Python 作为一种语言规范,已随着 Guido van Rossum 的参考实现的演变而实现了多次。本文包含对两种非标准 Python -- Stackless 和 Vyper -- 创始人带有注释的采访。

据我了解,现在可以下载并运行四种 Python 的实现,还有一种实现正在创建中。每种实现都有其存在的特殊理由,这些理由可以在这里从实现开发者自己的话语里了解到。

对不同的平台重新编译编译器或解释器所产生的实现只是略有不同(可能有少量的条件性编译和更改),但最有趣的实现(就我而言)是超越平台问题的那些。实际上,我们在这篇文章中将要看到的那些 Python 实现大多本身就是多平台。实现的概念也与版本的概念有所区别。就语言特性而言,这里谈到的所有实现基本上都处于同一语言版本 (1.5.2)。很明显,CPython 1.6/2.0/3000 已经有一个部分属于新的基本实现,但其它实现可以同样地与那些语言级别的特性一致。

重新实现了哪些编程语言,实现的频率怎样,出于什么原因,以及由谁实现?要形容这组语言非常困难。某些与 Python 几乎处同一地位的流行语言 -- 例如 Perl、REBOL 和 PHP -- 只有一种实现(编译成许多平台)。TCL 与 Perl/PHP 最为相似,但确实有一种称为 Jacl 的 Java 平台版本。从另一个极端来看,例如 C、Awk、Cobol、REXX 和 Java 这样的语言,每个都曾经被无数次地实现。但那些再实现是为了许可和营销等考虑,而不是出于实现的概念和抽象问题。似乎有特殊学术意味的那些语言重新实现得很多(特别是函数性、逻辑性或超纯 OOP 语言,例如Smalltalk 和 Eiffel)。Lisp 没有几百个也有几十个实现和派生。

与我们将要讨论的 Python 实现不同,Lisp 的派生在提供新实现的同时往往引入许多新颖的语言特性。Python 实现在很大程度上实现和主要 CPython 版本相同的 Python 语言。所有现有的版本都是开放源码合作努力的结果,这种情况下,创新与市场定位没有太大关系,甚至与有时导致开放源码项目分裂的许可证争斗也没有什么关系。而且,不同的 Python 版本也不是真正传统意义上的支流,而集中于不同的概念,正是这些概念证明它本身就是 Python 实现。

两种没有详细说明的实现是 JPython 和 Python.NET。JPython 是以 Java 编写的编译器,用于将 Python 源代码编译成 Java 字节码。Python 应用程序最终是在 JVM(用户可能不知道它是以 Python 源代码而不是 Java 编写的,他们也不需要关心)中运行的。Python.NET 是个还未交付的实现,但它 -- 至少在结构上 -- 将与 JPython 相似。Python.NET 将让 Python 参与到微软的 .NET 项目中,该项目基本上接近于一个可以运行以各种语言(例如新的 c#、Visual、Basic、C++,以及 Python)编写的程序的非 Java VM。请随时关注这些实现的开发者发布的信息。

有两种从理论角度上讲使人着迷的实现,下面,就让我们听听它们的开发者都说了些什么:开发 Vyper 的 John Max Skaller 和开发Stackless Python 的 Christian Tismer。

Vyper:采访创始人 John Max Skaller

Vyper 是以函数性语言 Ocaml (3.00) 编写的 Python 语言的实现。与其它 Python 实现比较,Vyper 提供了一些(可选的)语言扩展:更强大的范围确定规则和一些新的函数性特性。Vyper 现在不再进行开发,但它以后可能得到增强(请参阅参考资料获得 Vyper,以及它的源代码。)。我问 Vyper 的创始人 John Max Skaller 有关建造 Vyper 的动机。

Skaller:建造 Vyper 有两个原因:首先,我喜欢 Python,特别是它的简单性。但我不喜欢它缺乏范围确定性,凡事都需要做大量更改来取得进展。因此我决定在保留与 Python 兼容性的同时,通过建造高级得多的编程语言,并在其中建造函数性编程语言的某些概念来改正这些问题。

第二个原因是性能。我有一个称之为 interscript 的主要 Python 程序,一个有读写能力的编程 (LP) 工具,它不仅受到 Python 中缺乏良好结构(如上所述),而且还受性能问题的困扰。

Mertz:既然文字编程是创建 Vyper 的一个动机,您是否能简单介绍一下什么是有读写能力的编程,我想这样对读者会有所帮助。

Skaller:它的构思是不需要为程序记录文档(在编程后),而是编写 包含程序的文档。[它]由 Donald Knuth 发明。

interscript 独立于排字和编程语言,可以通过以 Python 编写的任意可执行代码在文档中扩展。即,尽管有大量预构建的构造可以满足“日常”需要,但一个人可以随意 生成代码和文档。

但除非 LP 很快,否则它永远不能作为主流技术接纳。我花费了许多工作使它变得快一些,但结果,Python 还是无法快到执行所需要的操作:解释语言中逐个字符地处理字符串就是无法快起来。

所以想要构建一个 Python 编译器,至少它能生成可以优化这种代码的机器二进制文件。这是某些 Vyper 扩展的一个原因,从而使优化成为可能。

我从来没有编写过编译器;构思是编写一个解释器,可以在编译时装入所有程序模块,然后将产生的字典 冻结到可执行二进制文件中。现在的 Vyper 就是这样的解释器,我在扩展语言的过程中找到了很多乐趣,但我找到了一份编写编译器的带薪工作,现在就没有时间继续这一工作了。

Mertz:Vyper 的一个特别新颖的特性是其以 Ocaml 的实现。许多读者可能认为编译器/解释器是以 C 实现的(与本质接近);或者对于已定义的机器,编译器可以以 Python 自身实现。为什么使用 Ocaml?

Skaller:Ocaml 直接生成机器代码。相对于 C 来说,它运行得相当不错,对于某些工作甚至会更快。它还带有一个无用信息收集器。Ocaml 是一种高级语言,与 C、C++、Python 或大多数其它所谓的“高级”语言不一样。

Ocaml 和 Python 一样,是混合的函数性/命令语言。Vyper 比 Python 更多地强调 Python 的函数性方面。它纠正了一些明显的设计缺陷,特别是缺少词法范围确定的问题。

在实际中,函数性编程后面有强大的理论支持,而对于命令编程则没有任何理论支持。这意味着从开发角度来说,函数性编程语言比任何命令编程语言通常要好得多,但往往缺乏与基本硬件规则体系结构相近的系统性能。

有意思的是,下一种实现,尽管来自不同角度,在某些方面要胜过 Vyper:

Skaller:该项目的另一致命“杀手”是 Stackless Python。它执行的某些任务是我当前使用的编译器所执行的任务,而这些是 Vyper 可能永远都做不到:它使“超轻量型线程”(由事件调度器驱动的合作多任务)的实现成为可能。 Vyper 是以 Ocaml 实现的,而后者使用机器堆栈;必须避免它,因为堆栈切换(用于同时从一个服务器处理许多客户机)非常昂贵。

Stackless Python:采访创始人 Christian Tismer

第一次见到 Stackless Python 时,它象是 CPython 的一个小支流。谈到编码,Stackless 对实际的 Python C 代码只做了小小更改(并重新定义“事实”)。不过,Christian Tismer( Stackless Python 的创始人)在 Stackless 中引入的概念非常深奥。它是“延续性”的概念(并且以 Python 对他们编程的方法)。

要尝试用最简单的术语解释它,延续性就是一种表示法,在程序中的特定点上,程序的每样事物都可以连续执行。延续性是依赖于初始条件的潜在。不是以传统方式进行循环,它可能使用不同的初始条件递归调用相同的持续性。我看到过的一种概括说法是,从理论上说,延续性更基本并位于 每个其它控制结构下。如果这些想法把您搞糊涂了,不必担心;这是正常的反应。

阅读参考资料中 Tismer 的背景文章是进一步理解的良好开端。最好在阅读该文章后继续阅读他的参考资料。但对目前来说,让我们在更一般的级别上与 Tismer 进行交谈:

Mertz:Stackless Python 确切来说是什么?有什么初学者可以理解的概念能够解释有关 Stackless 的不同之处?

Tismer:Stackless Python 是一种不在 C 堆栈上保存状态的 Python 实现。它的确有堆栈 -- 要多少有多少 -- 但这些是 Python 堆栈。

C 堆栈不能从例如 C 这样的语言以干净的方式进行修改,除非以预期的顺序进行。它对您施加了很大限制:您必须回到这里,与您离开的方向正好相反。

原文链接:http://www.wumii.com/item/QHlO5U0T

作者:zihua | 分类: python | 标签: python | 阅读: 702 | 发布于: 2014-01-20 23时 |
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