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Linux中大量使用脚本语言,而不是C语言!

说到在 Linux 下的编程,很多人会想到用C语言,Linux 的内核、shell、基础命令程序,也的确是用C语言编写的,这首先证明了一点,C语言很强很通用。

到目前为止,C语言依然垄断着计算机工业中几乎所有的系统编程,而且也正因为是C语言,才使得 Unix 以及后来的 Linux 能够这么广泛地被人们去研究、去改进、去制作自己的分支,以至于我们能在各种硬件平台上使用它们。

但是细心的人会发现,Linux 启动过程中所涉及的各种程序,很少有C语言的痕迹。它们大多是脚本程序。不单单在启动过程中是这样,那些用于安装软件的工具 yum、apt-get,甚至是 configure 和 Makefile 也都是脚本程序。而且你可能还没注意到,那些用于系统管理的工具,如配置 ADSL 拨号上网的工具、配置守护进程的工具等,很多也都是脚本程序。

大量使用脚本程序,是所有类 Unix 系统不同于其他系统的一个显著特征,催生人们在 Linux 中大量使用脚本来编写程序,并不仅仅是因为脚本对人直观、容易修改这种显著特性所决定的。另外一个主要的原因就是 Linux 所支持的脚本语言种类十分丰富。

所有类 Unix 系统所必备的 shell,其本身就是一个强大的脚本解释器。所以从 shell 诞生的那一天起,shell 就是那些不懂 C 语言,又必须在 Unix 上编写程序的用户们的首选工具。

这就给了人们一种新的选择,使用 shell 编程不用去理会让人头晕的指针;shell 程序可以直接利用系统命令来完成一些需要用大量 C 代码的功能;shell 编程不用去理会数据类型,不用考虑烦人的数值和字符数据的转换问题;shell 程序同样提供顺序、选择分支和循环这三种能够构建任意算法的基础设施。因此,shell 很快就能够被非专业用户所接受、掌握,并编写出非常实用的程序。

随着时间的推移,这些非专业用户想往更高的方向发展,遇到了一些 shell 处理起来会很“蹩脚”的问题,比如分析文本和修改文本(别忘了“万般皆文本”)。这个时候他们会发现 有 awk 和 sed。也只需要写几行脚本就能将这些问题处理得很好。而且它们也跟 shell 配合得天衣无缝。或许这个时候会觉得加入了 awk 和 sed 的 shell 脚本有些难看,不过没关系,还有 Perl 和 TCL。Perl 天生就是为处理文本而存在的,TCL 也不含糊。

如果觉得这些语言都太老气了,有些过时了,不要紧,还有 Python、Ruby 等这些现代脚本语言,它们除了不能写操作系统内核之外,几乎什么都能干,而且还是面向对象的。

不管怎样,在 Linux 下能够选择的脚本语言都是极其丰富的。它们最大的特点就是简单、好学且资料丰富。简单就意味着容易维护,好学就容易吸引用户,资料丰富就不会在解决 bug 上出现障碍。即便是专业的程序员,也会因为这些特点而特别偏好脚本语言,导致的一个结果就是脚本程序在 Linux 中的大爆发。

有读者可能会问,为什么不选择 C 语言呢?

C语言并不是最佳选择

C语言是 Unix 的母语,这是毋庸罝疑的。前面也说过,正是因为有了C语言,才使得 Unix 有了今天的成就。但为什么在 Linux 中有这么多程序,甚至是关键程序,不用C语言编写呢?

脚本程序由于是解释执行的,在执行效率上自然是会有很大损失的。并且大家都知道,C语言所编写的程序又是以效率著称的。但是C语言是一种编译型语言,要想让C语言的程序能够运行,必须经过编译和链接这两个步骤。

要知道,能够将由几十个源代码文件构成的C语言程序,有条不紊地编译完成并能最终链接成一个可执行程序,本身就是一件费时又费力的事情,如果一旦程序有问题,还必须使用专门的调试工具一点点地去跟踪判断,修正之后再重复那些复杂的编译和链接步骤,这又是一个极需技巧的事情。积累并掌握技巧又是一件费时又费力的事情。

在早些年,计算机性能不佳的时候,这些付出或许是值得的。但是放到现在,处理器的速度至少快了几千倍,内存大了几千倍,硬盘甚至大了几万倍,而价格却更低了。从经济角度分析,机器的时间成本早己远远低于人的时间成本了。那么C语言在机器效率上的优势根本没有任何意义。脚本程序能够给人节省下来的时间成本,则更具经济效益。

要论机器效率,汇编语言比C语言要好上几十倍,但是目前还有谁在用汇编语言编程呢?

C语言在设计的时候,最主要的一个目标就是能够让程序员自己处理内存管理的问题。这使得C语言很强大但又太过于灵活,导致了很多陷阱的出现。稍微一不注意,程序中就会存在难以发觉的 Bug,甚至是严重的安全漏洞。程序员们大多是要以时间或失败为代价去积累经验,才能尽量避免这些问题的发生。而且效率在大多数应用中根本就不是问题,首要的是正确。脚本程序的简单和直观正是正确的起点,C语言的灵活却是错误的根源。

但是,C语言并不是一无是处,也是 Unix 的精华。C语言作为通用程序设计语言是所向无敌的。C语言本身也非常简洁和紧凑,资料丰富且容易学习。C语言之后的少数语言设计,为了不被C语言所吞并,不得不进行大的改动,比如引进垃圾回收机制等,以和C语言能够在功能上保持足够距离。也正是因为这样,C语言始终没有消失,只是它的光辉在 Linux 中稍稍地被脚本程序所遮挡了一下。

脚本语言也有不足

虽然效率并不是脚本程序的缺点,但是种类过于丰富却是一个极大不足。编写一个复杂的应用,往往很难使用一种脚本语言包杆到底,因为脚本语言都有自己适用的场景,为了能够快速有效地完成某个应用,就需扬长避短,利用多种脚本语言混合编程。

多脚本语言的混合编程是一种知识密集型的编程方法,但不是编码密集型的(这是能够被普遍接受的原因)。为了能够良好地使用这种方法,就要求程序员不仅仅要具备相当数量的多种语言知识,还必须具备能够判断这些语言的适用场景、以及如何将它们有效地组合在一起的经验。

实际上,混合编程并不是脚本语言的专利,任何编程语言都行,只要你能找准那些语言的特点。比如笔者就曾经使用过 Basic 和 C 进行混合编程,去完成一个 DOS 版万年历程序。为了支持鼠标点击操作,用 C 完成了鼠标中断的处理。余下的部分都用 Basic 来完成。

在 Linux 中大量应用脚本程序的场景,好多都是这种混合编程的典范。比如 Linux 的启动过程,主程序 init 是用 C 语言写的,具体到启动流程的各个环节则是 shell 脚本程序。

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