王垠：不再推荐 Haskell

   <p> 在之前的一篇<a href="/misc/goto?guid=4958524151642886425" target="_blank">博文</a>里，我推荐从函数式语言入手掌握程序语言。推荐的两种语言是 Scheme 和 Haskell。可是出于多种原因，我必须告诉大家，我已经不再推荐 Haskell。这里的原因比较深入，可能不容易说清楚，所以只简述一下。如果有异议的话，可以来信跟我讨论，这样也可以帮我理清思路。</p>    <p> 先说说之前推荐 Haskell 的原因吧。推荐它其实是因为是它的类型关系较 Scheme 清晰，并且有模式匹配等方便的功能。可是类型系统和模式匹配，却不是 Haskell 所专有的。其它的一些语言，比如 OCaml 和 Racket 也有很方便的模式匹配和能力相近的类型系统。</p>    <p> 现在停止推荐 Haskell，其实是出于很多原因的积累：</p>    <p> <strong>1. 类型系统过于复杂</strong></p>    <p> 最开头的时候，Haskell 使用的是普通的 Hindley-Milner 类型系统（HM 系统）。使用这种类型系统的原因是因为程序员不需要写任何类型标记（typeannotation）就可以“静态”的确保类型的正确。可是这样做的代价是，这个类型系统表达能力太弱。很多程序需要拐弯抹角的绕过这个类型系统的种种限制才写得出来。比如，Haskell 的 sum type 导致 constructor 的非常麻烦的多重嵌套，这我已经在一篇英文<a href="/misc/goto?guid=4958524151750420853" target="_blank">博文</a>里面比较隐晦的批评了一下。显然 HM 系统灵活性太差，所以 Haskell 内部后来引进了 SystemFw。可是这些系统发展了好多年，还是不能解决问题。到现在，你仍然会在 Haskell 里面遇到莫名其妙的限制。你觉得程序应该编译通过，可是它就是编译不过（比如我这篇英文<a href="/misc/goto?guid=4958524151851620028" target="_blank">博客</a>所述）。究其原因，其实是类型系统有问题，而不是程序员的思路有问题。</p>    <p> 有的 Haskell 程序员可能会反驳，说是因为我不能理解 Haskell 的类型系统。那么我可以告诉你，我不但实现了 Haskell 和 ML 所用的 HM 系统，而且实现了比 HM 还要强大的 MLF, intersection type 等类型系统。Haskell 推导不出来的类型，我的系统可以推导出来。所以我说的话其实是出自第一手的依据。</p>    <p> <strong>2. 参数和返回值的类型标记很有必要</strong></p>    <p> 与 Haskell 同门的 SML 和 OCaml 的类型系统也有类似的问题，甚至更加严重（比如 ML 有 <a href="/misc/goto?guid=4958524151945896139" target="_blank">value restriction</a>，导致不必要的约束和困惑）。但是很多“常规语言”，特别是像 Java,C++ 等需要类型标记的语言，却没有这个问题。很多人喜欢 Haskell 都是因为用它可以“不写类型标记”，可是现在呢，最好的 Haskell 程序员都是先把类型写下来，才开始写函数。一来这样思路清晰，你知道这函数要处理哪些类型的数据，你就明确的把它写下来，以后再来看，或者给其他人看，都一目了然。二来是因为 Haskell 的类型系统由于加入的一些“不可判定”（undecidable）的扩展功能，有时候已经无法推导出类型了。而给函数的参数和返回值加上类型标记之后，就可以轻松推导出类型。所以你看到，给参数和返回值加上类型标记，不管是对人还是对机器，都有好处。所以经过我一学期的研究得出的结论是，HM 系统的类型推导，其实是多此一举。</p>    <p> 不过需要注意的是，函数的局部变量，其实是不需要类型标记的。比如在 Java 程序里常见的：</p>    <p> List<String> ls = newArrayList<String>();</p>    <p> 这样的赋值语句，其实是没必要在左边加一个类型标记的，因为右边的类型我们知道。在这一点上C++11 的 "auto" 是一个正确的方向。比如在 C++11 里，你可以写：</p>    <p> auto ls =newArrayList<String>();</p>    <p> 这种类型推导不难做，基本就是一个抽象解释器。我给 Python 做的 <a href="/misc/goto?guid=4958524152036785165" target="_blank">PySonar</a> 类型推导系统里面就实现了这样的功能。</p>    <p> 对任何语言，具体是哪些地方有必要加上类型标记呢？其实有一个很简单的方法来判断：观察信息进出函数的“接口”，把这些接口都做上标记。直观一点说，函数就像是一个电路模块，只要我们知道输入和输出是什么，那么中间的导线里面是什么，我们其实都可以推出来。类型推导的过程，就像是模拟这个电路的运行。这里函数的输入就是参数，输出就是返回值，所以基本上把这两者加上类型标记，里面的局部变量的类型都可以推出来。另外需要注意的是，如果函数使用了全局变量，那么全局变量就是函数的一个“隐性”的输入，所以如果程序有全局变量，都需要加上类型标记。</p>    <p> <strong>3. “纯函数式”并不是好主意</strong></p>    <p> 我最近常常跟同学开玩笑，说“纯函数式”语言是什么意思。“纯函数式”语言是用来描述这样一个世界的，在这个世界里，所有的东西都是“有线”的（wired）。不存在 3G，4G，不存在 wifi，收音机，卫星电视…… 所谓的 monads，其实就是这个布满电缆的世界里的“接线盒”。</p>    <p> Haskell 编程之麻烦，就是因为这些电缆。你必须小心翼翼的把它们接在一起，安排好，否则就会有各种问题，甚至绊到脚。连生成随机数这么简单的事情，你都得学会使用各种各样的“随机数 monads”。这是因为我们需要记录随机数发生器的“状态”，所以随机数 monad 输入一个随机数发生器，返回一个随机数以及一个新的随机数发生器！想一想，在 C 语言里面，你只需要一个全局变量或者函数内部的 static 变量来记录随机数发生器的状态。到底是谁简单，谁复杂？我想你可能已经意识到，全局变量其实就是 wifi！</p>    <p> Haskell 的支持者常说，纯函数的语言容易“推理”，容易确保程序的正确。因为它的程序就像“数学的函数”，给同一个输入，就会得到同一个输出。这叫做 “referentialtransparency”。可是这种性质，真的可以让程序容易“推理”吗？如果 Haskell 的函数使用了 monads，比如“状态”（statemonad），那么这个函数的“输入”，就几乎永远不会相同。因为那个状态每次都可能变化，所以你实际上还是没法知道那里面是什么！</p>    <p> 记住这一点：世界上没有包治百病的神药。</p>    <p> <strong>4. 惰性求值（lazyevaluation）不是好主意</strong></p>    <p> 关于惰性求值，我基本同意 <a href="/misc/goto?guid=4958524152126479089" target="_blank">Robert Harper 的观点</a>。惰性求值让类型变得混乱，让程序的时间和空间复杂度难以分析，而且跟并行计算的原则有根本性的矛盾。而惰性求值的功能，却不是经常有用的。即使需要，在普通的语言里也可以通过 thunk 来实现。所以，惰性求值带来的问题恐怕比它解决的问题还要多。</p>    <p> 很多自称“从 Haskell 衍生”的语言，很多其实都只是有其形，而无其实。一个例子就是 <a href="/misc/goto?guid=4958524152215447319" target="_blank">Bluespec</a>，一种硬件描述语言。它虽然自称是从 Haskell 演变来的，看起来像 Haskell，但是它却不是惰性的，类型系统也很简单，所以基本上它已经不是 Haskell。打着 Haskell 的旗号，恐怕是想借助 Haskell 的名声来抬高自己，或者是因为 Bluespec 的创造者 Lennart Augustsson 最早的时候是 Haskell 的主要发起人之一。</p>    <p> <strong>5. 思想局限</strong></p>    <p> 所以综上所述，Haskell 自称的“特性”几乎被实践一一推翻。可是 Haskell 程序员往往炫耀自己的“函数式编程”水平，其实经常陷入一些很难理解的“设计模式”，无法自拔。鉴于这个原因，我停止向大家推荐 Haskell。</p>    <p> 另外需要申明一下的是，我停止推荐 Haskell 并不是因为我想力推 Scheme。实际上 Scheme 也有自己的问题，但是相对来说，它更加简单易懂，符合学习的需要。另外，以前对 C 和 C++ 的批评也许过于偏激。最近为了在 LLVM 上做一些事情，开始重新理解C++，发现它做的好些事情其实是挺不错的，甚至超过好些最炫的，带有“dependenttype”的函数式语言。所以现在我觉得，其实世界上的语言并没有什么绝对的标准。在一段时间认为是错的东西，可能却是对的。所以不用盲目的排斥一些语言，把它们都拿来看一下，互相对比，才会知道到底什么是好的。</p>    <div id="come_from">    来自:     <a id="link_source2" href="/misc/goto?guid=4958524152294272675" target="_blank">blog.sina.com.cn</a>    </div>