寻找功能语言[关闭]答案

【问题标题】：Looking for a functional language [closed]寻找功能语言[关闭]
【发布时间】：2010-11-12 00:40:26
【问题描述】：

我是一名主要使用 C++ 的科学家，但我想找到一种更好的语言。我正在寻找建议，我什至不确定我的“梦想语言”是否存在，但这是我的愿望清单；

重要特征 （按重要性排序）

1.1：性能：对于科学来说，性能非常重要。我完全理解生产力的重要性，不仅是执行速度，而且当你的程序必须运行几个小时时，你就不能用 Python 或 Ruby 编写它。它不需要像 C++ 一样快，但它必须相当接近（例如：Fortran、Java、C#、OCaml...）。

1.2：高级而优雅：我希望能够尽可能地专注于科学并获得清晰的代码。我也不喜欢像 Java 这样冗长的语言。

1.3：主要是函数式：我喜欢函数式编程，我认为它非常适合我的风格和科学编程。我不在乎语言是否支持命令式编程，这可能是一个加分项，但它必须关注并鼓励函数式编程。

1.4：可移植性：应该在 Linux（尤其是 Linux！）、Mac 和 Windows 上运行良好。不，我不认为 F# 在带有单声道的 Linux 上运行良好，而且我不确定 OCaml 在 Windows 上运行良好；）

1.5：面向对象，最好遵循“一切都是对象”的理念： 不久前，当我不得不处理纯 C 语言时，我意识到我是多么喜欢面向对象编程。我喜欢坚定致力于面向对象编程的语言，而不仅仅是胆小的支持。

不是很重要，但会很好的事情

2.1：“不太强”类型：我发现 Haskell 的强类型系统很烦人，我喜欢能够进行一些隐式转换。

2.2：工具： 好的工具总是加分项，但我想这真的取决于语言。我使用轻量级编辑器 Geany 与 Haskell 一起玩，我从不觉得有缺陷。另一方面，我不会对 Java 甚至 Scala 做同样的事情（特别是 Scala，似乎缺乏好的工具，这真的很可惜）。 Java 在这里确实是排名第一的语言，使用 NetBeans 和 Javadoc，使用 Java 编程既简单又有趣。

2.3：垃圾收集，但没有虚拟机翻译或编译。我对虚拟机没有任何反感，但领域中的两大巨头各有各的问题。在纸面上，.net 框架似乎要好得多，并且特别适合函数式编程，但实际上它仍然非常以 Windows 为中心，并且对 Linux/MacOS 的支持~~terrible~~不如应有的好，所以这并不值得考虑。 Java 现在是一个成熟的 VM，但它在某些层面上让我很恼火：我不喜欢它处理可执行文件、泛型的方式，而且它编写的 GUI 很糟糕（尽管这些东西还不错）。

【问题讨论】：

虚拟机与 GUI 究竟有什么关系。 JVM 将在甚至没有屏幕的机器上运行。
如果您最近没有跟上 C# 的步伐，请注意最新版本比您想象的更实用。你也许可以用你喜欢的 C# 风格编写程序。
@Drew：也许吧，但是 Mono 支持吗？
您需要什么类型的计算才能快速执行？有很多数学库可以快速完成某些事情，即使是像 python 这样的“慢”语言。
相当大的模拟。我经常需要生成数以亿计的随机数。 Python 是我的第二语言，我真的很喜欢它。我知道您可以将 C/C++ 与它一起使用，但我不确定它是否适用于我的情况（我可能会就此提出一个新问题，这可能会更容易）。

标签： programming-languages functional-programming

【解决方案1】：

在我看来，有三个可行的候选者：Haskell、Standard ML、OCaml。（Scala 退出的原因是它可以编译为 JVM 代码，因此当程序必须运行数天时，它的速度不太可能足够快。）所有这些都主要是功能性的。我会在我有知识的地方发表评论。

高性能

OCaml 在所有情况下都能提供最稳定的性能，但性能很难提高。你得到的就是你得到的:-)
Haskell 具有最佳的并行性能，可以很好地利用 8 核或 16 核机器。如果你的未来是平行的，我敦促你掌握你对类型系统的厌恶，并学会有效地使用 Haskell，包括 Data Parallel Haskell 扩展。

Haskell 性能的缺点是很难预测评估惰性函数程序所需的空间和时间。有许多出色的分析工具，但仍可能需要付出巨大的努力。
带有 MLton 编译器的标准 ML 提供了出色的性能。 MLton 是一个全程序编译器，做得非常好。

高级优雅

从语法上讲，Haskell 是明显的赢家。然而，类型系统中充斥着最近实验的残余物。然而，类型系统的核心是高级且优雅的。 “类型类”机制特别强大。
标准 ML 的语法丑陋，但类型系统和语义非常干净。
从语法和类型系统的角度来看，OCaml 是最不优雅的。过去实验的遗骸比 Haskell 更引人注目。此外，标准库并不像您预期的那样支持函数式编程。

主要功能

Haskell 是纯函数式的；标准 ML 非常实用； OCaml 主要是功能性的（但要注意可变字符串和库中一些令人惊讶的遗漏；例如，列表函数对于长列表是不安全的）。

便携性

这三个都在 Linux 上运行良好。 Haskell 开发人员使用 Windows 并且得到了很好的支持（尽管这让他们很痛苦）。我知道 OCaml 在 OSX 上运行良好，因为我使用了一个用 OCaml 编写的应用程序，该应用程序已移植到 OSX。但我在这里知之甚少。

面向对象

在 Haskell 或 SML 中找不到。 OCaml 在核心语言上移植了一个沼泽标准的 OO 系统，与其他语言没有很好的集成。

你没有说你为什么热衷于面向对象。 ML 仿函数和 Haskell 类型类提供了 C++ 中的一些封装和多态性（也称为“泛型编程”）。

可以颠覆的类型系统

所有三种语言都提供了不安全的强制转换。在所有这三种情况下，它们都是获取核心转储的好方法。

我希望能够进行一些隐式转换。

我想你会发现 Haskell 的类型类系统符合你的喜好——你可以获得一些类似于隐式转换的效果，但安全。特别是，数字和字符串文字可以隐式转换为您喜欢的任何类型。

工具

Haskell 有相当不错的分析工具。标准机器学习有蹩脚的工具。 OCaml 基本上具有标准的 Unix 分析和无法使用的调试器。（调试器拒绝跨越抽象障碍，它不适用于本机代码。）

我的信息可能已过时；工具图片一直在变化。

垃圾收集并编译为本机代码

检查。没有什么可以选择的。

推荐

克服您对安全、可靠的类型系统的厌恶。研究 Haskell 的类型类（Wadler 和 Blott 的原始论文和 Mark Jones 的教程可能很有启发性）。 深入了解 Haskell，并确保在 Hackage 了解大量相关软件。

【讨论】：

我非常喜欢 Haskell，我同意你的观点。我希望在 Haskell 中将输入字符串实习成唯一的符号或 id 更合理，然后对解析的输入执行一些纯计算，稍后以只读方式使用字符串。你现在有一个贯穿整个程序的 monad。呸。 Scala 可能比 Ocaml 或 Haskell 快得多，具体取决于实现技术。但我同意高级的、纯函数式的 Scala 往往比 Ocaml 或 Haskell 稍慢。
感谢您的回答。我可能会再看看 Haskell 的类型系统。
@wrang-wrang: Gensym 在 Haskell 中一直是个痛点，但我认为如果你将解析后的输入与从 UId 到字符串的映射结合起来，你实际上可以将 monad 包含在非常窄的范围内，例如, 编写一个 String -> (ParseTree, Data.Map Unique String) 类型的纯函数，它在内部使用状态单子。
“Scala 退出的原因是它可以编译为 JVM 代码，因此当程序必须运行数天时，它的速度不太可能足够快。”这是基于 1.6 JVM 的经验，还是基于它曾经如何回到黑暗时代？
@Peter：部分是在黑暗时代，部分是因为 JVM 不支持正确的尾调用，因此函数式程序（执行大量尾递归）往往表现不佳。见stackoverflow.com/questions/105834/…。我的理解是，要从 Scala 中获得最佳性能，您必须放弃尾调用。

【解决方案2】：

试试 Scala。它是一种在 JVM 中运行的面向对象的函数式语言，因此您可以访问曾经用 Java 编写的所有内容。它具有您所有的重要功能，并且是其中一项不错的功能。（显然不是#2.2 :) 但这可能会很快变得更好。）它确实有非常强大的类型，但是通过类型推断它并不会真正妨碍你。

【讨论】：

Scala 满足您的所有要求，除了 2.2。它具有正确的强类型，因为它用于支持程序员编写更干净、更简单的代码，而不是强迫他们跳过障碍。对于大致相同的性能，它比 Java 简洁得多。它支持并鼓励功能性风格，同时仍然允许非功能性风格。

【解决方案3】：

你刚刚描述了 Common Lisp...

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您喜欢在大多数事情上使用列表，并且关心性能，请使用 Haskell 或 Ocaml。尽管 Ocaml 在堆上的浮点数由于 VM 设计而需要装箱（但浮点数组和纯浮点记录没有单独装箱，这很好）方面受到很大影响。

如果您愿意使用数组而不是列表，或者计划使用可变状态进行编程，请使用 Scala 而不是 Haskell。如果您正在寻找编写线程多核代码，请使用 Scala 或 Haskell（Ocaml 要求您 fork）。

Scala 的列表是多态的，因此 int 列表实际上是装箱的 Int 对象的列表。当然，您可以在 Scala 中编写自己的 int 列表，速度也一样快，但我假设您更愿意使用标准库。 Scala 在 JVM 上确实有尽可能多的尾递归。

我认为 Ocaml 在 Vista 64 上失败了，我认为是因为他们只是更改了最新版本（3.11.1？）中的链接器，但早期版本运行良好。

如果您使用夜间构建，目前 Scala 工具支持存在缺陷，但应该很快就会好。有eclipse和netbeans插件。我正在使用 emacs 代替。我过去成功使用过 eclipse 和 netbeans 调试器 GUI。

Scala、Ocaml 或 Haskell 都没有真正出色的标准库，但至少您可以轻松地在 Scala 中使用 Java 库。如果你使用 mapreduce，Scala 会在集成上胜出。 Haskell 和 Ocaml 有合理数量的 3rd 方库。 Haskell 中有 2-3 种类型的 monad 有不同命名的组合器，这让我很恼火。

http://metamatix.org/~ocaml/price-of-abstraction.html 可能会说服你继续使用 C++。可以编写性能与 Java/C++ 几乎相同的 Scala，但不一定是高级函数式或 OO 风格。

http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html 似乎暗示 auto x = ... （表达式的类型推断）和 lambdas 是可用的。带有 boost 的 C++0x，如果你能忍受的话，看起来很实用。 C++ 高性能模板滥用库的缺点当然是编译时间。

【讨论】：

【解决方案5】：

在我看来，您的要求很好地描述了 ocaml，除了“不太强”的打字。至于工具，我使用并且喜欢 emacs 的 tuareg 模式。 Ocaml应该在windows上运行（我自己没用过），和F#、FWIW很像。

我也会考虑围绕语言的生态系统。在我看来，Ocaml 的主要缺点是它没有一个庞大的社区，因此缺乏大量的第三方模块库，而这些库正是使 python 如此方便的一部分。必须编写自己的代码或修改您在 Internet 上找到的其他人的一次性原型模块，这可能会占用您通过编写漂亮的函数式语言节省的一些时间。

【讨论】：

IMO，库支持/3rd-party 模块可用性是 F# 的一张真正的王牌。

【解决方案6】：

您可以在单声道上使用 F#；也许值得一看？我知道单声道不是 100% 完美（从来都不是），但它非常远非“糟糕”；大多数差距都在 WCF/WPF 之类的东西上，我怀疑你是否想从 FP 中使用它们。这似乎提供了你想要的很多东西（除了显然它在 VM 中运行 - 但你在讨价还价中获得了大量可用的库（即大部分 .NET） - 比它所基于的 OCaml 容易得多） .

【讨论】：

我不明白他关于 F# 在单声道中不能很好地工作的观点。 F# 应该像任何 .NET 语言一样在单声道中“正常工作”，因为它与所有其他 .net 语言一样，被编译为 IL。问题应该是，“IL 在单声道中工作得好吗？”
同意 - 如果他不同意，欢迎投反对票；-p
F# 在 Mono 中的性能现在很差。
真的吗？你真的让我吃惊。我承认我只在单声道上使用它进行验证；不在“愤怒”中……
我猜它最近有所改进，但似乎 Mono 在运行 C# 方面比 F# 投入了更多的工作。即使使用 Mono speedbump，在某些情况下，使用未装箱的浮点数时 F# 也比 Ocaml 更快，因此总体上它可能不是一个糟糕的选择。 abdullin.com/journal/2009/1/6/…lists.ximian.com/pipermail/mono-list/2009-January/041088.html groups.google.com/group/comp.lang.functional/msg/…flyingfrogblog.blogspot.com/2009/01/mono-22.html

【解决方案7】：

我仍然会选择 Python，但使用 NumPy 或其他一些外部模块进行数字运算，或者在 Python 中执行逻辑并在 C/汇编程序中执行热点。

您总是为了舒适而放弃循环，舒适度越高，循环越多。因此，您的要求是互斥的。

【讨论】：

我强烈不同意我的要求是相互排斥的，至少现在不是了。许多高级语言，例如 Haskell、OCaml 和 Scala，都可以生成非常快速的程序。当然，它们不是动态的，但我不在乎。
您给出明确规定的性能要求，任何语法糖都将花费时钟周期，无论您做什么。有些可能比其他更快，但它总是比直接用该平台的汇编语言实现的算法慢。当您提出例如 Java 足够快的概念时，我可以向您保证，使用 Python 和用 C 编写的热点或使用专门的数字模块将优于除 C/Assembler 之外的任何其他语言的任何其他实现。然而，任何支持 FFI 的语言都可以做到这一点。

【解决方案8】：

我认为 Common Lisp 非常适合您的描述。

1.1：性能：现代 CL 实现几乎与 C 相当。还有与 C 库交互的外部函数接口，并且已经完成了许多绑定（例如 GNU 科学库）。

1.2：高级和优雅：是的。

1.3：主要是功能性的：是的，但您也可以在需要时“获得命令式”； CL 是“多范式”。

1.4：可移植性：有多种实现对每个平台的不同支持。一些链接位于CLiki 和ALU Wiki。

1.5：面向对象，最好是在“一切都是对象”的理念下：CLOS，Common Lisp Object System，比任何“curly”语言都更接近“面向对象”，并且还具有一些特性你会非常想念其他地方，比如多方法。

2.1：“不太强”类型：CL 具有动态、强类型，这似乎是您想要的。

2.2：工具：Emacs + SLIME（Emacs 的高级 Lisp 交互模式）是一个非常不错的免费 IDE。还有一个Eclipse插件（Cusp），商业的CL实现也经常自带IDE。

2.3：垃圾被收集，但在没有虚拟机的情况下翻译或编译。您将要处理的 Lisp 映像是一种 VM，但我认为这不是您的意思。

另一个优势是增量开发：您有一个 REPL（读取-评估-打印-循环）正在运行，它为正在运行的映像提供了一个实时接口。您可以即时编译和重新编译各个函数，并检查实时系统上的当前程序状态。您不会因为编译而被强制中断。

【讨论】：

我也考虑过 Common Lisp（请参阅我的另一篇文章），但我会说当前的开发工具很烂。 Slime 安装起来很痛苦，而且用户群太小，无法支持很多 3rd 方软件，多线程无处不在，这取决于你选择的实现等等。这就是我建议放弃（基本上）Linux 的原因要求，只是去窗户。如果 Mono 不够用，那么您始终可以在 Linux 上运行 VM。
呸。我不知道你一直在做什么，但让 Slime 工作是轻而易举的事。多线程需要阅读一些手册，但这并不罕见。那里也有很多发展。您还可以在 Planet Lisp、Lisp 论坛或 IRC 等找到一个不错的社区。span>

【解决方案9】：

简短版：D 编程语言

Yum Yum Yum，这是一大套要求。

您可能知道，从技术角度来看，面向对象、高级语义、性能、可移植性以及您的所有其他要求往往无法融合在一起。让我们将其拆分为不同的视图：

语法要求

面向对象的表示
内存管理复杂度低
允许函数样式
不是 Haskell（该死）

后端要求

科学快速
垃圾收集

在此基础上，我会推荐D 编程语言，它是 C 的继承者，试图成为所有人的一切。

This article on D 是关于它的函数式编程方面。它是面向对象的，垃圾收集并编译为机器代码，速度很快！

祝你好运

【讨论】：

【解决方案10】：

Clojure 和/或 Scala 是 JVM 的理想选择

【讨论】：

【解决方案11】：

我假设您对您提到的语言已经足够熟悉，已将它们排除在外。鉴于此，我认为没有一种语言可以满足您的所有期望。但是，您仍然可以查看几种语言：

Clojure 这确实是一门非常好的语言。它的语法基于 LISP，运行在 JVM 上。
D 这就像 C++ 做得对。它具有您想要的所有功能，只是它在函数式编程方面有点弱。
Clean 这在很大程度上基于 Haskell，但消除了 Haskell 的一些问题。缺点是不够成熟，库也不多。
Factor在语法上它基于 Forth，但支持类似 LISP 的函数式编程以及对类的更好支持。

【讨论】：

【解决方案12】：

看看Erlang。最初，Erlang 旨在构建容错、高度并行的系统。它是一种函数式语言，包含不变性和一流的函数。它有一个官方的 Windows 二进制版本，并且可以为许多 *NIX 平台编译源代码（例如，有一个 MacPorts 版本）。

在高级特性方面，Erlang 支持列表推导、模式匹配、保护子句、结构化数据和其他您期望的功能。它在顺序计算中相对较慢，但如果您正在进行并行计算，那就太棒了。 Erlang 确实在 VM 上运行，但它在自己的 VM 上运行，这是发行版的一部分。

Erlang 虽然不是严格面向对象的，但确实受益于 OO 思维方式。 Erlang 使用一个叫做进程的东西作为它的并发单元。 Erlang 进程实际上很像本地线程，只是开销要少得多。每个进程都有一个邮箱，将发送消息，并将处理这些消息。将进程视为对象很容易。

我不知道它是否对科学图书馆有很大影响。它可能不太适合您的需求，但它是一种很酷的语言，似乎很少有人知道。

【讨论】：

【解决方案13】：

你确定你真的需要函数式语言吗？我的大部分编程都是用 lisp 进行的，这显然是一种函数式语言，但我发现函数式编程更多的是一种思维定势，而不是一种语言特性。我现在正在使用 VB，我认为它是一种出色的语言（速度、支持、IDE），并且我基本上使用了与在 lisp 中所做的相同的编程风格——函数调用调用其他函数的其他函数——并且函数通常是 1 -5 行长。

我确实知道 Lisp 具有良好的性能，可以在所有平台上运行，但是就图形、多线程等功能的最新支持而言，它有些过时了。

我看过 clojure，但如果你不喜欢 java，你可能不会喜欢 clojure。它是一种在 java 之上实现的函数式 Lisp 风格的语言——但你可能会发现自己一直在使用 java 库，这增加了 java 的冗长性。我喜欢 lisp，但我不喜欢 clojure，尽管大肆宣传。

您还确定自己的性能要求吗？ Matlab 是用于大量科学计算的优秀语言，但它有点慢，我讨厌阅读它。您可能会发现它对原型/场景/子单元非常有用，但尤其是与其他语言结合使用时。

【讨论】：

我想说这不仅仅是一种心态。例如，我认为函数式语言应该支持闭包，并且应该可以轻松地将函数用作其他函数的参数。缺乏尾递归也会阻碍函数式风格。
心态绝对是一个重要的组成部分。自从学习了 Scala（它本身只是一种不纯的函数式语言，因为它具有函数式语言的特性，同时还可以让你根据需要以非函数式风格编写），我用其他语言编写的代码在风格上变得更加函数式。即使在 PHP 中，它也是功能最少的语言之一！
没有尾递归是什么意思？尾递归就是函数调用发生的地方。问题是编译器是否足够聪明以消除对尾递归的递归调用——这是一个简单的编译器优化，我相信 CLR 有它。无论如何，这是一个编译器优化问题，而不是语言问题。
如果一种语言不能保证尾递归，那么你就不能真正将递归用作循环结构，因为它太昂贵了。自然的替代方案是具有可变数据的命令式样式。有些语言需要将某些形式的递归实现为尾调用，而有些则不需要。例如，我相信 gcc 可以找到一些尾调用，但是因为 C 没有强制要求，所以你仍然会非常小心使用递归。
实际上，我更喜欢 C/C++ 而不是 VB。 VB 几乎是一门好的科学语言不应该的一切。虽然拥有一个 GUI 很有趣，但大多数科学程序都没有。它在 windows 上运行得非常频繁（学术界的许多科学家，如果不是大多数，都与 Unices 合作）。 MatLab 比 C 慢，但性能通常是合理的，但是我使用 Python 和 Numpy 来解决我遇到的类似 Matlab 的问题。

【解决方案14】：

您的许多要求都是基于道听途说的。一个例子：Mono 是“可怕的”的想法。

http://banshee-project.org/

这是许多 Linux 发行版的官方媒体播放器。它是用 C# 编写的。（他们甚至没有公开的 Windows 版本！）

您关于各种语言的相对性能的断言同样令人怀疑。并且要求一种语言不使用虚拟机是非常不现实的，也是完全不可取的。甚至操作系统也是一种运行应用程序的虚拟机，它将机器的硬件设备虚拟化。

虽然您因提及工具而获得积分（尽管没有足够的优先级）。正如 Knuth 所观察到的，关于语言的第一个问题是“调试器是什么样的？”

【讨论】：

是的，我已经习惯了因为提供事实而被否决！
你抱怨道听途说，然后提供一个轶事来反驳它。然后，当它们是非常不同的概念时，您会用语言级别的 VM 来混淆操作系统。 “非常不切实际，完全不受欢迎”也不是一个提供事实的陈述。
所以你说你根本不明白我说的话。我可能不得不忍受这种情况。
您可能想查找“模棱两可”这个词。看，免费的事实不断涌现，即使对于那些不想要它们的人！
“有两种或多种解释，通常用于误导或混淆”，这就是您对“虚拟机”一词所做的事情。我建议您查找“事实”。

【解决方案15】：

查看您的要求，我建议在 Mono 或运行 Windows 的虚拟机上使用 VB。正如之前的发帖人所说，关于一种语言，首先要问的是“调试器是什么样的”，而 VB/C# 拥有最好的调试器。只是所有这些微软员工都在调试调试器，并让附近的团队（没有双关语）修复它的结果。

VB 和 C# 最好的地方在于大量的开发人员工具、社区、谷歌帮助、代码示例、库、与之交互的软件等。过去我使用过各种各样的软件开发环境27 年，唯一接近的是 Xerox Lisp 机器环境（更好）和 Symbolics Lisp 机器（更差）。

【讨论】：