天行健 君子當(dāng)自強(qiáng)而不息

譯者：uframer

模板

D 模板提供了一種提供范型編程和偏特化能力的簡(jiǎn)潔的方法。

關(guān)聯(lián)數(shù)組

關(guān)聯(lián)數(shù)組是索引可以為任意類型的數(shù)組，不像普通數(shù)組那樣必須使用整數(shù)作為索引。本質(zhì)上，關(guān)聯(lián)數(shù)組就是散列表。關(guān)聯(lián)數(shù)組使構(gòu)建快速、高效、無錯(cuò)的符號(hào)表變得容易了。

真正的 typedef

C 和 C++ 的 typedef 實(shí)際上是類型 別名 ，因?yàn)樗粫?huì)引入新的類型。D 實(shí)現(xiàn)了真正的 typedef ：

typedef int handle;

實(shí)實(shí)在在地創(chuàng)造了一個(gè)新類型 handle 。D 同樣會(huì)對(duì) typedef 引入的類型進(jìn)行類型檢查，并且 typedef 也參與函數(shù)重載的決策。

例如：

int foo(int i);

int foo(handle h);

Bit 類型

機(jī)器上最基本的數(shù)據(jù)類型是位，因此 D 直接支持 bit 數(shù)據(jù)類型。它在創(chuàng)建位數(shù)組時(shí)最有用：

bit[] foo;

函數(shù)

如你所愿，D 提供常規(guī)的對(duì)函數(shù)的支持，包括全局函數(shù)、重載函數(shù)、函數(shù)在線化、成員函數(shù)、虛函數(shù)、函數(shù)指針等等。另外，D 還支持：

嵌套函數(shù)
函數(shù)可以嵌套在其他函數(shù)內(nèi)。這對(duì)于代碼分解、局部性以及函數(shù)閉包技術(shù)都具有很高的價(jià)值。

函數(shù)文字量
匿名函數(shù)可以直接嵌入到表達(dá)式中。

動(dòng)態(tài)閉包
嵌套函數(shù)和類成員函數(shù)可以被稱為閉包（也被稱為委托），它們可使范型編程更為容易并保證類型安全。

In, Out 和 Inout 參數(shù)
這幾個(gè)修飾符不只能使函數(shù)更為易于理解，還能避免使用指針而不會(huì)影響代碼的功能，另外這也會(huì)提高編譯器幫助程序員找到編碼問題的可能性。

這些修飾符使 D 能夠直接同更多的外部 API 對(duì)接。也就無需使用“接口定義語(yǔ)言”（IDL）之類的東西了。

數(shù)組

C 數(shù)組有幾個(gè)可以被糾正的缺點(diǎn)：

* 數(shù)組本身并不帶有數(shù)組結(jié)構(gòu)的信息，它們必須另外存儲(chǔ)和傳遞。一個(gè)經(jīng)典的例子就是傳遞給 main(int argc, char *argv[]) 函數(shù)的 argc 和 argv 參數(shù)。（在 D 中，main 被聲明為 main(char[][] args) 。）
* 數(shù)組不是一等公民。當(dāng)一個(gè)數(shù)組被傳遞給函數(shù)時(shí)，他被轉(zhuǎn)換為指針，盡管那個(gè)原型令人迷惑地聲稱它是一個(gè)數(shù)組。當(dāng)發(fā)生類型轉(zhuǎn)換時(shí)，所有的數(shù)組類型信息也就丟失了。
* C 數(shù)組的大小不可改變。這意味著即使最簡(jiǎn)單的聚集如堆棧都必須用一個(gè)復(fù)雜的類構(gòu)造。
* C 數(shù)組沒有邊界檢查，因?yàn)樗鼈兏静恢罃?shù)組邊界是多少。
* 數(shù)組聲明中的 [] 位于標(biāo)志符之后。這使得聲明如一個(gè)指向數(shù)組的指針這樣的東西都需要復(fù)雜難懂語(yǔ)法：

int (*array)[3];

在 D 中，數(shù)組的 [] 位于左側(cè)：

int[3] *array; // 聲明了一個(gè)指向含有 3 個(gè) int 的數(shù)組的指針

long[] func(int x); // 聲明了一個(gè)返回含有 long 數(shù)據(jù)的數(shù)組

顯然這更易于理解。

D 數(shù)組有四種變體：指針、靜態(tài)數(shù)組、動(dòng)態(tài)數(shù)組和關(guān)聯(lián)數(shù)組。

字符串

在 C 和 C++ 中，對(duì)字符串的操作是如此的頻繁，而又如此的笨拙，以至于最好還是由語(yǔ)言本身來支持它比較好。現(xiàn)代語(yǔ)言都處理字符串連接、復(fù)制等等操作，D 語(yǔ)言也提供了這些支持。字符串是直接由經(jīng)過改進(jìn)的數(shù)組來處理的。

資源管理

垃圾收集

D 的內(nèi)存分配完全采用垃圾收集。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，C++ 中的很多復(fù)雜特征都是用于處理內(nèi)存釋放的。有了垃圾收集，語(yǔ)言就變得簡(jiǎn)單多了。

有一種看法認(rèn)為垃圾收集是給那些懶惰、初級(jí)的程序員準(zhǔn)備的。我還記得那些對(duì) C++ 的評(píng)論，畢竟，沒有什么 C++ 能做而 C 不能做的，或者這對(duì)匯編來說也一樣。

采用垃圾收集可以避免 C 和 C++ 中必需的乏味的、易于出錯(cuò)的內(nèi)存分配和追蹤代碼。這不只意味著更少的開發(fā)時(shí)間和更低的維護(hù)費(fèi)用，還意味著程序運(yùn)行得更快！

當(dāng)然，可以在 C++ 中使用垃圾收集程序，我已經(jīng)在我自己的項(xiàng)目中使用它了。C++ 對(duì)垃圾收集程序并不友好，這也造成了 C++ 中垃圾收集的低效。很多運(yùn)行時(shí)庫(kù)的代碼都不能同來垃圾收集程序一同工作。

顯式內(nèi)存分配

盡管 D 是一種采用垃圾收集的語(yǔ)言，還是可以重寫某個(gè)類的 new 和 delete 操作以采用一個(gè)定制的分配器。

RAII
RAII 是一種管理資源分配和釋放的現(xiàn)代軟件開發(fā)技術(shù)。D 以一種可控的、可預(yù)測(cè)的方式支持 RAII ，它是獨(dú)立于垃圾收集程序的回收周期的。

性能

輕量級(jí)聚集

D 支持簡(jiǎn)單的 C 風(fēng)格的結(jié)構(gòu)，既保證了對(duì) C 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的兼容性，也是因?yàn)橛袝r(shí)采用類有殺雞用牛刀之嫌。

內(nèi)聯(lián)匯編

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、高性能系統(tǒng)程序、嵌入式系統(tǒng)和某些特殊的代碼需要使用匯編語(yǔ)言完成任務(wù)。盡管 D 的實(shí)現(xiàn)不一定要實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)匯編，它也仍被定義為語(yǔ)言的一部分。他可以滿足絕大多數(shù)使用匯編語(yǔ)言的需要，這樣就不需要單獨(dú)的匯編程序或者使用 DLL 了。

許多的 D 實(shí)現(xiàn)同時(shí)也實(shí)現(xiàn)那些類似于 C 的支持 I/O 端口操作、直接訪問浮點(diǎn)硬件等內(nèi)部功能的內(nèi)函數(shù)。

可靠性

現(xiàn)代的語(yǔ)言應(yīng)該竭盡所能地幫助程序員避免出錯(cuò)。語(yǔ)言提供的幫助有多種形式：從易于使用更為健壯的技術(shù)，到有編譯器指出明顯出錯(cuò)的代碼，到運(yùn)行時(shí)檢查。

契約

契約式編程（由 B. Meyer 發(fā)明）是一種用于保證程序正確性的革命性的技術(shù)。D 版本的 DBC 包括函數(shù)先驗(yàn)條件、函數(shù)后驗(yàn)條件、雷不變量和斷言契約。

單元測(cè)試

可以給一個(gè)類加入單元測(cè)試，這樣測(cè)試程序就能在程序啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行。這樣就能夠在每次構(gòu)建時(shí)都驗(yàn)證類是否實(shí)現(xiàn)了他所應(yīng)完成的功能。單元測(cè)試構(gòu)成了源代碼的一部分。創(chuàng)建單元測(cè)試成為了類開發(fā)過程中的自然的一部分，而不是將完成的代碼直接拋給測(cè)試小組。

單元測(cè)試可以使用其它語(yǔ)言完成，但是其結(jié)果看起來有一種七拼八湊的感覺，而且你采用的那種語(yǔ)言很可能并不兼容這個(gè)概念。單元測(cè)試是 D 的一個(gè)主要特征。對(duì)于庫(kù)函數(shù)來說，單元測(cè)試已經(jīng)被證明是十分有效的。它既可以保證函數(shù)工作正常，也可以演示如何使用這些函數(shù)。

考慮大量的可以從網(wǎng)上下載的 C++ 庫(kù)和應(yīng)用程序代碼。其中有“幾個(gè)”是帶有驗(yàn)證測(cè)試的？更不要奢望單元測(cè)試了？少于 1% ？通常的做法是，如果它們能通過編譯，我們就假定它是正確的。而且我們不知道變異過程中給出的警告到底是真正的錯(cuò)誤還是瞎嘮叨。

契約式編程和單元測(cè)試使 D 為編寫可信賴、健壯的系統(tǒng)程序的最好的語(yǔ)言。單元測(cè)試還是我們能夠粗略但快速地估計(jì)你從未經(jīng)手的 D 代碼片斷的質(zhì)量——如果沒有單元測(cè)試和契約式編程，每人會(huì)干這種事。

調(diào)試特征和語(yǔ)句

現(xiàn)在調(diào)試成為了語(yǔ)言語(yǔ)法的一部分了。可以在編譯時(shí)決定是否使用這些代碼，再也不用使用宏或者預(yù)處理命令了。調(diào)試語(yǔ)法提供了一種持續(xù)的、可移植的、易于理解的識(shí)別調(diào)試代碼的方法，使程序員既能夠生成帶有調(diào)試代碼的二進(jìn)制版本，也能夠生成沒有調(diào)試代碼的二進(jìn)制版本。

異常處理

D 采用了更為高級(jí)的 try-catch-finally 模型而不是原來的 try-catch 模型。沒有必要只是為了利用析構(gòu)函數(shù)實(shí)現(xiàn) finally 語(yǔ)義而構(gòu)造一個(gè)傀儡對(duì)象。

同步

因?yàn)槎嗑€程編程已經(jīng)越來越成為主流，所以 D 提供了構(gòu)建多線程程序的原語(yǔ)。同步既可以作用在方法上，也可以作用在對(duì)象上。

synchronized int func() { . }

同步方法一次只允許一個(gè)線程執(zhí)行。

同步語(yǔ)句將在語(yǔ)句塊周圍插入一個(gè)互斥體，控制對(duì)象或全局的訪問。

對(duì)健壯性技術(shù)的支持

* 使用動(dòng)態(tài)數(shù)組而不是指針
* 使用對(duì)變量的引用而不是指針
* 使用對(duì)對(duì)象的引用而不是指針
* 使用垃圾收集而不是顯式內(nèi)存分配
* 內(nèi)建線程同步原語(yǔ)
* 不再有宏給你的代碼來那么一下子
* 使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)而不是宏
* 在很大程度上減少了使用指針的需要
* 整型的大小是明確的
* 不用再擔(dān)心 char 類型是否有符號(hào)了
* 不必再分別在源文件和頭文件中重復(fù)地寫聲明了
* 為調(diào)試代碼提供了顯式的解析支持

編譯時(shí)檢查

* 更強(qiáng)的類型檢查
* 需要進(jìn)行顯式初始化
* 不允許出現(xiàn)未使用的局部變量
* 不允許出現(xiàn)空的（只由‘;’的）循環(huán)體
* 賦值語(yǔ)句不會(huì)返回布爾類型的結(jié)果
* 廢棄過時(shí)的 API

運(yùn)行時(shí)檢查

* assert() 表達(dá)式
* 數(shù)組邊界檢查
* switch 語(yǔ)句中的未定義 case 語(yǔ)句異常
* 內(nèi)存耗盡異常
* in、out 和類不變量提供了對(duì)契約式編程的支持

兼容性

運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和求值規(guī)則
D 保留了 C 的運(yùn)算符和它們的優(yōu)先級(jí)、求值的規(guī)則和類型提升規(guī)則。這就避免了由于同 C 的語(yǔ)義不同而造成的微妙的難以發(fā)現(xiàn)的 bug 的出現(xiàn)。

直接訪問 C API
D 不支擁有同 C 類型對(duì)應(yīng)的類型，它還提供了直接訪問 C 函數(shù)的能力。完全沒有必要編寫封裝函數(shù)和參數(shù)變換器，也沒有必要逐一地復(fù)制聚集類型的成員。

支持所有的 C 數(shù)據(jù)類型
使對(duì) C API 或者現(xiàn)有的 C 庫(kù)代碼的接口成為可能。D 支持結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、指針和所有的 C99 類型。D 還擁有設(shè)置結(jié)構(gòu)成員對(duì)齊方式的能力，這樣就可以保證同外部導(dǎo)入的數(shù)據(jù)格式的兼容。

操作系統(tǒng)異常處理
D 的異常處理機(jī)制將在應(yīng)用程序中利用底層操作系統(tǒng)提供的異常處理方式。

使用現(xiàn)成的工具
D 生成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)文件格式，這樣就能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的匯編程序、鏈接器、調(diào)試器、性能分析工具、可執(zhí)行程序壓縮程序和其他的分析程序，還能夠同其他語(yǔ)言編寫的代碼相鏈接。

項(xiàng)目管理

版本控制
D 對(duì)從同一份源碼生成多個(gè)版本的程序提供了內(nèi)建的支持。它替代了 C 預(yù)處理程序的 #if/#endif 技術(shù)。

廢棄
隨著代碼不停的演進(jìn)，一些舊的庫(kù)代碼會(huì)被更新、更好的版本代替。同時(shí)舊的版本必須可用以支持舊的客戶代碼，舊的版本可以被標(biāo)記為 廢棄的 。可以通過編譯器的一個(gè)選項(xiàng)來判斷使用廢棄版本代碼的版本是否是合法的，這樣一來負(fù)責(zé)維護(hù)的程序員就可以更為輕松的判斷哪里是依賴于已經(jīng)被廢棄的特征的。

沒有警告
D 編譯器不會(huì)為可疑的代碼生成警告。代碼要么可以被編譯器接受，要么不能被編譯器接受。這樣就不會(huì)引起有關(guān)哪些警告確實(shí)是錯(cuò)誤而那些不是的爭(zhēng)論，也就沒有如何處理它們的爭(zhēng)論了。對(duì)編譯器警告的需求本身就是不好的語(yǔ)言設(shè)計(jì)的表現(xiàn)。

示例程序 (sieve.d)