从一道面试题看不同编程语言的表述能力

很多人都不明白，不同的编程语言具有不同的表述能力，这就是我们为什么有了汇编之后还需要更高级的编程语言。在软件规模愈发庞大的现在，C 和 C++ 语言表述能力的不足越发的明显了。我们应该尽可能的选用高级的编程语言完成我们的任务，在需要性能的地方，使用 Profiling，而不是在一开始就选用 C/C++ 这样的语言去工作。

最近一段时间，突然看到一个很吸引眼球的题，而这道题貌似 ThoughtWorks 也考过类似的内容。题目很简单，但是怎么写都让我觉得很别扭，知道有一天我用 DrRacket 写了一下，才恍然大悟。在没有模式匹配的语言中，这道题就是怎么写怎么别扭，没办法的。下面我们来分别比较一下 C 语言和 Scheme 这两种古老的语言的实现。

题目描述（大意）：

依序遍历 0 到 100 闭区间内所有的正整数，如果该数字能被 3 整除，则输出该数字及 ‘*’ 标记；如果该数字能被 5 整除，则输出该数字及 ‘#’ 标记；如果该数字既能被 3 整除又能被 5 整除，则输出该数字及 ‘*#’ 标记。

首先先看看 C 语言的常规实现：

for (int i = 1; i <= 100; i++) {
    if (i % 3 == 0) {
        if (i % 5 == 0) {
            printf("%d*#", i);
        } else {
            printf("%d*", i);
        }
    } else {
        if (i % 5 == 0) {
            printf("%d#", i);
        } else {
            ; // Do nothing
        }
    }
}

省略了 main 函数等关系不是很大的部分。我选择逻辑最清晰的两层 if-else 的方式，比起其他“聪明”的方法，可读性最高，逻辑最清晰，最省计算量，同时也最容易添加、修改程序逻辑。

我们再来看看 Scheme 的实现：

#lang racket
(require math/number-theory)
(require racket/match)

(define (range-closed from to [step 1])
  (range from (+ 1 to) step))

(let ([numbers (range-closed 1 100)])
  (for ([x numbers])
    (match `(,(divides? 3 x) . ,(divides? 5 x))
      ['(#t . #t) (printf "~A*#" x)]
      ['(#t . #f) (printf "~A*" x)]
      ['(#f . #t) (printf "~A#" x)]
      [else (void)])))

经过对比我们发现，Scheme 语言由于具备（由库提供）模式匹配功能，从而使得程序的逻辑较 C 语言清晰不止一筹。仔细的总结一下 Scheme 实现的优点：

1. 有意义明确的方法来产生一个闭区间的所有数字：range-closed；
2. 无需手工确定闭区间的左右边界：for 循环；
3. 有意义明确的方法表示整除：divides?；
4. 有一致的命名规则表示返回布尔值的方法：后缀?；
5. 通过模式匹配，判断了被 3 和 5 整除的所有情况，和该种情况下对应的动作：'(#t, #t) '(#t, #f) '(#f, #t) else。

我甚至还没有说 Scheme 中可以在方法中定义方法，而 C 语言不可以（GNU 扩展可以）；C 语言其他类型可以被直接当做布尔值使用，以至于发明出了 NULL == ptr 这样扭曲的表达方式（但是我估计这里没有人想用 if (i % 3) 吧？）。

这只是非常简单的一道练习题，就能够暴露出了 C/C++ 语言的诸多弱点。我不是说 C/C++ 语言一点好处都没有，但是绝大多数情况下，我们应该选用其他具有更强表达能力的语言。

珍爱生命，远离低级语言！