微軟近期推出了一款全新的編程語言 Bosque，該語言參考了 TypeScript 的語法與類型，還有 ML 和 Node/JavaScript 的語義。

作者微軟計算機科學家 Mark Marron 致力于消除編程過程中出現(xiàn)的各種復雜情況，創(chuàng)造出了他認為超越主流結構化程序設計的 Bosque 這一語言。

結構化程序設計現(xiàn)在隨處可見，不管你用的是 C/C++，還是 Java、Python 與 Golang 等編程語言，在開發(fā)過程中使用的基本都是這一程序設計思想，它最初是為了替換掉程序中弊大于利的 goto 語法而產(chǎn)生的。

研究者使用結構化程序設計思想中的循環(huán)、順序與選擇等設計，最終完全替換掉了 goto 指令，并且這樣的編程思想也一直流行至今。

Bosque 是隨著?Mark 發(fā)表的論文《Regularized Programming with the BOSQUE Language》提出的，論文中，作者指出上世紀 70 年代興起的結構化程序設計和抽象數(shù)據(jù)類型使得開發(fā)者可以屏蔽掉底層硬件架構的特征，專注于編寫功能代碼，同時開發(fā)也變得更加不易出錯。

而作者在此基礎上，提出了一種新的程序設計思想——Regularized Programming（規(guī)范化/正則程序設計），通過避免低級循環(huán)動作的迭代處理、用代數(shù)數(shù)據(jù)轉換操作符豐富語言等設計，超越結構化程序設計。

作者同時為此思想設計了全新的編程語言 Bosque。具體來講，現(xiàn)有的程序設計得到簡化，成為規(guī)范化形式，消除了主要的不確定復雜性來源。

論文基于一系列分析、運行時與編程器開發(fā)的經(jīng)驗與驗證，以及針對開發(fā)人員的采訪，確定了開發(fā)過程中會出現(xiàn)的 5 個主要不確定復雜性來源：

• 可變狀態(tài)和邏輯幀：將可變性引入編程語言破壞了以單調(diào)方式推理程序的能力，這迫使程序員（和任何分析工具）需要去確定在操作之后哪些東西還是有效的，而哪些又已經(jīng)失效。同時可變代碼返回值和對參數(shù)（或其它全局狀態(tài)）產(chǎn)生副作用影響程序狀態(tài)，也使得需要推理每個操作的邏輯幀。

• 循環(huán)、遞歸和不變量：循環(huán)和遞歸是推理的最基本挑戰(zhàn)，因為代碼描述了單個步驟的效果，但理解完整構造需要對一組值的量化屬性進行泛化，不變量提供了所需的連接，但是一般來說這樣的計算通用技術是無法實現(xiàn)的。

• 不確定的行為：不確定的行為包括未定義的、在指定的或非確定的環(huán)境行為，這需要程序員或分析工具來推理和解釋所有可能的結果。例如：排序穩(wěn)定性、地圖/字典枚舉順序等。這些不確定的行為增加了開發(fā)過程的復雜性，并且隨著時間的推移，慢慢地被視為應該被刪除的技術債。

• 不遵循“數(shù)據(jù)不變”：編程語言通常為數(shù)組/元組中的單個元素或?qū)ο?記錄中的字段提供訪問與更新操作符，這些訪問器/更新器在單個元素的基礎上執(zhí)行，導致程序員在多個步驟上更新對象的狀態(tài)，此時通常持有的不變量在恢復之前暫時是失效的。在這些情況下，必須跟蹤和恢復的細節(jié)數(shù)量會大大增加錯誤發(fā)生的可能性。

• 相等與別名：編程語言處于數(shù)學和工程的邊界，雖然語言語義被表述為數(shù)學概念，但是存在一些常見情況，例如：引用相等、按值、按引用或評估順序傳遞，這背后其實是默認了底層是馮·諾依曼架構。雖然看似微不足道，但這些選擇對可理解性產(chǎn)生了重大影響，比如引用相等會導致關于別名關系推理的復雜性，并使其它架構的編譯變得非常復雜。

這些不確定復雜性是程序各種 bug 的來源，增加了開發(fā)者理解和實現(xiàn)應用功能的復雜性，同時使程序自動推理也變得非常復雜，或完全不可行。

其中，根據(jù)科技媒體?The Register 對 Mark 的采訪，Mark 認為可變狀態(tài)、循環(huán)和引用相等這三者的問題是最突出的。

以引用相等為例，Mark 指出，當兩個變量指向內(nèi)存中的同一個對象時，問題的復雜性就提高了，“看起來非常簡單，但是一旦你在語義中出現(xiàn)引用相等，那么就必須不斷地考慮它和它引入的指針別名的關系。”

而最為熟悉的循環(huán)機制也帶來不小的復雜性，在 Bosque 中它被取消了，下邊是一個等同于 JavaScript 中 for 循環(huán)的例子：

//Functor (Bosque)

var a = List[Int]@{...};
//Pre: true

var b = a.map[Int](fn(x) => x*2);
//Post: List[Int]::eq(fn(x, y) => y == x*2, a, b)

Bosque 由規(guī)范化程序設計思想而來，正是為了解決當前結構化程序設計中遇到的這些問題，作者把結構化程序設計的興起認為是編程器與開發(fā)工具的第一個黃金時代，他相信此次提出的這規(guī)范化編程模型將大大提高開發(fā)者的工作效率、提高軟件質(zhì)量，并帶來編譯器和開發(fā)工具的第二個黃金時代。

詳情查看論文與源碼：

• https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2019/04/beyond_structured_report_v2.pdf

• https://github.com/Microsoft/BosqueLanguage

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的微软推出新语言Bosque，超越结构化程序设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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