D語言
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D語言是一种程式語言，具备多範型，例如物件導向、指令式。由沃尔特·布莱特和安德烈·亞歷山德雷斯庫所開發，起源自C++，深受C++的影響，然而其不是C++的变种，而是重新设计来自C++的部分特性，并受到其它程式語言觀念的影響，如Java、C#以及Eiffel。2007年1月2日釋出1.0穩定版本。2007年1月17日釋出2.0版本。
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| 编程范型 | 多范型：函数式、指令式、面向对象 |
|---|---|
| 設計者 | Walter Bright，Andrei Alexandrescu |
| 发行时间 | 2001年12月8日[1] |
| 当前版本 |
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| 型態系統 | 静态强类型 |
| 網站 | dlang |
| 主要實作產品 | |
| DMD、GDC、LDC | |
| 啟發語言 | |
| C、C++、C#、Java、Eiffel | |
Walter Bright本身是Symantec C++編譯器的作者，另一名作者Andrei Alexandrescu是Facebook的研究科学家，他与一个团队用D语言重写一些Facebook的重要操作。[3]
特性
D的設計來自實際的C++用法的經驗教訓，而不是從理論的角度。D沿用了很多C/C++觀念，同時摒弃了一些概念，因此D並不完全相容C/C++代码。D实现了C++的功能，实现了契約式設計（design by contract）、單元測試、真正的模組性、自動化記憶體管理（垃圾回收）、頭等数组（first class array）、关联数组、动态数组、数组切片、嵌套函数（巢狀函式）、內部類別、閉包的限制形式、匿名函式、編譯時期函式執行、惰性計算以及革新的模板語法。D保有C++的性能以進行低階程式設計，並加入完整的內聯組譯器支援。C++的多重繼承改以Java 單繼承與介面混合的風格取代。D的声明、語句和表達式語法幾乎和C++一樣。
內聯組譯器（inline assembler）象徵了D和Java、C#等應用程式語言的不同。內聯組譯器讓程式員輸入機器特定的組合語言碼，如同標準D代碼—通常由系統程式員使用的技術，以存取處理器的低階功能，直接以硬體下的界面執行程式，如作業系統以及驅動程式。
D內建支援文件註解，不過目前為止，只有Digital Mars實作版本有提供文件產生器。
程式設計範型
D支援五種主要的程式設計泛型—指令式、物件導向以及元程式設計、函数式和并发（演员模型）。
指令式
指令式程式設計幾乎和C一樣。函式、資料、語句、宣告以及表達式的運作就如同C一般，且可直接存取C執行時期程式庫。
物件導向
在D裡面的物件導向程式設計，是以單繼承分層結構，配合所有類別衍伸自類別物件為基礎。多重繼承可使用界面（界面很像C++的抽象類別）。
元程式設計
以模板組合、編譯時期函式執行、多元組以及字串混合來支援元程式設計。
記憶體管理
記憶體通常以垃圾回收管理，不過當這些物件超出作用域時，可立即結束指定的物件。還是可以使用重載運算子new和delete，以及簡單的直接呼叫C的malloc函数和free函数以進行顯示的記憶體管理。垃圾回收可禁用個別的物件或事件，以健全整個程式，如果在記憶體管理上有更多的控制，則更為理想。當垃圾回收在程式中有所不足時，手冊還提供許多如何實作不同的高度最佳化記憶體管理方案的範例。
與其它系統的相互作用
支援C的應用程式二進制介面（ABI），以及C的基本和衍伸型態，就能直接存取現有的C代碼以及程式庫。C的標準函式庫也是D標準的一部分。除非你使用非常清楚的命名空間，它可以稍微散亂的存取，因為它散佈遍及於D模組—不過純粹的D標準函式庫也通常夠用，除非要與C代碼接合。
並未完整支援C++的ABI，儘管D可以存取寫給C ABI的C++代碼，且可存取C++COM（元件物件模型）代碼。D語法分析器了解外部（C++）呼叫約定，以連結C++物件，不過它只實作在D 2.0。
D 2.0
D 2.0，D 新一代版本，D2.0与D1.0是不兼容的，类似Python2和Python3的区别。目前D2已经稳定下来。其中一部分特性包括支援強制常數正確性（const-correctness），以及有限的支援連結以 C++ 編寫的代碼。
实现
D语言1.x版本已稳定，不再功能变更或扩展，2.0版本是其正式版本，不完全相容舊版本的語言和編譯器。官方編譯器由Walter Bright定義語言本身。
問題和爭議
運算子重載
D運算子重載在一定程度上不如C++強大。簡單的例子是opIndex，它不允許返回引用。這使像是obj[i] = 5;的賦值不可能存在。D的解決方法是opIndexAssign運算子，它只用於這種特殊情況。此外，C++返回參考的方法允許返回型態的重載賦值運算子的用法。這在目前的D還不可能做到。D 2.0將會引入opIndexLvalue修正 - 類似運算子重載和opIndexAssign。
低功的結構
結構在D之中是一種樸素舊式資料的型態，不過也可像變數一樣包含方法。這對有意輕量化的建構而言相當實用，如矩陣或向量，這些不需要完整的D類別功能（以及體積）。然而，D結構沒有建構子和解構子。建構子可用靜態opCall運算子部分取代，不過它沒有適合的解構子等價物。此外，結構不允許繼承，這會是有益的設計，如詭異循環模板模式（curiously recurring template pattern）的使用。
標準函式庫中缺乏功能
D的標準函式庫稱作Phobos（页面存档备份，存于互联网档案馆），且時常被認為過分簡單。tango（页面存档备份，存于互联网档案馆）專案編寫另一個標準函式庫試圖修正這一部分，不過phobos和tango目前由於不同的物件類別實作（導致垃圾回收困難）而互不相容。存在兩種事實上的標準函式庫可能導致更大的問題，部分軟體使用phobos，而其它軟體使用tango。
缺乏明確的目標
D經常限於「修正並改進的C++」。這會導致過分強調功能，這起因於加入新功能只是因為他們認為有用。舉個例子，關聯陣列可簡單的以標準函式庫實現。[原創研究？]
未完成對共享／動態函式庫的支援
Unix的ELF共享函式庫使用GDC編譯器支援到某個程度。在Windows系統中，目前還不支援DLL。因此現階段不可能編寫插件。不像C++，經由C函式傳送的D物件將不能運作，因為這將會與垃圾回收器產生衝突。
範例
範例1
這個範例程式會輸出它自己的命令列參數。main函式是D程式的進入點，args是表示為字串陣列的命令列參數。在D語言裡的字串是一個字元陣列，以char[]表示。新版本中定義string為char[]的別名，不過別名定義必須與舊版本相容。
import std.stdio; // 以使用writefln()
alias char[] string; // 以相容舊的編譯器；新的編譯器中已隱含定義
int main(string[] args)
{
foreach(i, a; args)
writefln("args[%d] = '%s'", i, a);
return 0;
}
foreach語法可迭代所有的集合，在本例中，它從args陣列生成索引（i）和值（a）的序列。索引i和值a的型態會從args陣列的型態推斷。
範例2
本例使用關聯陣列建立更複雜的資料結構。
import std.stdio; // 以使用writefln()
alias char[] string; // 以相容舊的編譯器；新的編譯器中已隱含定義
int main(string[] args)
{
// 宣告以字串鍵和字串陣列作為資料的關聯陣列
string[] [string] container;
// 將人們加入到容器中，並讓他們攜帶一些項目
container["Anya"] ~= "scarf";
container["Dimitri"] ~= "tickets";
container["Anya"] ~= "puppy";
// 迭代容器中所有的人
//Iterate over all the persons in the container
foreach (string person, string[] items; container)
display_item_count(person, items);
return 0;//完成
}
void display_item_count(string person, string[] items)
{
writefln(person, " is carrying ", items.length, " items.");
}
範例3
本例繁多的註解顯示出D語言與C++ 的不同之處，以及仍然保留的方面。
#!/usr/bin/dmd -run
/* 支援sh風格的script語法！*/
/* D語言的Hello World
* 進行編譯：
* dmd hello.d
* 或進行最佳化：
* dmd -O -inline -release hello.d
* 或產生文件：
* dmd hello.d -D
*/
import std.stdio; // 參照常用的I/O例行工作。
alias char[] string; // 以相容舊的編譯器；新的編譯器中已隱含定義
int main(string[] args)
{
// 'writefln' (寫入-格式化-行，Write-Formatted-Line)即型態安全的「printf」
writefln("Hello World, " // 自動連結的字串文字
"Reloaded");
// 字串即字元的動態陣列「char[]」，別名為「string」
// 自動的型態推斷，以及內建的foreach
foreach(argc, argv; args)
{
auto cl = new CmdLin(argc, argv); // 支援OOP
writefln(cl.argnum, cl.suffix, " arg: %s", cl.argv); // 使用者定義的類別屬性。
delete cl; // 垃圾回收或顯示的記憶體管理——由你自己選擇
}
// 巢狀結構、類別和函式
struct specs
{
// 所有的變數會在執行時期自動初始化為0
int count, allocated;
// 不過你可選擇避開陣列的初始化
int[10000] bigarray = void;
}
specs argspecs(string[] args)
// 可選用的（內建）函式契約。
in
{
assert(args.length > 0); // 內建assert
}
out(result)
{
assert(result.count == CmdLin.total);
assert(result.allocated > 0);
}
body
{
specs* s = new specs;
// 不需要「->」
s.count = args.length; // 「length」屬性是元素的數量。
s.allocated = typeof(args).sizeof; // 原生型態內建的屬性
foreach(arg; args)
s.allocated += arg.length * typeof(arg[0]).sizeof;
return *s;
}
// 內建字串和普通的字串操作，例如「~」是連結。
string argcmsg = "argc = %d";
string allocmsg = "allocated = %d";
writefln(argcmsg ~ ", " ~ allocmsg,
argspecs(args).count,argspecs(args).allocated);
return 0;
}
/**
* 儲存單獨命令列參數
*/
class CmdLin
{
private
{
int _argc;
string _argv;
static uint _totalc;
}
public:
/**
* 物件的建構子。
* 參數：
* argc = 參數的序列計數。
* argv = 參數內文。
*/
this(int argc, string argv)
{
_argc = argc + 1;
_argv = argv;
_totalc++;
}
~this() // 物件的解構子
{
// 本例中不做任何事。
}
int argnum() // 屬性，可返回參數數目
{
return _argc;
}
string argv() // 屬性，可返回參數內文
{
return _argv;
}
wstring suffix() // 屬性，可返回序數後綴
{
wstring suffix; // 內建Unicode字串（UTF-8，UTF-16，UTF-32）
switch(_argc)
{
case 1:
suffix = "st";
break;
case 2:
suffix = "nd";
break;
case 3:
suffix = "rd";
break;
default: // 'default' is mandatory with "-w" compile switch.
suffix = "th";
}
return suffix;
}
/**
* 靜態屬性，如同在C++ 或Java中，
* 適用於類別物件，而不是實體。
* 返回：己加入的命令列參數總數。
*/
static typeof(_totalc) total()
{
return _totalc;
}
// 類別不變量，任何方法在執行之後，這些必須為真。
invariant ()
{
assert(_argc > 0);
assert(_totalc >= _argc);
}
}
範例4
本例顯示出一部分D語言強大的編譯時期特性。
/*
* D語言裡的模板比C++ 的要更加強大。
* 在此可以看到使用static if（D的編譯時期條件建構）簡單的建構出階乘模板。
*/
template Factorial(ulong n)
{
static if( n <= 1 )
const Factorial = 1;
else
const Factorial = n * Factorial!(n-1);
}
/*
* 這裡有一個正規的函式，可完成同樣的計算。
* 注意它們有多麼的相似。
*/
ulong factorial(ulong n)
{
if( n <= 1 )
return 1;
else
return n * factorial(n-1);
}
/*
* 終於，我們可以計算我們的階乘。注意，我們不需要去
* 明確的指定我們的常數的型態：編譯器有足夠的智能為
* 我們填充空白，因為它早已知道賦值中右手邊的型態。
*/
const fact_7 = Factorial!(7);
/*
* 這是編譯時期函式評估的範例：普通函式可用於常數、
* 編譯時期表達式，假若它們滿足一定的條件。
*/
const fact_9 = factorial(9);
/*在此我們可以看到多麼強大的D我們使用
* std.metastrings.Format模板完成型態安全的printf
* 資料格式化，並使用message pragma顯示計算結果。
*/
import std.metastrings;
pragma(msg, Format!("7! = %s", fact_7));
pragma(msg, Format!("9! = %s", fact_9));
/*
* 完成任務後，我們可以強制停止編譯。這樣的程式需是
* 從未實際編譯成可執行檔！
*/
static assert(false, "My work here is done.");
參考資料
- ^ D Change Log to Nov 7 2005. D Programming Language 1.0. Digital Mars. [1 December 2011]. （原始内容存档于2019-03-11）.
- ^ 2.0 2.1 2.109.1. [2024年7月7日].
- ^ Metz, Cade. The Next Big Programming Language You’ve Never Heard Of. Wired.com. 《连线》杂志. 2014年7月7日 [2014年7月27日]. （原始内容存档于2014年7月26日）.
Today, Alexandrescu is a research scientist at Facebook, where he and a team of coders are using D to refashion small parts of the company’s massive operation.
- ^ Dlang关于LDC的wiki. [28 August 2012]. （原始内容存档于2013-08-24）.
外部連結
- Digital Mars: D程式語言（页面存档备份，存于互联网档案馆）（官方網站）
- 开放目录项目中的“D”
- DSource，D語言的開放原始碼社群。（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Dprogramming.com，視窗化程式庫DFL的首頁。（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Wiki4D，「D語言的維基頁」（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- gdc（页面存档备份，存于互联网档案馆），GCC的D語言前端
- 電腦語言評測遊戲
- D文件的維基頁
- D語言特性列表（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Walter Bright介紹D語言的影片（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Ddbg - Win32 D除錯器
- DWin - D語言庫
- DLogo - D語言按鈕，廣告欄（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- SciTE4D - D語言編輯器*D語言中國社區， D語言入門，D語言GUI介紹等（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- D語言中文討論區
- D Programming Language簡介
- D語言教學 （页面存档备份，存于互联网档案馆）