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我們每天都使用它們，但是代碼中的花括號是從哪里來的呢?
大括號，那個標(biāo)志著代碼塊開始和結(jié)束的熟悉符號，什么時候成為編程的一部分?也許更重要的是，代碼塊何時成為程序結(jié)構(gòu)的一部分?
在本文中，我將回答這些問題。
首先，以非塊狀語言為例
所有熟悉C風(fēng)格編程語法的程序員都熟悉編程塊，用C、C ++、Java、JavaScript和其他語言編寫的所有主要編程結(jié)構(gòu)都是塊結(jié)構(gòu)的。換句話說，這些構(gòu)造的主體放置在塊中，這些塊由打開和閉合的花括號分隔。
有人可能會說，這并不是完全正確的，因為 if 語句和循環(huán)(這里只提到兩種編程構(gòu)造)，如果它們的主體只有一個語句，就可以不用塊來構(gòu)造。然而，在過去的幾年里，編程風(fēng)格專家建議將所有的構(gòu)造體放在一個塊中(參見Douglas Cockroft的“JavaScript: The Good Parts”中關(guān)于將所有if和循環(huán)體放在塊中的論點特別有說服力)
然而，第一批高級編程語言并沒有塊。
我將使用大約在20世紀50年代末的FORTRAN語言來演示這一點。
Donald Knuth在他關(guān)于早期高級編程語言的優(yōu)秀評論文章《編程語言的早期開發(fā)》中比較了幾種早期編程語言的特性，這篇文章轉(zhuǎn)載在他的書《計算機語言選集》中。他的做法是，演示某個計算機程序如何用不同的語言實現(xiàn)。這個程序?qū)崿F(xiàn)了一個叫做TPK算法的算法，在現(xiàn)代JavaScript中是這樣的：
- function f(t) {
- return Math.sqrt(Math.abs(t) + 5 * Math.pow(t, 3));
- }
- let arr = [];
- let y;
- for (let i = 0; i < 11; i++) {
- putstr("Enter a number: ");
- arr[i] = parseFloat(readline());
- }
- for (let i = 10; i >= 0; i--) {
- y = f(arr[i])
- if (y > 400) {
- print(y,"is too large.");
- }
- else {
- print(i,y)
- }
- }
不要擔(dān)心程序做什么。重要的一點是，這個程序執(zhí)行了Knuth認為在現(xiàn)代編程語言中對測試很重要的所有特性。
正如我提到的，Knuth將幾種編程語言與該算法進行了比較。他最后看過的一種語言，現(xiàn)在通常被認為是第一種真正的高級編程語言。下面是Knuth編寫的TPK程序在Fortran中的樣子：
- C THE TPK ALGORITHM, FORTRAN STYLE
- FUNF(T) = SQRTF(ABSF(T))+5.0*T**3
- DIMENSION A(11)
- 1 FORMAT(6F12.4)
- READ 1, A
- DO 10 J = 1, 11
- I = 11 – J
- Y = FUNF(A(I+1))
- IF (400.0-Y) 4, 8, 8
- 4 PRINT 5, I
- 5 FORMAT(I10, 10H TOO LARGE)
- GO TO 10
- 8 PRINT 9, I, Y
- 9 FORMAT(I10, F12.7)
- 10 CONTINUE
- STOP 52525
Fortran語法的細節(jié)我就不多說了，但你可以清楚地看到，該語言不包含塊。函數(shù)定義在一行上，而不是作為代碼塊，DO 循環(huán)使用一個行標(biāo)簽來控制循環(huán)。當(dāng)時的高級語言還沒有將復(fù)合語句分組成塊的概念，這些語言仍然依靠 goto 來控制程序流。
該代碼由Knuth使用1957年的Fortran版本編寫。1957年至1960年間，一種新的語言ALGOL被開發(fā)出來，它彌補了當(dāng)時Fortran等語言和其他高級語言的許多缺陷。
Algol中的塊
Algol編程語言首次被描述是在1958年，盡管該語言最流行的版本是Algol 60。Algol的功能之一是將語句分組為復(fù)合語句(稱為塊)的能力，每個Algol程序都被視為一個塊，因為一個程序通常包含一個或多個語句(因此為復(fù)合語句)。Algol的開發(fā)者認識到，許多編程場景，如條件和循環(huán)，需要將語句作為一個單元來考慮。
Algol使用關(guān)鍵字 begin 和 end 標(biāo)記了塊的開始和結(jié)束。一個區(qū)塊可以嵌套在另一個區(qū)塊里面，外區(qū)塊被認為是主導(dǎo)區(qū)塊，內(nèi)區(qū)塊被認為是從屬區(qū)塊。例如，這里有一個Algol程序，可以嵌套塊：
- begin real a;
- a := 1;
- begin real a;
- a := 2;
- print(a)
- end;
- print(a)
- end
依次打印數(shù)字2和1。
這是在Algol的 if 語句中如何使用塊的示例：
- if x > -1 then
- begin
- if x ≠ 0 then
- x := 1/x
- end;
這是Algol中 for 循環(huán)塊的示例：
- begin
- real a0, a1, a2, a3, z, p;
- integer n, i;
- read(a0, a1, a2, a3);
- read(n)
- for i := 1 step 1 until n do
- begin
- read(z);
- p := ((a3 × z + a2) × z + a1) × z + a0
- print(p)
- end i
- end
現(xiàn)在讓我們看看Algol中的TPK程序，看看與Fortran版本相比，塊結(jié)構(gòu)對該程序有什么幫助：
- TPK begin integer i, real y; real a[0:10];
- real procedure f(t); real t; value t;
- f := sqrt(abs(t)) + 5 × t ↑ 3;
- for i := 0 step 1 until 10 do read(a[i]);
- for i := 10 step -1 until 0 do
- begin y := f(a[i]);
- if y > 400 then write(I, 'TOO LARGE')
- else write(i, y);
- end
- end TPK
你應(yīng)該能看出來，Algol版本的區(qū)塊結(jié)構(gòu)讓它更像你我今天習(xí)慣閱讀的代碼。
轉(zhuǎn)到BCPL
塊結(jié)構(gòu)語言的語法的下一個變化是1967年由劍橋大學(xué)的馬丁·理查茲(Martin Richards)開發(fā)的BCPL語言。在1960年至1967年Algol最初開發(fā)期間，編譯器和系統(tǒng)開發(fā)人員一直在尋找使用機器語言和匯編語言以外的語言開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用程序(如操作系統(tǒng))的方法。我之所以強調(diào)BCPL，是因為C是通過Ken Thompson開發(fā)的一種名為B的中間語言，作為BCPL的完善和改進而開發(fā)的。
Richards將BCPL開發(fā)為一種系統(tǒng)開發(fā)語言，它與匯編語言一樣高效，但具有更高級別的語法，從而使編碼更簡單、更高效。這意味著高級語言(如Algol)的許多特性需要以更有效的方式包含在BCPL等語言中。
實現(xiàn)這一效率的方法之一是將一個代碼塊的指定從單詞(begin 和 end)簡化為符號。對于復(fù)合語句和代碼塊，Richards選擇了符號 $( 代表開頭和 )$ 代表結(jié)尾，這些符號稱為節(jié)括號。
在BCPL中，如果 $( 和 )$ 與一個結(jié)構(gòu)體一起使用，比如 if 語句或循環(huán)，那么它們就是在限定一個復(fù)合語句，如果 $( 包括一些聲明，那么它們就是在給一個塊劃定界限。
例如，下面是BCPL中帶有復(fù)合語句的 if 語句的寫法：
- IF A < B
- $( LET T = A
- A := B; B := T
- $)
這是BCPL塊的示例：
- GET "LIBHDR"
- LET START() BE
- $( LET A, B, C, SUM = 1, 2, 3, 0
- SUM := A + B + C
- WRITES("Sum is ")
- WRITEN(SUM)
- $)
在這里，開始部分方括號是開始一個塊，因為聲明緊跟著方括號。
(和) 在C中成為 { 和 }
大約在1968年或1969年，貝爾實驗室的肯-湯普森和丹尼斯-里奇開始嘗試使用系統(tǒng)編程語言開發(fā)操作系統(tǒng)。湯普森其實一開始就嘗試使用Fortran進行探索，但當(dāng)他意識到這不可能時，很快就放棄了。他決定要對BCPL進行修改，使其成為一種更符合自己喜好的系統(tǒng)編程語言，于是開發(fā)了B。
B雖然更接近湯普森和里奇想要的系統(tǒng)開發(fā)語言，但仍然不能完全滿足他們的需求，所以里奇開始為新的B開發(fā)另一種語言NB。NB的生命力并不長，最終被一種全新的語言所取代，他們自然而然地稱之為C。如果你對C語言是如何從BCPL、B和NB發(fā)展而來的感興趣，我鼓勵你閱讀丹尼斯-里奇的《C語言的歷史》。
湯普森在B中固定并延續(xù)到NB然后在C中固定的許多事物之一就是縮寫運算符，這些都是為了讓擴展后的語言適應(yīng)當(dāng)時計算機的內(nèi)存限制所必需的。例如，湯普森創(chuàng)造了復(fù)合賦值運算符( += 為例)以及增量(++)和減量(-)運算符，作為提高語言效率的方法。此舉是為了提高效率，導(dǎo)致BCPL的其他運算符被簡化——例如，$( 和 $) 被 { 和 } 取代。
我們今天的情況
在許多編程語言中，花括號已經(jīng)被用作塊的主要符號，特別是那些最接近C風(fēng)格的語言，包括c++、Java、c#和JavaScript。
更有趣的是，新的語言已經(jīng)采用了大括號的使用，包括Go和Rust。事實上，Go要求對每個條件或循環(huán)構(gòu)造都使用花括號，這是遵循編程專家的觀點，即即使語言不需要花括號，程序員也應(yīng)該對每個可以使用花括號的構(gòu)造使用花括號。
原文：https://medium.com/better-programming/a-brief-history-of-the-curly-brace-in-programming-5b3eacdc3f7a
作者：Michael McMillan
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網(wǎng)站欄目：編程中花括號的簡史
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