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如何设计一门编程语言（四） 什么是坑（操作模板）2014-08-23其实我在写这个系列的第三篇文章的时候就已经发现，距离机器越远，也就是抽象越高的概念，坑的数量是越少的。但是这并不是说，距离机器越近的概念就越强大或者说越接近本质。这是广大的程序员对计算理论的一种误解。大多数人理解编程的知识结构的时候，都是用还原论来理解的，这个方法其实并没有错。但问题在于，“还原”的方法并不是唯一的。很多人觉得，反正你多高级的语言编译完了无非都是机器码嘛。但是还有另一种解释，你无论多低级的语言编译完了无非也就是带CPS变换（continuation passing style）的λ-calculus程序嘛。他们是等价的，不仅能力上也是，“本质”上也是。

一个用CPS变换完整地处理过的λ-calculus程序长的就很像一串指令。而且类似于C++的inline操作，在这里是完全自然、安全、容易做的。那其实为什么我们的机器不发明成这样子呢？显然这完全跟我们想如何写一个程序是没关系的。正是这种冲突让我们有一种“概念距离机器越远运行速度就越慢”的错误的直觉。扯远了讲，就算你在用一门函数式语言，譬如说Haskell也好，F#也好，最终在运行的时候，还是在运行彻底编译出来的机器码。这些语言是完全不需要“模拟器”的，虽然由于各种历史原因人们首先开发了模拟器。当然一个精心设计过的C程序肯定还是要比haskell快的，但是我觉得能这么干的人不多，而且大多数时候这么干都是在浪费老板的钱而已，因为你们的程序原本就不需要快到那种份上。这种东西就跟那些做互联网对于测试的想法是一样的——有bug？发现了再说，先release抢市场。

如果对这方面有了解的话，CPS变换——也就是Lost In Stupid Parentheses-er们最喜欢的call-with-current-continuation，他的另一个名字叫call/cc——是一种跟goto一样强大而且基本的控制流的做法。goto和CPS可以互相转换不说了，所有其它控制流都可以转换成goto和CPS。它们两者在这方面是不相上下的。而且既然一个完全用CPS变换处理过的程序长得就像一串指令，那你说他们的区别是什么呢？区别就是，CPS可以是强类型的，而goto则永远都不可能。

作为废话的最后一段，我给个小例子来讲什么叫“一个用CPS变换完整地处理过的λ-calculus程序长的就很像一串指令”。就让我们用a（b（ x ）, c（ x ））这样的一个表达式来讲：
处理前：

a （b x） （c x）

处理后：

b x λa0.
a a0 λa1.
c x λa2.
a1 a2

用我们熟悉到不能再熟悉的Haskell的Monad的手法来翻译一下其实就是：

a0 <- b（x）
a1 <- a（a0）
a2 <- c（x）
return （a1（a2））

好了，至于上面这种形式（看起来很像SSA）是怎么被做成机器码的，大家自己去看编译原理吧。上面这么多废话就是想表达一个结论：抽象并不意味着负担。当然，至于对程序员的智商上的要求，对某些人也是一种负担，这个我就没办法了，所以就不考虑他了。

===============废话结束================

模板也是这类抽象的一种。为什么我要把标题写成“坑”，只是想跟前面统一一下而已，其实到了模板这么高级的抽象的时候，基本上已经没什么坑了。当然C++的做法就另当别论了，而且我想那些坑你们大概一辈子也碰不到的了。那我们先从简单的讲起。

比模板更简单的东西自然就是泛型了。为什么叫他泛型？因为泛型实际上就是一种复制代码的方法，它本身是没有推导能力的，所以肯定谈不上什么模板了。但是在大多数情况下，泛型这么弱的抽象也已经基本够用了。跟泛型相关的手法大约有三个。

第一个就是定义一个返回一个类的函数（在这里参数是T）：

class Array<T>
{
   public Array（int count）;
   public int Count{get;}
   public T this[int index]{get; set;}
}