ภาษาการเขียนโปรแกรม D

ภาพรวม

D เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงที่มีหลายแนวทาง ซึ่งรวมความสามารถในการเขียนโปรแกรมระดับต่ำที่มีประสิทธิภาพเข้ากับความสะดวกสบายของฟีเจอร์ระดับสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย มันถูกออกแบบมาเพื่อให้เป็นทางเลือกที่ทันสมัยสำหรับ C และ C++ โดยนำเสนอการทำงานที่มีพลังและฟีเจอร์โดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ D รองรับสไตล์การเขียนโปรแกรมแบบเชิงชี้นำ (imperative), เชิงวัตถุ (object-oriented) และเชิงฟังก์ชัน (functional) ซึ่งช่วยให้นักพัฒนาสามารถเลือกวิธีการที่เหมาะสมที่สุดกับความต้องการของตน

ด้านประวัติศาสตร์

การสร้างและวิวัฒนาการ

D ถูกสร้างขึ้นโดย Walter Bright ที่บริษัท Digital Mars ของเขาในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ภาษาได้รับการพัฒนาขึ้นในฐานะการวิวัฒนาการของ C และ C++ โดยมุ่งหวังที่จะให้ผลผลิตและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น การปล่อยสาธารณะครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 2001 และเมื่อภาษาเติบโตขึ้น มันได้รวมฟีเจอร์และแนวคิดจากภาษาต่างๆ เช่น Java, C# และ Python

แรงบันดาลใจและความสัมพันธ์กับภาษาอื่นๆ

D ได้รับแรงบันดาลใจจากภาษาการเขียนโปรแกรมหลายภาษา โดยปรับแต่งฟีเจอร์เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย มันรวมแง่มุมจาก C และ C++ สำหรับการจัดการหน่วยความจำระดับต่ำ และจาก Java และ C# สำหรับการจัดการขยะ (garbage collection) และการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ D ยังมีความสัมพันธ์กับภาษาต่างๆ เช่น Go และ Rust ซึ่งมุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพและความปลอดภัย

สถานะปัจจุบัน

ณ เดือนตุลาคม 2023 D ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยได้รับการดูแลจากมูลนิธิ D Language และชุมชนที่มีความกระตือรือร้น การพัฒนาร่วมกันได้นำไปสู่การปรับปรุงฟีเจอร์และการทำงานร่วมกับภาษาต่างๆ D กำลังถูกนำไปใช้มากขึ้นสำหรับซอฟต์แวร์ระบบ การพัฒนาเกม และแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

ฟีเจอร์ทางไวยากรณ์

การพิมพ์แบบสถิตที่เข้มงวด

D มีการพิมพ์แบบสถิตที่เข้มงวด ช่วยให้นักพัฒนาสามารถจับข้อผิดพลาดได้ในระหว่างการคอมไพล์ ตัวอย่างเช่น:

int x = 10;
string y = "Hello, World!";

การจัดการหน่วยความจำอัตโนมัติ

D มีการจัดการหน่วยความจำอัตโนมัติ ซึ่งช่วยให้นักพัฒนาหลีกเลี่ยงงานการจัดการหน่วยความจำด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่น:

void main() {
    auto str = new string("Welcome to D");
    writeln(str);
}

การเขียนโปรแกรมเมตาเทมเพลต

D รองรับความสามารถในการเขียนโปรแกรมเมตาเทมเพลตที่ทรงพลัง ช่วยให้สามารถเขียนโปรแกรมทั่วไปได้ นี่คือตัวอย่างของเทมเพลตง่ายๆ:

T max(T)(T a, T b) {
    return a > b ? a : b;
}

มิกซ์อิน

ฟีเจอร์ที่เป็นเอกลักษณ์ของ D คือมิกซ์อิน ซึ่งช่วยให้สามารถแทรกโค้ดในระหว่างการคอมไพล์ได้:

mixin template AddFunction {
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

class MyClass {
    mixin AddFunction;
}

ฟังก์ชันระดับหนึ่ง

D ถือว่าฟังก์ชันเป็นพลเมืองระดับหนึ่ง ทำให้สามารถส่งฟังก์ชันไปรอบๆ ได้ง่าย:

void main() {
    auto add = (int a, int b) { return a + b; };
    writeln(add(5, 3));
}

การสนับสนุนหลายเธรด

D มีการสนับสนุนการทำงานหลายเธรดในตัว ทำให้การเขียนโปรแกรมแบบขนานง่ายขึ้น:

import core.thread;

void run() {
    // งานของเธรด
}

void main() {
    auto t = new Thread(&run);
    t.start();
    t.join();
}

ประเภทที่สามารถเป็น null ได้

D มีการสนับสนุนประเภทที่สามารถเป็น null ได้ในตัว ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยเมื่อจัดการกับตัวแปรที่ยังไม่ได้กำหนดค่า:

void main() {
    int? maybeInt = null;
    if (maybeInt !is null) {
        writeln(maybeInt);
    }
}

ฟังก์ชันที่ซิงโครไนซ์

D มีฟังก์ชันที่ซิงโครไนซ์เพื่อจัดการความปลอดภัยของเธรดได้ง่าย:

synchronized void safeFunction() {
    // โค้ดที่ปลอดภัยสำหรับเธรดที่นี่
}

ระบบแอตทริบิวต์

D มีระบบแอตทริบิวต์ที่ยืดหยุ่นสำหรับการเพิ่มข้อมูลเมตาให้กับฟังก์ชัน คลาส และตัวแปร:

@safe void main() {
    // โค้ดที่ปลอดภัย
}

การทดสอบหน่วยในตัว

D มีการสนับสนุนการทดสอบหน่วยในตัว ทำให้การทดสอบโค้ดทำได้ง่าย:

import std.stdio;
import std unittest;

void test_example() {
    assert(1 + 1 == 2);
}

unittest {
    test_example();
}

เครื่องมือและรันไทม์สำหรับนักพัฒนา

คอมไพเลอร์และอินเตอร์พรีเตอร์

D มีคอมไพเลอร์หลายตัว โดยที่โดดเด่นที่สุดคือ DMD (D Digital Mars Compiler), LDC (LLVM D Compiler) และ GDC (GNU D Compiler) คอมไพเลอร์เหล่านี้สนับสนุนแบ็คเอนด์และการปรับแต่งที่แตกต่างกัน ทำให้มีความยืดหยุ่นตามความต้องการของโปรเจกต์

สภาพแวดล้อมการพัฒนาที่รวม (IDEs)

IDE ที่ได้รับความนิยมสำหรับ D ได้แก่ Visual Studio Code พร้อมส่วนขยาย D, Code::Blocks และ Eclipse พร้อม DDT (D Development Tools) IDE เหล่านี้มีการเน้นไวยากรณ์ การเติมโค้ดอัตโนมัติ เครื่องมือดีบัก และการสนับสนุนระบบสร้างที่รวมอยู่

การสร้างโปรเจกต์

ในการสร้างโปรเจกต์ D นักพัฒนามักใช้เครื่องมือสร้าง dub ซึ่งจัดการการจัดการความต้องการและการกำหนดค่าโปรเจกต์ การสร้างพื้นฐานสามารถทำได้ด้วยคำสั่ง:

dub build

คำสั่งนี้จะคอมไพล์โปรเจกต์ตามการตั้งค่าที่กำหนดในไฟล์ dub.json หรือ dub.sdl

แอปพลิเคชัน

D ถูกใช้ในหลายโดเมน รวมถึง:

ความสามารถในการผลิตซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ทำให้มันเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

การเปรียบเทียบกับภาษาที่เกี่ยวข้อง

การออกแบบของ D มีความคล้ายคลึงและแตกต่างจากหลายภาษาการเขียนโปรแกรม:

C และ C++

D มีความสามารถระดับต่ำที่คล้ายคลึงกับ C และ C++ แต่มีฟีเจอร์เช่นการจัดการหน่วยความจำอัตโนมัติและไวยากรณ์ที่ทันสมัยกว่า แตกต่างจาก C++ D มุ่งเน้นที่ความเรียบง่ายและความสะดวกในการใช้งาน

Java และ C#

ในขณะที่ D สนับสนุนการจัดการขยะเช่นเดียวกับ Java และ C# มันยังอนุญาตให้มีการจัดการหน่วยความจำด้วยตนเองสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูง D ยังสนับสนุนเทมเพลต ซึ่งเป็นฟีเจอร์ที่คล้ายกับ C++ เมื่อเปรียบเทียบกับเจนเนอริกใน Java และ C#

Python

Python มีความโดดเด่นในด้านความสะดวกในการใช้งานและการพัฒนาอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของ D จะโดดเด่นในสถานการณ์ที่ต้องการความเร็วสูงและการเข้าถึงระดับต่ำ ฟีเจอร์ของ D เช่นฟังก์ชันระดับหนึ่งและมิกซ์อิน ให้ระดับของความสามารถในการแสดงออกที่ใกล้เคียงกับ Python ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพ

Go และ Rust

Go เน้นความเรียบง่ายและการทำงานพร้อมกันในขณะที่ลดการควบคุมระดับต่ำบางอย่าง Rust มุ่งเน้นที่ความปลอดภัยของหน่วยความจำและการทำงานพร้อมกัน แต่มีเส้นทางการเรียนรู้ที่สูงกว่า D อยู่ในตำแหน่งกลาง โดยนำเสนอทั้งฟีเจอร์ด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการทำงานพร้อมกัน

Ruby และ PHP

Ruby และ PHP ถูกออกแบบมาเพื่อความสะดวกในการพัฒนาเว็บ ในขณะที่ D มุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพและการเขียนโปรแกรมระดับระบบ D สามารถใช้สำหรับบริการแบ็คเอนด์ที่ความเร็วเป็นสิ่งสำคัญ

เคล็ดลับการแปลจากซอร์สไปยังซอร์ส

D สามารถทำหน้าที่เป็นเป้าหมายสำหรับการคอมไพล์จากซอร์สไปยังซอร์สได้ เนื่องจากมีการแสดงผลที่ใกล้เคียงกับ C การใช้เครื่องมือเช่น d2c นักพัฒนาสามารถแปลงโค้ด D เป็น C เพื่อความเข้ากันได้กับไลบรารี C ทำให้การรวม D เข้ากับโปรเจกต์ C ที่มีอยู่ทำได้ง่ายขึ้น

เครื่องมือการแปลจากซอร์สไปยังซอร์สที่มีอยู่