编程语言 D

概述

D 是一种高级的多范式编程语言，结合了高效的低级编程能力和高级特性的便利性，使其适用于广泛的应用。它旨在为 C 和 C++ 提供现代替代方案，提供强大的抽象和特性而不牺牲性能。D 支持命令式、面向对象和函数式编程风格，允许开发者选择最适合其需求的方法。

历史方面

创建与演变

D 由沃尔特·布莱特（Walter Bright）在他的公司 Digital Mars 于 1990 年代末创建。该语言最初作为 C 和 C++ 的演变而开发，旨在提高生产力和性能。第一次公开发布发生在 2001 年，随着语言的成熟，它吸收了来自其他语言的特性和概念，包括 Java、C# 和 Python。

受其他语言的启发与关系

D 从各种编程语言中汲取灵感，量身定制其特性以创建一个多功能环境。它结合了 C 和 C++ 的低级内存管理特性，以及 Java 和 C# 的垃圾回收和面向对象编程特性。D 还与 Go 和 Rust 等语言相关，这些语言专注于性能和安全性。

当前状态

截至 2023 年 10 月，D 仍在不断发展，由 D 语言基金会和一个活跃的社区维护。协作开发导致了特性增强和与其他语言的互操作性改善。D 正越来越多地被用于系统软件、游戏开发和需要高性能的应用程序。

语法特性

强静态类型

D 具有强静态类型，允许开发者在编译时捕获错误。例如：

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

自动内存管理

D 包含垃圾收集器，使开发者免于手动内存管理任务。可以如下演示：

void main() {
    auto str = new string("欢迎来到 D");
    writeln(str);
}

模板元编程

D 支持强大的模板元编程能力，允许进行泛型编程。以下是一个简单模板的示例：

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

混入

D 的一个独特特性是混入，允许在编译时注入代码：

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

class MyClass {
    mixin AddFunction;
}

一等函数

D 将函数视为一等公民，使得传递函数变得简单：

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

多线程支持

D 提供内置的多线程支持，使并发编程变得更简单：

import core.thread;

void run() {
    // 线程工作
}

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

可空类型

D 原生支持可空类型，提高了处理未初始化变量时的安全性：

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

同步函数

D 提供同步函数，以便轻松管理线程安全：

synchronized void safeFunction() {
    // 线程安全代码
}

属性系统

D 具有灵活的属性系统，用于向函数、类和变量添加元数据：

@safe void main() {
    // 安全代码
}

内置单元测试

D 包含内置的单元测试支持，便于代码的轻松测试：

import std.stdio;
import std unittest;

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

unittest {
    test_example();
}

开发工具与运行时

编译器与解释器

D 有多个编译器，其中最著名的是 DMD（D Digital Mars Compiler）、LDC（LLVM D Compiler）和 GDC（GNU D Compiler）。这些编译器支持不同的后端和优化，根据项目需求提供灵活性。

集成开发环境（IDEs）

D 的流行 IDE 包括带有 D 扩展的 Visual Studio Code、Code::Blocks 和带有 DDT（D Development Tools）的 Eclipse。这些 IDE 提供语法高亮、代码补全、调试工具和集成构建系统支持。

构建项目

要构建 D 项目，开发者通常使用 dub 构建工具，该工具处理依赖管理和项目配置。可以使用以下命令执行基本构建：

dub build

该命令根据 dub.json 或 dub.sdl 文件中定义的设置编译项目。

应用

D 被用于多个领域，包括：

能够生成高性能、可靠的软件使其成为性能关键应用的合适选择。

与相关语言的比较

D 的设计与几种编程语言有相似之处和对比：

C 和 C++

D 提供与 C 和 C++ 相似的低级能力，但具有自动内存管理和更现代的语法等特性。与 C++ 不同，D 更加注重简单性和易用性。

Java 和 C#

虽然 D 支持像 Java 和 C# 一样的垃圾回收，但它还允许在性能关键的应用中进行手动内存管理。D 还支持模板，这一特性更类似于 C++，而不是 Java 和 C# 中的泛型。

Python

Python 在易用性和快速开发方面表现出色；然而，D 的性能在需要高速和低级访问的场景中更为突出。D 的特性，如一等函数和混入，提供了接近 Python 的表达能力，同时保持性能。

Go 和 Rust

Go 强调简单性和并发，但牺牲了一些低级控制。Rust 专注于内存安全和并发，但学习曲线较陡。D 占据了中间地带，提供性能和安全并发特性。

Ruby 和 PHP

Ruby 和 PHP 旨在简化 Web 开发，而 D 则针对性能和系统级编程。D 可用于速度至关重要的后端服务。

源到源翻译提示

由于 D 与 C 的紧密对应，D 可以作为源到源编译的目标。利用像 d2c 这样的工具，开发者可以将 D 代码转换为 C，以便与 C 库互操作，使 D 更容易集成到现有的 C 项目中。

现有的源到源代码翻译工具