编程语言 Erlang

概述

Erlang 是一种功能性编程语言，旨在构建可扩展和容错的系统，特别是在并发和分布式应用程序领域。它最初由爱立信在1980年代末开发，目的是创建强大的电信系统。Erlang 的独特特性包括对轻量级进程的支持、消息传递并发、热代码交换以及对可靠性的强烈强调。如今，它广泛应用于需要高可用性和分布式系统的行业，如电信、消息应用和数据库系统。

历史方面

创建与初始开发

Erlang 是在1980年代末由 Joe Armstrong、Robert Virding 和 Mike Williams 在爱立信创建的，主要是为了满足电信行业的需求。该语言的开发旨在促进构建大规模、容错的系统，能够同时管理多个呼叫和连接。

演变为开源

在1990年代初，爱立信认识到 Erlang 在电信之外的潜力。到1998年，Erlang 被发布为开源，这使得更广泛的开发者社区能够为其发展做出贡献。开源运动导致了 BEAM 虚拟机的开发，该虚拟机执行 Erlang 代码，并且自那时以来已经演变为支持其他语言。

当前状态

Erlang 目前由 Erlang/OTP 团队维护，并拥有一个专注的社区。Erlang 的发布周期变得更加一致，定期更新和改进专注于性能、新特性和增强文档。该语言还激发了 Elixir 的发展，Elixir 是一种现代编程语言，运行在 Erlang 虚拟机上，并结合了许多 Erlang 的原则，同时提供了额外的特性。

语法特性

函数式编程范式

Erlang 主要是一种函数式语言，这意味着函数是第一类公民，可以像变量一样传递。

double(X) -> X * 2.

轻量级进程

Erlang 的轻量级进程使得可以创建成千上万的并发进程，而不会产生显著的开销。

spawn(fun() -> io:format("Hello from a process!~n") end).

消息传递

Erlang 中的进程通过消息传递进行通信，这允许在没有共享状态的情况下安全地进行通信。

Pid = spawn(fun() -> receive
                      {msg, Content} -> io:format("Received: ~s~n", [Content])
                  end end),
Pid ! {msg, "Hello!"}.

模式匹配

Erlang 使用模式匹配，这是一种强大的特性，可以使代码清晰简洁。

match(X) when X > 0 -> io:format("Positive number: ~B~n", [X]);
match(X) -> io:format("Non-positive number: ~B~n", [X]).

容错性

Erlang 通过其“让它崩溃”的哲学支持容错，允许进程失败并重新启动，而不影响系统。

start_process() ->
    spawn(fun() -> crash() end).

热代码交换

Erlang 允许开发者在运行的系统中更改代码而无需停止它们。

%% 旧版本
-module(example).
-export([hello/0]).
hello() -> io:format("Old Version~n").

%% 新版本
-module(example).
-export([hello/0]).
hello() -> io:format("New Version~n").

不可变性

Erlang 中的数据是不可变的，这导致更少的错误和更容易推理代码。

List = [1, 2, 3],
NewList = [4 | List].

内置分布支持

Erlang 具有允许在不同节点之间轻松分布进程的特性。

net_adm:start() -> 
  net_adm:ping('other_node@hostname').

记录类型

Erlang 支持记录类型以创建结构化数据类型。

-record(person, {name, age}).
Person = #person{name="Alice", age=30}.

列表推导

Erlang 允许使用列表推导简洁地生成和操作列表。

Squares = [X*X || X <- [1,2,3]].

开发者工具、运行时和 IDE

运行时

Erlang 在 BEAM 虚拟机上执行，该虚拟机旨在运行并发和容错应用程序。BEAM 优化性能，并允许热代码交换等特性。

流行的 IDE

有几个用于 Erlang 的开发环境，其中 Emacs 和 IntelliJ IDEA（带 Erlang 插件）是最受欢迎的。其他值得注意的工具包括专门针对 Erlang 的编辑器，如 Erlide。

创建项目

要创建一个 Erlang 项目，传统上使用 rebar3 工具来管理依赖关系和构建。例如，要创建一个新项目，可以执行：

rebar3 new app myapp

然后，可以使用以下命令构建项目：

rebar3 compile

Erlang 的应用

Erlang 广泛应用于电信、消息系统和实时应用程序。著名的应用包括：

• WhatsApp：一个处理数百万并发用户的消息平台。
• RabbitMQ：一个广泛使用的消息代理。
• Ejabberd：一个用于即时消息的 XMPP 服务器。

与类似语言的比较

Erlang 的主要优势在于其并发模型和容错性，这使其与以下语言区分开来：

• C++：提供对系统资源的细粒度控制，但与 Erlang 相比缺乏内置的并发支持。
• Java：虽然 Java 具有强大的并发特性，但 Erlang 的进程模型和消息传递在某些类型的分布式系统中更优雅。
• Python：Python 更加通用，适合一般开发，但 Erlang 在可靠性和正常运行时间至关重要的系统中表现出色。
• Go：Go 具有用于并发的 goroutines 和通道，但在容错和分布方面不如 Erlang 专注。
• Elixir：基于 Erlang 的虚拟机构建，Elixir 使并发编程更易于访问，具有类似 Ruby 的语法，但仍然利用 Erlang 的基础优势。

源到源翻译提示

将代码翻译到 Erlang 及其外部可能很复杂，因为其独特的范式。像 erl2cpp 这样的工具存在于某些翻译中，但没有广泛的自动化工具适用于所有语言。手动翻译可能涉及：

• 理解 Erlang 中的并发和分布范式。
• 将消息传递适配到其他范式，如共享状态。
• 识别 Erlang 中常见的基于函数和不可变构造。