Python的替代品？我尝试了你从未听说过的优秀编程语言

 认识Nim：具有类似Python语法和C效率的语言

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几周前，我在GitHub上浏览时遇到了一个引起我注意的回购。 它托管了一个完全用Nim编写的项目。

Nim到底是什么? 我想。

我立刻得出结论，这是很多人使用的许多编程语言之一，但是我只是一个愚蠢的人，不知道它。 但是我没有把它放在一边，而是决定：让我们对此有所了解。

然后，我有了两个主要认识：

  • 不，很多人不使用这种语言。
  • 但也许应该如此。

因此，这里简要介绍了我在快速编程教程Nim方面的经验，以及为什么该语言对我来说非常有前途。

给我看代码!

这是我在Nim中编写的一个无用的程序：

看起来很干净。 它也是如此简单，即使您以前可能从未听说过Nim，您也可以毫不费力地弄清楚它的作用。 (提示：它打印数字：5我：5。)

因此，让我们分解一下这里似乎熟悉的内容：

变量声明

JavaScript开发人员非常熟悉。 虽然某些语言使用var，有些语言使用let，但是JS和Nim都允许使用两者之一进行声明。 请务必注意，两种语言的含义并不相同。 但是稍后会更多。

块语法

要在Nim中标记一个新块，我们使用冒号，后跟缩进线。 那就是Python。

关键词

这两个循环以及if语句看起来都像是从Python中拔出来的。 实际上，从第5行开始的所有内容实际上都是有效的Python(假设我们定义了echo函数)。

因此，是的，Python中的许多关键字和运算符在Nim中也有效，例如not，is，and或or等。

到目前为止，Nim完全没有什么特别的。 由于我们需要使用let或var，因此它看起来像是Python的较差版本(在语法上)。

但是，如果我告诉您的话，该怎么办：Nim是一种静态类型的语言，其运行速度几乎与C一样快。

哦，现在我们在说话。

一场友好的比赛

在深入探讨Nim语法(尤其是静态类型的部分，我们仍然没有看到它)之前，让我们尝试备份有关其速度的声明。 为此，我编写了一个程序来天真地(即不进行动态编程)计算Nim，Python和C中的第n个斐波那契数。

为了公平起见，我根据针对此问题的建议Leetcode解决方案(方法1)对实现进行了标准化，并确保在三种语言中尽可能地坚持下去。

为了计时执行时间，我在Bash shell中使用了时间输出中的"真实"值。

以下是计算第40个斐波那契数的结果：

是的，那件事发生了。

现在，这是非常有限的，并且离科学实验还很遥远，但这与其他进行了更严格基准测试的人的发现一致[1] [2] [3]。

不过，我将在本文中运行的所有代码都可以在GitHub上找到，包括有关如何进行此实验的说明。

那么，为什么Nim比Python快得多?

好吧，我要说有两个主要原因。 大大简化，这些是：

  • Nim是在解释Python时编译的(不同意?请单击链接)。 这意味着在运行Python程序时，除了仅运行该程序外，还有更多的工作要做，因为在实际执行之前需要对其进行解释。 这通常会使语言慢很多。
  • Nim是静态键入的。 虽然我之前显示的示例没有单一的类型声明或注释，但稍后我们将看到它确实是静态类型的语言。 对于动态类型的Python，解释器需要做更多的工作来找出并适当地处理类型，这会减慢执行速度。

运行更快，编写速度更慢

这是Python文档关于解释语言必须说的话：

"尽管解释型语言的程序运行通常也较慢，但它们通常具有比编译型语言更短的开发/调试周期。"

例如，这句话很好地总结了Python和C之间的折衷。 您可以使用Python进行的任何操作，也可以使用C进行的操作，程序的运行速度将提高多个数量级。

但是，您将花费更多的时间用C编写和调试代码，并且代码更长且可读性更差。 这就是为什么C不再流行的原因，Python如此流行。 简而言之：Python是"简单的"(当然，相对而言)。

因此，如果Python在频谱的一端，而C在另一端，则Nim试图处于中间位置：有点快又容易吗? 这样的事情。

但是，使Nim脱颖而出的原因是，乍一看，它似乎已使权衡最小化。 换句话说，它比Python快得多，但是编程起来却不像C那样困难(或者感觉像经过简短检查一样)。

为了说明这一点，让我们看一下斐波那契实验中的代码。

这是C代码：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. int fibonacci(int n) { 
    4. 
  
  
  
  4.     if (n <= 1) { 
    5. 
  
  
  
  5.         return n; 
    6. 
  
  
  
  6.     }  
    7. 
  
  
  
  7.     return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2); 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9. 
  
  
  
  9.  
    10. 
  
  
  
  10. int main(void) { 
    11. 
  
  
  
  11.     printf("%i", fibonacci(40)); 
    12. 
  
  
  
  12. }  
    13.

Python：

 
 
 
    
  
  
  
  1. def fibonacci(n): 
    2. 
  
  
  
  2.     if n <= 1: 
    3. 
  
  
  
  3.         return n 
    4. 
  
  
  
  4.     return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2) 
    5. 
  
  
  
  5.  
    6. 
  
  
  
  6. print(fibonacci(40)) 
    7.

和Nim：

 
 
 
    
  
  
  
  1. proc fibonacci(n: int): int =  
    2. 
  
  
  
  2.     if n <= 1: 
    3. 
  
  
  
  3.         return n 
    4. 
  
  
  
  4.     return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2) 
    5. 
  
  
  
  5.  
    6. 
  
  
  
  6. echo(fibonacci(40)) 
    7.

尽管Nim拥有奇怪的proc东西，亲爱的上帝，还是使用=声明函数(或过程，称呼它们)，但它仍然比C干净得多。

因此，也许这是一个值得权衡的问题? 比Python难写一点，但是要快几十倍-我可以接受。

Nim语法

以下是有关Nim语法的一些关键点的简要概述：

 
 
 
    
  
  
  
  1. import strformat 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. # Example taken from the Nim Website: https://nim-lang.org/ 
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. type 
    6. 
  
  
  
  6.   Person = object 
    7. 
  
  
  
  7.     name: string 
    8. 
  
  
  
  8.     age: Natural # Ensures the age is positive 
    9. 
  
  
  
  9.  
    10. 
  
  
  
  10. let people = [ 
    11. 
  
  
  
  11.   Person(name: "John", age: 45), 
    12. 
  
  
  
  12.   Person(name: "Kate", age: 30) 
    13. 
  
  
  
  13. ] 
    14. 
  
  
  
  14.  
    15. 
  
  
  
  15. for person in people: 
    16. 
  
  
  
  16.   # Type-safe string interpolation, 
    17. 
  
  
  
  17.   # evaluated at compile time. 
    18. 
  
  
  
  18.   echo(fmt"{person.name} is {person.age} years old") 
    19.

变量

变量使用var，let或const声明。

var和const基本上就像JavaScript一样工作，但是让我们有一个不同的故事。

尽管JavaScript中的let与var在范围上有所不同，但Nim中的let表示一个变量，其值在初始化后不能更改。 有人告诉我，这显然类似于Swift。

但这不是常数吗?

好吧，在Nim中，区别如下：

对于const，编译器必须能够在编译时确定该值，而let可以在运行时确定。

文档提供了以下示例：

 
 
 
    
  
  
  
  1. const input = readLine(stdin) # Error: constant expression expected 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. let input = readLine(stdin) # works 
    4.

此外，您还可以像这样声明变量：

 
 
 
    
  
  
  
  1. var 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. a = 1 
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. b = 2 
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. c = 3 
    8. 
  
  
  
  8.  
    9. 
  
  
  
  9. x, y = 10 # Both x, y are assigned to 10 
    10.

函数

Nim中的函数称为过程，它们的声明是这样完成的：

 
 
 
    
  
  
  
  1. proc procedureName(parameterName: parameterType):returnType = 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. return returnVar 
    4.

鉴于该语言在很多方面看起来都像Python，因此当您初次看到它们时，过程肯定显得有些怪异。

用=代替{或：尤其奇怪。 但是，在单线过程中看起来更好一些：

 
 
 
    
  
  
  
  1. proc hello(s: string) = echo s 
    2.

此外，您还可以从以下函数返回：

 
 
 
    
  
  
  
  1. proc toString(x: int): string = 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. result = 
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. if x < 0: "negative" 
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. elif x > 0: "positive" 
    8. 
  
  
  
  8.  
    9. 
  
  
  
  9. else: "zero" 
    10.

感觉您仍然应该返回结果，但结果不是变量，而是一个关键字。 上面的代码段是完全有效的Nim。

而且您还可以重载过程：

 
 
 
    
  
  
  
  1. proc toString(x: int): string =    
    2. 
  
  
  
  2.     result =      
    3. 
  
  
  
  3.         if x < 0: "negative"      
    4. 
  
  
  
  4.         elif x > 0: "positive"      
    5. 
  
  
  
  5.         else: "zero"   
    6. 
  
  
  
  6. proc toString(x: bool): string =    
    7. 
  
  
  
  7.     result =      
    8. 
  
  
  
  8.         if x: "yep"      
    9. 
  
  
  
  9.         else: "nope" 
    10. 
  
  
  
  10. echo toString(true) # Calls the second version, prints "yep" 
    11. 
  
  
  
  11. echo toString(5) # Calls the first version, prints "positive" 
    12.

控制流

很像Python。

 
 
 
    
  
  
  
  1. # if true: 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. # while true: 
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. # for num in nums: 
    6.

要遍历某个范围，可以使用countup(start，finish)或countdown(start，finish)代替一个范围。 或者，您可以简化整个过程并使用：for i in start..finish。

打印并获取用户输入

 
 
 
    
  
  
  
  1. let input = readLine(stdin) 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. echo input 
    4.

与Python比较时，readLine(stdin)等效于input()，echo等效于print。

echo可以带或不带括号。

我的目标是给您带来Nim的品味，而不是通读其完整手册。 因此，我想我将在此处停止使用简单的语法，然后略过一些其他功能。

附加功能

面向对象编程

Nim不是面向对象的，但是对对象的支持极简。 但是，它们不像Python类那么整洁。

宏

Nim支持宏和元编程，实际上，它似乎非常强调它。 由三部分组成的教程系列的整个部分都专门针对它。

这是一个简单的示例：

 
 
 
    
  
  
  
  1. import macros 
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. macro myMacro(arg: static[int]): untyped = 
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. echo arg 
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7.  
    8. 
  
  
  
  8.  
    9. 
  
  
  
  9. myMacro(1 + 2 * 3) 
    10.

基本类型

Nim中的基本类型为：字符串，字符，布尔，整数，整数和浮点数。

这些也是有效的：

int8 int16 int32 int64 uint8 uint16 uint32 uint64 float32 float64

另外，与Python不同，字符串在Nim中是可变的。

注释

您可能已经在上面的Python语法中看到了我的注释，但是与Python不同，多行注释也使用了哈希符号(后接[或])：

 
 
 
    
  
  
  
  1. # a comment#[ 
    2. 
  
  
  
  2. a 
    3. 
  
  
  
  3. multi 
    4. 
  
  
  
  4. line 
    5. 
  
  
  
  5. comment 
    6. 
  
  
  
  6. ]# 
    7.

JavaScript编译

从Nim网站：

" Nim包括一流的JavaScript后端，因此您可以轻松地同时定位客户端和服务器。"

尽管我不确定有多少人会实际使用它，但是这很酷。 但是，如果您要播放用Nim编写的Browser Snake，则可以这样做。 不过这次我没有建造它。

迭代器

除了定义一个proc之外，还可以定义一个迭代器。 但是，Nim迭代器实际上更像Python生成器。 这是一个例子：

 
 
 
    
  
  
  
  1. iterator countup(a, b: int): int =  
    2. 
  
  
  
  2.     var res = a  
    3. 
  
  
  
  3.     while res <= b:  
    4. 
  
  
  
  4.         yield res  
    5. 
  
  
  
  5.         inc(res) 
    6.

不区分Case和下划线

Nim不区分大小写和下划线(第一个字符除外)。

因此，HelloWorld和helloWorld是不同的，但是helloWorld，helloworld和hello_world都相同，因此有效：

 
 
 
    
  
  
  
  1. proc my_func(s: string) = 
    2. 
  
  
  
  2.     echo s 
    3. 
  
  
  
  3. myFunc("hello") 
    4.

人气度

也许您阅读了标题并对自己说：嗯，我听说过Nim或使用Nim!

那样的话，嘿，我为你感到高兴。 但是，我确实尝试获得了有关该语言受欢迎程度的一些信息，而且肯定不是那么高。

例如，在2020年堆栈溢出调查中甚至没有提到Nim。 我在LinkedIn上找不到Nim开发人员的工作(位置设置为Worldwide)，并且该语言的Stack Overflow标签只有349个问题。 (与Python的1,500,000或更新语言(例如Swift的270,000)进行比较。)

因此，可以肯定地说，大多数开发人员都没有使用过它，而且许多开发人员甚至从未听说过Nim这个名字。

真正的Python替代品?

我对你说老实话，我觉得Nim很酷。

在撰写本文时，我已经研究了最低限度，因此还没有深入到最低限度，但是我可以看到自己将来会用到它。

但是，尽管基本语法与Python非常相似，但是它变得相当复杂，而且速度很快，我相信这会吸引很多Python用户/开发人员。

就我个人而言，我是Python的忠实拥护者，也是静态类型语言的忠实拥护者，因此对我而言，在某些情况下，性能的提高将足以弥补所增加的冗长性。

然后，通过撰写本文，我意识到：Go呢?

我敢肯定，你们中的许多人在阅读时都在考虑这一点，这是有道理的。 尽管Nim的语法可能更接近于Python，但它确实在Go语言主导的高性能但比C ++语言更激烈的竞争中。

有趣的事实：我还偷偷地用Go进行了速度测试。 特别是对于fibonacci(40)，它的速度与C一样快。

那么，Nim可以与Python竞争吗? 我对此表示高度怀疑。 正如我所指出的那样，我们看到了计算机变得越来越快，编程变得越来越容易的趋势，以至于即使Nim提供了很好的权衡，我也认为采用干净而通用的Python还不够。

编辑：我与Nim Core Devs的一位发言人交谈，他告诉我他认为Nim比从Python过渡的人更适合从C ++过渡的人。

但是，它可以与Go竞争吗? 也许(如果Google不落后于Go)。 语法友好，语言功能强大，并且比Go提供的功能(例如宏和重载)更好地支持C / C ++功能。

也许那是我接下来要写的文章。

谢谢阅读!

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