认识Nim：具有类似Python语法和C效率的语言
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：
- #include <stdio.h>
- int fibonacci(int n) {
- if (n <= 1) {
- return n;
- }
- return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
- }
- int main(void) {
- printf("%i", fibonacci(40));
- }
Python：
- def fibonacci(n):
- if n <= 1:
- return n
- return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
- print(fibonacci(40))
和Nim：
- proc fibonacci(n: int): int =
- if n <= 1:
- return n
- return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
- echo(fibonacci(40))
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：
- import strformat
- # Example taken from the Nim Website: https://nim-lang.org/
- type
- Person = object
- name: string
- age: Natural # Ensures the age is positive
- let people = [
- Person(name: "John", age: 45),
- Person(name: "Kate", age: 30)
- ]
- for person in people:
- # Type-safe string interpolation,
- # evaluated at compile time.
- echo(fmt"{person.name} is {person.age} years old")
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：
- const input = readLine(stdin) # Error: constant expression expected
- let input = readLine(stdin) # works
此外，您还可以像这样声明变量：
- var
- a = 1
- b = 2
- c = 3
- x, y = 10 # Both x, y are assigned to 10
函数
Nim中的函数称为过程，它们的声明是这样完成的：
- proc procedureName(parameterName: parameterType):returnType =
- return returnVar
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：
- proc hello(s: string) = echo s
此外，您还可以从以下函数返回：
- proc toString(x: int): string =
- result =
- if x < 0: "negative"
- elif x > 0: "positive"
- else: "zero"
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：
- proc toString(x: int): string =
- result =
- if x < 0: "negative"
- elif x > 0: "positive"
- else: "zero"
- proc toString(x: bool): string =
- result =
- if x: "yep"
- else: "nope"
- echo toString(true) # Calls the second version, prints "yep"
- echo toString(5) # Calls the first version, prints "positive"
控制流
很像Python。
- # if true:
- # while true:
- # for num in nums:
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
- let input = readLine(stdin)
- echo input
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：
- import macros
- macro myMacro(arg: static[int]): untyped =
- echo arg
- myMacro(1 + 2 * 3)
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])：
- # a comment#[
- a
- multi
- line
- comment
- ]#
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：
- iterator countup(a, b: int): int =
- var res = a
- while res <= b:
- yield res
- inc(res)
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：
- proc my_func(s: string) =
- echo s
- myFunc("hello")
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!
