D語言簡介
D 語言是壹種通用的系統和應用編程語言。它是比 C++ 更高級的語言，同時還保持了生成高效代碼以及直接訪問操作系統API和硬件的能力。D 很適合於編寫從中等規模到那些由團隊合作完成、數百萬行代碼規模的各種程序。D 易於學習，為編程者提供了很多便利，並且適用各種野心勃勃的編譯器優化技術。 D 不是腳本語言，也不是壹種解釋型語言。它不需要虛擬機、宗教、或者高於壹切的哲學。它是給實際的編程者使用的實際的語言，它幫助編程者快速、可靠的完成易於維護、易於理解的代碼。 D 是數十年來實現多種語言編譯器的經驗的積累，是用那些語言構造大型工程的嘗試的積累。D 從那些語言（主要是 C++ ）那裏獲得了靈感，並使用經驗和現實世界中的實用性來馴服它。
為什麽需要D語言
自從 C 語言被發明以來，軟件工業走過了壹段很長的路。許多新的概念被加入了 C++ 中，但同時維護了同 C 的向後兼容性，包括兼容了原始設計中的所有的弱點。有很多修正這些弱點的嘗試，但是兼容性是最大的困擾。同時，C 和 C++ 都在不斷引入新的特性。這些新特性必須被小心的加入到現有的結構中，以免重寫舊的代碼。最終的結果十分復雜—— C 標準將近 500 頁，C++ 標準大概有 750 頁！C++ 實現起來既困難又代價高昂，造成的結果就是各種實現之間都有差別，因此很難寫出完全可以移植的 C++ 代碼。 C++ 程序員傾向於使用語言中的孤島來編程，也就是說，他們傾向於十分精通語言中的某個特性而避免使用其他特性。盡管代碼通常在編譯器之間是可移植的，但在程序員之間移植就不那麽容易了。C++ 的壹個長處是它支持很多根本上不同的編程風格——但從長遠來看，互相重復和互相沖突的風格會給開發帶來妨礙。 C++ 在標準庫而不是語言核心中實現了可改變大小的數組和字符串拼接等。不在語言核心中實現這些功能造成了幾種不太理想的結果。 是否能把 C++ 的能力釋放、重新設計並重鑄到壹門簡單、正交並實用的語言中呢？ 這種語言是否能做到易於正確實現，並使編譯器有能力有效地生成高度優化的代碼呢？ 現代編譯器技術已經取得了很大的進步，有些原來用作原始編譯技術的補充的語言特性已經可以被忽略了（壹個這樣的例子是 C 語言中的‘register’關鍵字，壹個更為微妙的例子是 C 中的宏預處理程序）。我們可以依賴現代編譯器的優化技術而不是使用語言特性（如同原始的編譯器所做的那樣）來獲得可以接受的代碼質量。
編輯本段D的主要目標
簡述
通過加入已經被證明的能夠提高生產力的特性、調整語言特性以避免常見但耗費精力的bug的出現，至少減少軟件開發成本10%。 使代碼易於在編譯器之間、在機器之間、在操作系統之間移植。 支持多種編程範式，也就是至少支持命令式、結構化、面向對象和範型編程範式。 對於熟悉 C 或者 C++ 的人來說，學習曲線要短。 提供必要的低級訪問能力。 要使 D 的編譯器從根本上易於實現（相對於 C++ 來說）。 要同本機的 C 語言應用程序二進制接口相兼容。 語法要做到上下文無關。 對編寫國際化的應用程序提供便利的支持。 同時支持契約式編程和單元測試方法論。 能夠構建輕量級的、獨立的程序。
從C/C++保留而來的特征
粗看上去 D 就像 C 和 C++ 。這樣壹來學習以及將代碼移植到 D 就很容易。從 C/C++ 轉向 D 應該很自然。程序員不必從頭學起。 使用 D 並不意味著程序員會如 Java 或者 Smalltalk 那樣被嚴格的限制在某壹個運行時 vm （虛擬機）上。D 沒有虛擬機，編譯器直接生成可連接的目標文件。D 如同 C 那樣被直接連接到操作系統。通常那些妳熟悉的工具如 make 同樣適用於 D 的開發。 D 將很大程度上保留 C/C++ 的 觀感 。它將使用相同的代數語法，絕大多數的相同表達式和語句形式，以及總體的結構。 D 程序既可以采用 C 風格的 函數和數據 範式，也可以采用 C++ 風格的 面向對象 範式，或者它們兩者的混合。 編譯/鏈接/調試 的開發模型將會被繼承下來，但是把 D 編譯成為字節碼然後解釋執行也不會有任何問題。 異常處理 越來越多的使用經驗顯示，異常處理是比 C 傳統的“出錯代碼/全局errno變量”模型更為高級的錯誤處理模型。 運行時類型識別 C++ 部分地實現了這個功能，而 D 更進壹步。對運行時類型識別的完全支持將使垃圾收集運行的更好，會使調試器的功能更強，會使對自動持久化的支持更好等等。 D 維持了同 C 調用慣例 的兼容。這樣就能夠使 D 程序直接訪問操作系統的 API 。程序員有關現有 API 和編程範例的知識和經驗可以繼續在使用 D 時使用而只需付出很少的努力。 運算符重載 D 支持對運算符的重載，這樣就可以用用戶定義的類型擴展由基本類型構成的類型系統。 模板 模板是實現範型編程的壹種手段。其他的手段包括使用宏或者采用協變數據類型。使用宏已經過時了。協變類型很直接，但是低效且缺少類型檢查。C++ 模板的問題是它們太復雜，同語言的語法不和諧，還有各種各樣的類型轉換和重載規則，等等。D 提供了壹種簡單得多的使用模板的方法。 RAII（資源獲得即初始化） RAII 技術是編寫可靠軟件的重要方法之壹。 Down and dirty 編程 D 將保留 down-and-dirty 編程的能力，而不用采用別的語言編寫的外部模塊。在進行系統編程時，有時需要將壹種指針轉換成另壹種指針，或者使用匯編語言。D 的目標不是避免 down and dirty 編程，而是減少在進行普通程序設計時對它們的需要。
廢棄的特征
對 C 的源碼級兼容性。保留對 C 的源碼級兼容的擴展已經有了（C++ 和 Objective-C）。在這方面的進壹步工作受制於大量的遺留代碼，已經很難對這些代碼進行什麽重大的改進了。 對 C++ 的鏈接兼容性。C++ 的運行時對象模型太復雜了——如果要較好的支持它，基本上就是要求 D 編譯器變成壹個完整的 C++ 編譯器了。
C 預處理程序
宏處理是壹種擴展語言的簡單方法，它可以給語言加入某些語言本不支持的（對於符號調試器不可見的）特征。條件編譯、使用 #include 分層的文本、宏、符號連接等，本質上構成了兩種難以區分兩種語言的融合體，而不是壹種語言。更糟的是（或許是最好的），C 預處理程序是壹種十分原始的宏語言。是停下來的時候了，看看預處理程序是用來做什麽的，並將這些功能直接設計到語言內部。
多重繼承
它是壹種擁有飽受爭議的價值的復雜特征。它很難用壹種高效的方式實現，而且在編譯器實現它時很容易出現各種 bug 。幾乎所有的 MI 的功能都能夠通過使用單根繼承加接口和聚集的方式實現。而那些只有 MI 才能支持的功能並不能彌補它帶來的副作用。
名字空間
當鏈接獨立開發的代碼時，可能會發生名字的沖突，名字空間就是解決這個問題的壹種嘗試。模塊的概念更簡單並且工作得更好。 標記名字空間。這是 C 的壹個糟糕的特征，結構的標記名稱位於壹個同其它符號不同的符號表中。C++ 試圖合並標記名字空間和正常的名字空間，但同時還要維持對遺留 C 代碼的向後兼容性。造成的結果是不可打印。
前向聲明
C 編譯器在語義上只知道什麽東西實在詞法上位於當前狀態之前的。C++ 進行了壹點點擴展，類中的成員可以依賴於它之後聲明的類成員。D 更進壹步，得到了壹個合情合理的結論，前向聲明根本就沒有存在的必要。函數可以按照壹種自然的順序定義，不用再像 C 那樣為了避免前向聲明而采用常用的從裏到外的順序定義。
包含文件
造成編譯器運行緩慢的原因之壹是編譯每個編譯單元時都需要重新解析數量巨大的頭文件。包含文件的工作應該采用導入到符號表中的方式來完成。
在堆棧上創建對象實例
在 D 中，所有的類都通過引用來訪問。這樣就不需要復制構造函數、賦值運算符、復雜的析構語義以及同異常處理中的堆棧展開的相互作用。內存資源由垃圾收集程序負責釋放，其他資源通過使用 D 的 RAII 特征釋放。 三字節碼和雙字節碼。Unicode 是未來。 預處理程序。現代語言不應該需要文本處理，它們應該只需要符號處理。 非虛成員函數。在 C++ 中，由累得設計者決定壹個函數是否應該是虛函數。在子類中重寫壹個函數而忘記在父類中將其更新為虛函數是壹個常見的（並且非常難以發現的）編碼錯誤。將所有成員函數設置為虛函數，並由編譯器來判斷函數是否被重寫、並由此將沒有被重寫的函數轉換為非虛函數的做法更為可靠。 任意長度的位字段。位字段是壹種復雜、低效並且很少用到的特征。 支持16位計算機。D 從不考慮混合使用遠/近指針和其它所有用於聲稱好的16位代碼的機制。D 語言的設計假設目標機器至少擁有32位的平坦內存空間。D 將能夠被毫無困難的移植到64位架構上。 對編譯遍數的互相依賴。在 C++ 中，需要壹個符號表和各種的預處理程序命令才能成功的解析壹個源文件。這樣就使預解析 C++ 源碼變得不可能，並且使編寫代碼分析程序和語法制導的編輯器的過程十分難以正確實現。 編譯器的復雜性。通過降低實現的復雜度，這就更有可能出現多個正確的實現。 ‘.’和‘->’之間的區別。這種區別其實很沒有必要。‘.’運算符完全可以起到‘->’所起的指針解引用的作用。
D 適合於？
經常使用 lint 或者類似的代碼分析工具以期在編譯之前減少 bug 的程序員。 將編譯器的警告級別調到最高的人和那些告訴編譯器把警告作為錯誤的人。 不得不依靠編程風格規範來避免常見的 C bug 的編程部門經理們。 認定 C++ 面向對象編程所允諾的功能由於 C++ 太復雜而不能達到的人。 沈溺於 C++ 強大的表達力但是被顯式內存管理和查找指針 bug 折磨得精疲力盡的人。 需要內建的測試和驗證機制的項目。 開發百萬行規模的程序的團隊。 認為語言應當提供足夠的特征以避免顯式處理指針的程序員。 編寫數值運算程序的程序員。D 擁有眾多直接支持數值計算的特征，例如直接提供了復數類型和擁有確定行為的 NaN 和無窮大。（這些都被加進了最新的 C99 標準，但是沒有加進 C++ 中。） D 的詞法分析程序和解析程序完全互相獨立，並且獨立於語義分析程序。這意味著易於編寫簡單的工具來很好地處理 D 源碼而不用編寫壹個完整的編譯器。這還意味著源碼可以以記號的形式傳遞個某個需要它的程序。
D 不適合於？
現實壹點說，沒人會把上百萬行的 C 或 C++ 程序用 D 重新寫壹遍，因為 D 不直接兼容 C/C++ 源代碼，D 並不適合於遺留程序。（但是，D 對遺留的 C API 提供了很好的支持。） 非常小的程序——腳本或解釋性語言如 Python、DMDScript 或者 Perl 更適合於這種情況。 作為第壹門程序設計語言—— Basic 或者 Java 更適合於初學者。對於中級到高級的程序員來說，D 是他們優秀的第二門語言。 語言純粹主義者。D 是壹門實用的語言，它的每個特征都是為這個目的服務的，D 並沒有想成為壹門“完美”的語言。例如，D 擁有可以基本上避免在日常任務中使用指針的結構和語義。但是 D 仍然支持指針，因為有時我們需要打破這條規則。類似地，D 保留了類型轉換，因為有時我們需要重寫類型系統。
編輯本段D 的主要特征
本節列出了壹些更有趣的 D 的特征。
面向對象編程
類 D 的面向對象天性來自於類。采用的繼承模型時單根繼承加接口。Object 類為與繼承體系的最頂端，所以所有的類都實現了壹個通用的功能集合。類通過引用的方式實例化，所以不需要用於在異常後進行清理工作的復雜代碼。
運算符重載
類可以通過重載現有的運算符擴展類型系統來支持新類型。例如創建壹個 bignumber class ，然後重載 +、-、* 和 / 運算符，這樣大數類就可以使用普通的代數運算語法了。 生產力
模塊
源文件同模塊是壹壹對應的。D 不再“包含”帶有聲明的文件的文本，而是“導入”該模塊。不用擔心多次導入壹個模塊，也不用再把頭文件用 #ifndef/#endif 或者 #pragma once 包起來了。 聲明 vs 定義 C++ 的函數和類通常需要聲明兩次——聲明位於 .h 頭文件中，定義位於 .c 源文件中。這個過程易於出錯而且冗長繁瑣。顯然，應該只需要程序員編寫壹次，而由編譯器提取出聲明信息並將它導入到符號表中。這正是 D 所做的。 示例： class ABC { int func() { return 7; } static int z = 7; } int q; 不再需要單獨定義成員函數、靜態成員、外部聲明之類的，也不需要像這樣煩人的語法： int ABC::func() { return 7; } int ABC::z = 7; extern int q; 註記：當然，在 C++ 中，瑣碎的函數如 { return 7; } 也可以直接寫在聲明處，但是復雜的函數就不行了（uframer：雖然從語法上說依然是可以的，但會違反 C++ 接口和實現分離的原則。）。另外，如果有前向引用的話，就必須保證已經聲明了被引用的那個函數壹個原型。下面的代碼在 C++ 中是不合法的： class Foo { int foo(Bar *c) { return c->bar; } }; class Bar { public: int bar() { return 3; } }; 但是等價的 D 代碼就可以正常工作： class Foo { int foo(Bar c) { return c.bar; } } class Bar { int bar() { return 3; } } D 函數是否被在線化取決於優化程序的設置。 模板 D 模板提供了壹種提供範型編程和偏特化能力的簡潔的方法。
關聯數組
關聯數組是索引可以為任意類型的數組，不像普通數組那樣必須使用整數作為索引。本質上，關聯數組就是散列表。關聯數組使構建快速、高效、無錯的符號表變得容易了。 真正的 typedef C 和 C++ 的 typedef 實際上是類型 別名 ，因為它不會引入新的類型。D 實現了真正的 typedef ： typedef int handle; 實實在在地創造了壹個新類型 handle 。D 同樣會對 typedef 引入的類型進行類型檢查，並且 typedef 也參與函數重載的決策。例如： int foo(int i); int foo(handle h); Bit 類型 機器上最基本的數據類型是位，因此 D 直接支持 bit 數據類型。它在創建位數組時最有用： bit[] foo;
函數
如妳所願，D 提供常規的對函數的支持，包括全局函數、重載函數、函數在線化、成員函數、虛函數、函數指針等等。另外，D 還支持： 嵌套函數 函數可以嵌套在其他函數內。這對於代碼分解、局部性以及函數閉包技術都具有很高的價值。 函數文字量 匿名函數可以直接嵌入到表達式中。 動態閉包 嵌套函數和類成員函數可以被稱為閉包（也被稱為委托），它們可使範型編程更為容易並保證類型安全。 In, Out 和 Inout 參數 這幾個修飾符不只能使函數更為易於理解，還能避免使用指針而不會影響代碼的功能，另外這也會提高編譯器幫助程序員找到編碼問題的可能性。 這些修飾符使 D 能夠直接同更多的外部 API 對接。也就無需使用“接口定義語言”（IDL）之類的東西了。
數組
C 數組有幾個可以被糾正的缺點： 數組本身並不帶有數組結構的信息，它們必須另外存儲和傳遞。壹個經典的例子就是傳遞給 main(int argc, char *argv[]) 函數的 argc 和 argv 參數。（在 D 中，main 被聲明為 main(char[][] args) 。） 數組不是壹等公民。當壹個數組被傳遞給函數時，他被轉換為指針，盡管那個原型令人迷惑地聲稱它是壹個數組。當發生類型轉換時，所有的數組類型信息也就丟失了。 C 數組的大小不可改變。這意味著即使最簡單的聚集如堆棧都必須用壹個復雜的類構造。 C 數組沒有邊界檢查，因為它們根本不知道數組邊界是多少。 數組聲明中的 [] 位於標誌符之後。這使得聲明如壹個指向數組的指針這樣的東西都需要復雜難懂語法： int (*array)[3]; 在 D 中，數組的 [] 位於左側： int[3] *array; // 聲明了壹個指向含有 3 個 int 的數組的指針 long[] func(int x); // 聲明了壹個返回含有 long 數據的數組 顯然這更易於理解。 D 數組有四種變體：指針、靜態數組、動態數組和關聯數組。
字符串
在 C 和 C++ 中，對字符串的操作是如此的頻繁，而又如此的笨拙，以至於最好還是由語言本身來支持它比較好。現代語言都處理字符串連接、復制等等操作，D 語言也提供了這些支持。字符串是直接由經過改進的數組來處理的。
資源管理
垃圾收集 D 的內存分配完全采用垃圾收集。經驗告訴我們，C++ 中的很多復雜特征都是用於處理內存釋放的。有了垃圾收集，語言就變得簡單多了。 有壹種看法認為垃圾收集是給那些懶惰、初級的程序員準備的。我還記得那些對 C++ 的評論，畢竟，沒有什麽 C++ 能做而 C 不能做的，或者這對匯編來說也壹樣。 采用垃圾收集可以避免 C 和 C++ 中必需的乏味的、易於出錯的內存分配和追蹤代碼。這不只意味著更少的開發時間和更低的維護費用，還意味著程序運行得更快！ 當然，可以在 C++ 中使用垃圾收集程序，我已經在我自己的項目中使用它了。C++ 對垃圾收集程序並不友好，這也造成了 C++ 中垃圾收集的低效。很多運行時庫的代碼都不能同來垃圾收集程序壹同工作。 顯式內存分配 盡管 D 是壹種采用垃圾收集的語言，還是可以重寫某個類的 new 和 delete 操作以采用壹個定制的分配器。 RAII RAII 是壹種管理資源分配和釋放的現代軟件開發技術。D 以壹種可控的、可預測的方式支持 RAII ，它是獨立於垃圾收集程序的回收周期的。 性能 輕量級聚集 D 支持簡單的 C 風格的結構，既保證了對 C 數據結構的兼容性，也是因為有時采用類有殺雞用牛刀之嫌。 內聯匯編 設備驅動程序、高性能系統程序、嵌入式系統和某些特殊的代碼需要使用匯編語言完成任務。盡管 D 的實現不壹定要實現內聯匯編，它也仍被定義為語言的壹部分。他可以滿足絕大多數使用匯編語言的需要，這樣就不需要單獨的匯編程序或者使用 DLL 了。 許多的 D 實現同時也實現那些類似於 C 的支持 I/O 端口操作、直接訪問浮點硬件等內部功能的內函數。 可靠性 現代的語言應該竭盡所能地幫助程序員避免出錯。語言提供的幫助有多種形式：從易於使用更為健壯的技術，到有編譯器指出明顯出錯的代碼，到運行時檢查。 契約 契約式編程（由 B. Meyer 發明）是壹種用於保證程序正確性的革命性的技術。D 版本的 DBC 包括函數先驗條件、函數後驗條件、雷不變量和斷言契約。 單元測試 可以給壹個類加入單元測試，這樣測試程序就能在程序啟動時自動運行。這樣就能夠在每次構建時都驗證類是否實現了他所應完成的功能。單元測試構成了源代碼的壹部分。創建單元測試成為了類開發過程中的自然的壹部分，而不是將完成的代碼直接拋給測試小組。 單元測試可以使用其它語言完成，但是其結果看起來有壹種七拼八湊的感覺，而且妳采用的那種語言很可能並不兼容這個概念。單元測試是 D 的壹個主要特征。對於庫函數來說，單元測試已經被證明是十分有效的。它既可以保證函數工作正常，也可以演示如何使用這些函數。 考慮大量的可以從網上下載的 C++ 庫和應用程序代碼。其中有“幾個”是帶有驗證測試的？更不要奢望單元測試了？少於 1% ？通常的做法是，如果它們能通過編譯，我們就假定它是正確的。而且我們不知道變異過程中給出的警告到底是真正的錯誤還是瞎嘮叨。 契約式編程和單元測試使 D 為編寫可信賴、健壯的系統程序的最好的語言。單元測試還是我們能夠粗略但快速地估計妳從未經手的 D 代碼片斷的質量——如果沒有單元測試和契約式編程，每人會幹這種事。 調試特征和語句 現在調試成為了語言語法的壹部分了。可以在編譯時決定是否使用這些代碼，再也不用使用宏或者預處理命令了。調試語法提供了壹種持續的、可移植的、易於理解的識別調試代碼的方法，使程序員既能夠生成帶有調試代碼的二進制版本，也能夠生成沒有調試代碼的二進制版本。
異常處理
D 采用了更為高級的 try-catch-finally 模型而不是原來的 try-catch 模型。沒有必要只是為了利用析構函數實現 finally 語義而構造壹個傀儡對象。 同步 因為多線程編程已經越來越成為主流，所以 D 提供了構建多線程程序的原語。同步既可以作用在方法上，也可以作用在對象上。 synchronized int func() { . } 同步方法壹次只允許壹個線程執行。 同步語句將在語句塊周圍插入壹個互斥體，控制對象或全局的訪問。 對健壯性技術的支持 使用動態數組而不是指針 使用對變量的引用而不是指針 使用對對象的引用而不是指針 使用垃圾收集而不是顯式內存分配 內建線程同步原語 不再有宏給妳的代碼來那麽壹下子 使用內聯函數而不是宏 在很大程度上減少了使用指針的需要 整型的大小是明確的 不用再擔心 char 類型是否有符號了 不必再分別在源文件和頭文件中重復地寫聲明了 為調試代碼提供了顯式的解析支持 編譯時檢查 更強的類型檢查 需要進行顯式初始化 不允許出現未使用的局部變量 不允許出現空的（只由‘;’的）循環體 賦值語句不會返回布爾類型的結果 廢棄過時的 API 運行時檢查 assert() 表達式 數組邊界檢查 switch 語句中的未定義 case 語句異常 內存耗盡異常 in、out 和類不變量提供了對契約式編程的支持
兼容性
運算符優先級和求值規則 D 保留了 C 的運算符和它們的優先級、求值的規則和類型提升規則。這就避免了由於同 C 的語義不同而造成的微妙的難以發現的 bug 的出現。 直接訪問 C API D 不支擁有同 C 類型對應的類型，它還提供了直接訪問 C 函數的能力。完全沒有必要編寫封裝函數和參數變換器，也沒有必要逐壹地復制聚集類型的成員。 支持所有的 C 數據類型 使對 C API 或者現有的 C 庫代碼的接口成為可能。D 支持結構、聯合、枚舉、指針和所有的 C99 類型。D 還擁有設置結構成員對齊方式的能力，這樣就可以保證同外部導入的數據格式的兼容。 操作系統異常處理 D 的異常處理機制將在應用程序中利用底層操作系統提供的異常處理方式。 使用現成的工具 D 生成標準的目標文件格式，這樣就能夠使用標準的匯編程序、鏈接器、調試器、性能分析工具、可執行程序壓縮程序和其他的分析程序，還能夠同其他語言編寫的代碼相鏈接。
項目管理
版本控制 D 對從同壹份源碼生成多個版本的程序提供了內建的支持。它替代了 C 預處理程序的 #if/#endif 技術。 廢棄 隨著代碼不停的演進，壹些舊的庫代碼會被更新、更好的版本代替。同時舊的版本必須可用以支持舊的客戶代碼，舊的版本可以被標記為 廢棄的 。可以通過編譯器的壹個選項來判斷使用廢棄版本代碼的版本是否是合法的，這樣壹來負責維護的程序員就可以更為輕松的判斷哪裏是依賴於已經被廢棄的特征的。 沒有警告 D 編譯器不會為可疑的代碼生成警告。代碼要麽可以被編譯器接受，要麽不能被編譯器接受。這樣就不會引起有關哪些警告確實是錯誤而那些不是的爭論，也就沒有如何處理它們的爭論了。對編譯器警告的需求本身就是不好的語言設計的表現。