[Day 0] 30 天的四週四語言大挑戰 - 最經典的起手式 !

不知道大家有沒有看過有一本書叫做 seven languages in seven weeks，這本書是希望能夠讓你用七週的時間，每個禮拜都可以去學習一門新的語言。當然要學習一個語言並且精通，肯定是不可能只需要一週，但是至少可以認識這個語言的特性以及他的長處。而我最近剛好看到 Hackerrank 有一個專欄叫做 “30 Days of Code”，於是我就想說，何不把這兩個概念結合在一起，來挑戰看看 30天內用四個語言，也就是四週四，來完成這個專欄呢？因此就有這個 “30 天的四週四大挑戰” 計畫啦！

而我選擇的語言分別是 Scala、Python、Golang、Rust。Scala 是我最為熟悉的語言，Python 則是工作上最近接觸到。至於 Golang 和 Rust 則是我一直想要學學看的語言。相信如果大家從今天開始每天關注 (督促？) 我的話，並且也能夠看看我寫的內容，30天過後我們應該都能一起有所成長囉！那就開始吧！

挑戰內容

將 User 從 Standard Input 輸入的內容存入一個變數並且在 Standard Output 印出。

今天的挑戰比較是讓我們暖暖身，主要是讓我們能夠練習各語言如何從 Standard Input 得到 User 所輸入的值，並且印出來。

Scala

在 Scala 的世界，任何的東西都是 Object，也就是說 Scala 是個純 OO 的語言，而主程式我們要用一個 Top level 的 Object 來把我們的程式進入點，也就是 main 這個 method 給定義出來。當程式在執行的時候，就會從 main 開始執行。
def main(args: Array[String])是 Scala 定義 method 的方式， args 是這個 method 的參數，而冒號後面是 args 的 type。在這裡是一個 Array of string。這裡我們可以了解到 Scala 是一個 statically-typed language，也就是每個變數或是表達式都有它的 Type，甚至 Function 也是一種 type。
println("Hello, World.")會印出 “Hello World.”。 val 是 value 的意思，不同於其他語言所謂的變數， val 是 immutable 的，也就是賦值沒不能再改變。當然 Scala 也有類似其他語言的一般變數，是用 var 來宣告。這可能會跟你以前所學不大一樣，但因為 Scala 本身提供了許多 functional programming 的 API 來幫助我們用 functional 的方式來撰寫程式，所以其實 Scala 寫久了會發現好像也可以不用 var ，好處是可以避免很多 Side effect。
scala.io.StdIn 是 Scala 的標準函式庫，可以幫我們從 Standard input 讀取 user 所輸入的內容，這裡 invokereadLine 這個 Method 來從 Standard input 讀取，當 User 輸入完並按下 Enter 後，這個 Method 就會 Return，並存入 s ，然後我們就可以透過 println把 s 給印出來囉！

Python 3

Python 是 Scripting language，也就是說，不需要 Compile 這個階段，你寫的程式是在啟動後由所謂的 Interpreter 逐行執行。好處是少了 Compile 的時間，壞處是有些程式的錯誤必須要等到執行到該部分時才會被發現，要是該部分幾乎很少被執行到，那可能就會有 Bug 在裡面卻渾然不覺了。
Python 的值是有 Type 的，但是變數本身並沒有 Type 的限制，所以可以隨意將不同 Type 的值賦予給同一個變數。像是先 x = 1 再 x = "123"是可以被允許的唷！
input_string = input()是透過 Python 的內置函數 input將 User 在 Standard input 的輸入讀入並且存入 input_string 。接著透過 print 將結果給印出來。

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Golang

Golang 是需要 Compile 後才能執行的語言。在這裡我們先看到 package main ，在 Golang 當我們要 Compile 一個執行檔的時候，你必須要定義一個 package 叫做 main，而程式的進入點則是在其中定義的 func main() 。
import 宣告說我們需要哪些額外的 Package，而每個不同的 Package 裡面就會有不同的 function 可以讓我們去引用。 fmt 這個 package 可以讓我們格式化地去執行讀取寫入 I/O ，像是將字串印在 Standard output，像是 fmt.Println("Hello, World.") 。 bufio 則是 buffered I/O 相關的 package。(何謂 Buffered I/O 可參考 https://www.quora.com/In-C-what-does-buffering-I-O-or-buffered-I-O-mean/answer/Robert-Love-1)
bufio.NewReader(os.Stdin)是透過 NewReader這個 function 建立一個讀取器的指標，並且和 Standard input 綁定在一起，也就是這裡的 os.Stdin，讓我們能讀取 Standard input 的資料。而我們用這讀取器的 ReadString 方法並且指定 delimiter 為 \n ，也就是指定 \n 作為斷行的依據。最後就是透過 fmt.Println(...) 來把結果印出來囉！而 input, _ 是因為 ReadString 會 Return 兩個值，分別是 string 跟 error，而這裡因為我們不處理 error，所以用了 _ 表示我們忽略這個回傳值。而 Return error 這是 Golang 常見的 Error handling 的方式。Golang 並沒有 try…catch，而是把錯誤用回傳值的方式，讓 invoke 的人自己去接續處理。通常我們會判斷 error 這個回傳值是不是 nil 來決定要不要處理。( nil 就是 Golang 中某些 Type 像是 pointers、interfaces, maps, slices, channels 的 zero value)
這邊有一個地方稍微再解釋一下，在 golang， := 是宣告加賦值，而 = 只是賦値而已。一般來說，宣告一個變數會像 var foo int = 10 ，而這相當於 foo := 10 ，當使用 :=的時候，連 Type 都可以自動被 inferred，算是一個常見的方式囉！

Rust

首先我們可以先發現在 Rust 裡頭，分號是必須的唷！這點跟很多 Modern languages 不同，你可以說有點麻煩，但好處是讓可讀性能夠增加，表示一個表達式的結束，因為 Rust 是 expression based (雖然我已經習慣沒有打分號的日子…)。
Rust 透過 use 來將其他的 Module的 Function 引入，讓我們在使用 Function 時可以不用將整個路徑寫出來。在 Rust 定義 Function 的關鍵字是 fn 。let 是做變數綁定，為什麼我特別說是變數綁定而不是傳統的變數賦值？這裡就要講到 Rust 為了記憶體的安全性，而有一個很重要的觀念就是 Ownership (所有權)。如果有學過 C/C++，相信對 Pointer 一定不陌生 (或是頭痛？)，而 C/C++ 因為讓你有很高的自由度可以操作 Pointer，所以就會有機會產生 Dangling pointer，也就是假設 A 和 B 都是指向同一個記憶體區塊的 Pointer，但是當 A 執行釋放記憶體後，想再用 B 去存取就會產生錯誤。而 Rust 則是引入了 Ownership 的觀念來解決這個問題。簡單來說，每份資料同一時間只會有一個擁有者，因此假使今天 A 是一個 Reference (可想成是 Pointer)，而我們 let B = A ，此時所有權就從 A 轉移到了 B 身上，A 就不再能夠存取對應的資料了。但如果 A 是例如一個整數，就不會有這個問題，因為此時的 let B = A ，Rust 會拷貝一份資料給 B，所以 A 還是可以存取，與 Reference 的情況不同。回到 A 是 Reference 的情況，假使把 A 傳入某個 Function 作為參數，那麼當該 Function 執行完之後，A 也不能存取了，因為在傳入的那刻，所有權就轉移到了該 Function 身上。為了解決這個問題，在 Rust 又有一個 Borrowing 的概念，也就是把所有權暫時借給該 Function，等到 Function 返回之後，所有權又回到 A 的身上，而實務上就是在傳入的時候加上stdin().read_line(&mut input) 的 & 囉! 最後就是 &mut 的 mut ，因為在 Rust，如果要讓轉移後可以有權去修改，那也要明確指出，所以 &mut 就是說明可以修改囉！(昏頭了嗎？哈！可以參考 https://michaelchen.tech/rust-prog/ownership/ 有更多的說明)！
String::new()的結果，會是一個新的 Empty string ，並且綁定在 input 這個變數。接著 stdin() 會回傳一個 stdin 的 struct，並且我們 invoke 其方法 read_line ，而這裡餵入的參數就是上面說明的 &mut input ，因為 input 這個變數必須要讓 read_line 這個 Function 拿到所有權並且修改，最後就是透過 println! 印出來囉！
println!出現了一個驚嘆號，這代表說這不是一般的函式，而是 Rust 中的巨集，至於 Rust 的巨集又是什麼呢？與像是 C 的 Macro 不同，Rust 的 Macro 不僅僅是文字替換。在 Rust 中， Macro 是用來讓 Compiler 替我們生出程式，Compiler 會先將 Macro 展開，生成程式，再進行編譯。而且 Macro 不會受到一般函數的限制，甚至也不一定要用 () 來放入參數，可以使用像是 [] (像是 vec![1,2,3]) 或是 {} 都可以。在 Rust 中，一般函數是無法接受任意數量的參數的，也因此 println!勢必要是個 Macro 囉！

結語

雖然第一天的挑戰看似很簡單，但是我們也探討了很多語言特性，希望大家持續關注這個挑戰，那我們明天見囉！

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