— это метод, при котором структурированное представление написанной программы доступно и модифицируется самой программой, создавая новый код. Это место, где Ruby сияет всем своим динамизмом и встроенной моделью отражения, как и Crystal, по-своему. Crystal способен изменять и генерировать код во время компиляции с помощью макросов и модели статического отражения с нулевой стоимостью. Во всех отношениях он напоминает динамический язык, но он компилирует программу в чистый и быстрый машинный код.

Код, написанный на Crystal, выразителен и безопасен, но он также быстр — очень быстр. После создания он конкурирует с другими языками низкого уровня, такими как C, C++ или Rust. Он превосходит практически любой динамический язык, а также некоторые компилируемые языки. Хотя Crystal является языком высокого уровня, он может без дополнительных затрат использовать библиотеки C, лингва-франка системного программирования.

Вы можете использовать Crystal сегодня. После 10 лет интенсивной разработки и тестирования в начале 2021 года была выпущена стабильная и готовая к эксплуатации версия. Наряду с ней доступен полный набор библиотек (называемых «осколками»), включая веб-фреймворки, драйверы баз данных, форматы данных, сетевые протоколы и машинное обучение.

В этой главе будет представлена краткая история языка Crystal и представлены некоторые его характеристики, касающиеся производительности и выразительности. После этого он введет вас в курс дела, объяснив, как создать и запустить вашу первую программу Crystal. Наконец, вы узнаете о некоторых проблемах будущего языка.

В частности, мы затронем следующие темы:

• Немного истории

• Исследование выразительности Crystal

• Программы Crystal также БЫСТРЫ.

• Создание нашей первой программы

• Настройка среды

Это должно помочь вам понять, что такое Crystal, понять, почему его следует использовать, и научиться выполнять свою первую программу. Этот контекст важен для обучения программированию в Crystal, начиная от небольших фрагментов кода и заканчивая полнофункциональными и готовыми к использованию приложениями.

Технические требования

В рамках этой главы вы установите на свой компьютер компилятор Crystal и напишете с его помощью код. Для этого вам понадобится следующее:

• Компьютер Linux, Mac или Windows. В случае компьютера с Windows необходимо включить подсистему Windows для Linux (WSL).

• Текстовый редактор, например Visual Studio Code или Sublime Text. Подойдет любой, но у этих двух есть хорошие готовые к использованию плагины Crystal.

Вы можете получить весь исходный код, используемый в этой главе, из репозитория книги на GitHub по адресу https://github.com/PacktPublishing/Crystal-Programming/tree/main/Chapter01.

Немного истории

Crystal был создан в середине 2011 года в Manas Technology Solutions (https://manas.tech/), аргентинской консалтинговой компании, которая в то время много работала над созданием приложений Ruby on the Rails. Ruby — язык, с которым приятно работать, но его всегда подвергали сомнению из-за недостаточной производительности. Crystal ожил, когда Ари Боренцвейг, Брайан Кардифф и Хуан Вайнерман начали экспериментировать с концепцией нового языка, похожего на Ruby. Это будет статически типизированный, безопасный и компилируемый язык с почти таким же элегантным синтаксисом, как Ruby, но использующий преимущества вывода глобального типа для устранения динамизма во время выполнения. С тех пор многое изменилось, но основные концепции остались прежними.

Результат? Сегодня Crystal — это стабильный и готовый к использованию язык, созданный 10 лет назад, с более чем 500 участниками и растущим сообществом. Команда, стоящая за ним, успешно реализовала язык с быстрой параллельной средой выполнения и уникальной системой вывода типов, которая рассматривает всю программу за один раз, сохраняя при этом лучшие функции Ruby.

Первоначальным мотивирующим фактором для создателей была производительность. Им нравилось программировать на Ruby и использовать обширную экосистему Ruby, но производительности не было. С тех пор Ruby значительно улучшился, но даже сегодня существует ощутимый разрыв по сравнению с другими динамическими языками, такими как Python или JavaScript.

Все началось с простой идеи: что, если бы мы могли иметь ту же выразительность, что и Ruby, определять типы всех переменных и аргументов на основе сайтов вызовов, а затем генерировать собственный машинный код, аналогичный языку C? Они начали прототипировать его как побочный проект в 2011 году, и это сработало. Вначале он был принят как проект «Манас», что позволило троице работать над ним в оплачиваемые часы.

Crystal разрабатывался открыто с самого начала в общедоступном репозитории на GitHub по адресу https://github.com/crystal-lang/crystal. Это привлекло сообщество пользователей, участников, а также спонсоров, которые рассчитывали на успех Crystal. Первоначальный интерес исходил от сообщества Ruby, но вскоре он расширился. На следующем рисунке вы можете увидеть рост числа людей, интересующихся Crystal, измеренный по количеству «звезд» GitHub в основном репозитории.

Рисунок 1.1 – Устойчивый рост звезд GitHub

На момент написания последней версией является 1.2.2, и ее можно установить с официального сайта Crystal по адресу https://crystal-lang.org/.

Много вдохновения пришло от Ruby, но Crystal превратился в другой язык. Он сохранил лучшие части Ruby, но изменил, улучшил и удалил некоторые из его наследий. Ни один из языков не стремится быть совместимым с другим.

Понимание этой истории дает вам возможность проследить, что побудило Crystal создать и развиться до того, чем он является сегодня. Crystal стал очень производительным, но в то же время и очень выразительным. Теперь давайте посмотрим, что придает такую выразительность.

Исследование выразительности Crystal

Часто говорят, что Crystal — это язык людей и компьютеров. Это связано с тем, что Crystal стремится к балансу того, чтобы быть удивительно приятным языком для программистов и при этом быть очень производительным для машин. Одно не может существовать без другого, и в Crystal большинство абстракций не приводят к снижению производительности. Он имеет такие особенности и идиомы, как следующие:

• Объектно-ориентированное программирование: все является объектом. Даже сами классы - это объекты, то есть случаи класса. Примитивными типами являются объекты и также имеют методы, и каждый класс может быть вновь открыт и расширен по мере необходимости. Кроме того, Crystal имеет наследование, перегрузку метода/оператора, модули и дженерики.

• Статический тип: все переменные имеют известный тип во время компиляции. Большинство из них выведены компилятором и не написаны программистом. Это означает, что компилятор может улавливать ошибки, такие как вызывные методы, которые не определены или пытаются использовать значение, которое может быть нулевым (или nil в Crystal) в то время. Переменные могут быть комбинацией нескольких типов, что позволяет программисту писать динамический код.

• Блоки: Всякий раз, когда вы вызываете метод для объекта, вы можете передать блок кода. Затем этот блок может быть вызван из реализации метода с помощью ключевого слова