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尼古拉斯·埃米尔·维尔特(Niklaus Emil Wirth,1934年2月15日-2024年1月1日)是瑞士计算机科学家,以其在编程语言、软件工程和计算机科学教育领域的基础性贡献而闻名。作为该领域最具影响力的人物之一,维尔特的著作始终强调软件设计的简洁性、清晰度和效率。他开发的多种编程语言(尤其是Pascal)以及他对结构化编程的倡导,给这门学科留下了深远影响。以下是对他生平、事业与遗产的全面介绍。

早年生活与教育

尼古拉斯·维尔特出生于瑞士温特图尔一个学术氛围浓厚的家庭。其父亲瓦尔特·维尔特是地理学教授,这或许让他自幼便体会到学术严谨的重要性。维尔特在青少年时期就对电子学和工程学产生兴趣,曾制作航模并尝试无线电技术。这种动手探索的好奇心预示了他后来将理论洞见与实际应用相结合的计算研究路径。

维尔特在苏黎世联邦理工学院攻读电气工程本科,于1959年获得学位。随后他远赴北美深造,1960年在加拿大魁北克拉瓦尔大学取得硕士学位。在加州大学伯克利分校师从哈里·哈斯基攻读博士期间,他于1963年获得博士学位,其毕业论文聚焦通用编程语言Euler的开发,标志着他对语言设计毕生兴趣的起点。

职业生涯与贡献

维尔特的职业生涯主要围绕苏黎世联邦理工学院展开,他于1968年返回母校担任教授,直至1999年退休。他的研究涵盖编程语言、编译器设计、操作系统和硬件领域,始终贯穿着创造优雅、高效且易用工具的核心理念。

编程语言

维尔特最重要的贡献是设计了一系列注重清晰度与结构化的编程语言:

  1. Euler(1960年代):在博士期间开发的实验性语言,通过动态数据结构扩展了Algol 60,为维尔特后续语言设计奠定基础。

  2. Algol-W(1966年):与斯坦福大学的托尼·霍尔合作开发的Algol 60精简版,引入了块结构等结构化编程概念,在学术界广泛使用。

  3. Pascal(1970年):维尔特最著名的创造,作为推广结构化编程的教学工具而设计。其简洁性、可读性和强类型特性使它在1970-1980年代的教育与工业界极受欢迎。Pascal影响了Ada和Modula-2等语言,并被应用于Apple Lisa和Macintosh操作系统等早期软件。该语言的成功还催生了Borland公司的Turbo Pascal,推动了个人计算机革命。

  4. Modula-2(1978年):在Pascal基础上引入模块化特性并支持系统编程,专为大型软件项目设计,曾应用于Lilith工作站的操作系统。

  5. Oberon(1987年):维尔特最终的集大成之作,通过剔除冗余功能将简洁性发挥到极致。Oberon既是编程语言也是操作系统,体现了维尔特对计算系统的整体性思考,其极简主义设计影响了现代系统与嵌入式编程。

结构化编程倡导

维尔特是结构化编程的关键推动者,该范式强调使用清晰的控制结构(如循环、条件语句和过程)替代GOTO语句等非结构化构造。他在1974年发表的论文《论良好结构程序的组成》阐述了编写可维护、可靠代码的原则。这些与艾兹赫尔·戴克斯特拉、托尼·霍尔等同时代学者共鸣的理念,塑造了现代软件工程实践。

编译器设计与系统

维尔特的贡献超越语言设计延伸至实现层面。他常独立为自创语言编写高效编译器,证明精炼设计的小型工具能超越臃肿的替代方案。其著作《算法+数据结构=程序》(1976)成为经典,融合了理论洞见与实践技巧。

1980年代,维尔特主导开发了配备图形界面、集成开发环境和Modula-2操作系统的Lilith个人工作站。该设备具有超前理念,早于苹果Macintosh等商业系统。后来的Oberon系统进一步展现了其将语言、编译器与操作系统融合为有机整体的能力。

硬件贡献

维尔特对硬件的兴趣催生了用于数字电路教学的语言Lola(1990年代)。他还开发了硬件描述语言和可编程逻辑设备工具,体现了他对软硬件设计共享简洁性、模块化原则的信念。

哲学思想与影响

“尽可能简单,但不过分简单”这句格言浓缩了维尔特的哲学。他批评软件系统日益复杂化,其著名的“维尔特定律”(通常归因于他)指出:“软件变慢的速度远快于硬件变快的速度”。这一与摩尔定律形成对比的观察,揭示了他对低效软件抵消硬件进步的担忧。

他的语言与工具使编程走向大众,让学生与专业人士都能触手可及。Pascal尤其成为数十年计算机科学课程的核心,塑造了整代程序员。维尔特对严谨与优雅的追求影响了C、Java和Go等语言的设计者。

奖项与荣誉

维尔特获得的重要荣誉包括:

他还当选瑞士工程科学院院士,并获得多所大学荣誉博士学位。

晚年生活与遗产

1999年从苏黎世联邦理工学院退休后,维尔特仍活跃于修订著作、举办讲座和个人项目中。他持续倡导计算简洁性,对现代软件的臃肿现象表示惋惜。2024年1月1日,维尔特与世长辞,享年89岁,留下了清晰性与创新精神的遗产。

维尔特的影响持续存在于编程语言设计、软件工程原则和计算机科学教育中。他的语言虽今少使用,却塑造了现代计算的演进轨迹。《系统化编程》《编译器构造》等著作仍是珍贵资源。最重要的是,在系统日益复杂的时代,维尔特对简洁与规范的坚持始终激励着开发者。

个人特质

维尔特以谦逊、睿智和教学热忱著称。同事形容他平易近人且恪守原则,善于将复杂理念转化为清晰阐释。航模与天文学等爱好则折射出他永恒的好奇心与精确性。

结语

尼古拉斯·维尔特是连接理论与实践的先驱,奠定了现代计算的基础。通过Pascal、Modula-2、Oberon等语言及其对结构化编程的倡导,他在计算机科学史上刻下了不朽印记。其遗产延续于我们使用的工具、遵循的原则,以及在日益复杂的数字世界中永不停歇的简洁性追求中。


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