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第 26 章 · 按主题深入：类型系统、并发、内存、语言设计的书与论文

上一章按语言列资料，本章按主题列，收的都是不限于某一种语言的书、论文和长文。正文里提到过的经典排在每节前面，读到某一章想追到源头时可以直接来这里找。

条目格式和上一章一样，括号里写免费还是付费、页面是什么语言；论文另写作者、年份和发表处。有些论文的出版方页面要登录才能看全文，这里尽量给作者本人或所在机构的页面。所有链接都在 2026 年 10 月逐个打开核对过。

类型系统

Section titled “类型系统”
  • Null References: The Billion Dollar Mistake（免费，英文）：Tony Hoare 2009 年在 QCon 伦敦大会上的演讲录像，约一小时，就是第 6 章引的“十亿美元的错误”；讲 ALGOL W 为什么加了空引用，以及类型系统本该怎样把它挡住。链接
  • The Generic Dilemma（免费，英文）：Russ Cox 2009 年的博客短文，第 9 章引的“泛型困境”出自这里：程序员慢、编译慢、运行慢，三者选一。一页读完，适合先读。链接
  • On Understanding Types, Data Abstraction, and Polymorphism（免费，英文）：Luca Cardelli 和 Peter Wegner，1985 年，ACM Computing Surveys 第 17 卷第 4 期；把多态分成重载、强制转换、子类型、参数化几类，这套分法至今常被引用。链接是 Cardelli 个人网站上的全文。链接
  • Types and Programming Languages（付费，英文）：Benjamin C. Pierce 著，MIT Press 2002 年出版；类型系统的标准教材，从无类型 λ 演算一路讲到子类型、递归类型和多态。先读无类型和简单类型两部分，想弄懂子类型再读第三部分。链接是作者为本书做的页面，有勘误和配套代码。链接
  • Gradual Typing for Functional Languages（免费，英文）：Jeremy G. Siek 和 Walid Taha，2006 年，Scheme and Functional Programming Workshop；渐进类型（gradual typing）的奠基论文，讲有标注和无标注的代码怎样混在一个程序里检查。Python 类型标注和 TypeScript 都受它影响，但都不做论文里那种运行时检查：TS 编译时擦掉类型，Python 保留标注却不检查。链接是研讨会网站上的全文。链接
  • Understanding TypeScript（付费，英文）：Gavin Bierman、Martín Abadi、Mads Torgersen，2014 年，ECOOP；把 TypeScript 的核心形式化，并明确指出它的类型系统有意不可靠（unsound），哪几处不可靠、为什么这样取舍都写清楚了。链接是 Springer 的论文页。链接
  • Featherweight Go（免费，英文）：Robert Griesemer、Ian Lance Taylor、Philip Wadler 等八人，2020 年，OOPSLA；Go 加泛型之前做的形式化，讲结构类型下的泛型怎么定义，并给出一套单态化翻译及其正确性证明。Go 实际采用的是第 9 章讲的 GC 形状方案，读时注意区分。链接是 arXiv 上的完整版。链接

内存与运行时

Section titled “内存与运行时”
  • The Garbage Collection Handbook（付费，英文）：Richard Jones、Antony Hosking、Eliot Moss 著，第 2 版，CRC Press 出版；第 5 章讲到的引用计数、标记清除、复制、分代、并发回收，这本书都有一章专讲。链接是本书的官方网站，有目录和勘误。链接
  • On-the-fly Garbage Collection: An Exercise in Cooperation（免费，英文）：Edsger W. Dijkstra、Leslie Lamport 等五人，1975 年的手稿 EWD 520，1978 年发表于 Communications of the ACM；三色标记（白、灰、黑）的出处，Go 的并发回收器至今用这套术语。链接是得克萨斯大学 Dijkstra 档案馆的全文转录。链接
  • Getting to Go: The Journey of Go’s Garbage Collector（免费，英文）：Rick Hudson 在 2018 年 ISMM 的主题演讲整理稿，发在 Go 官方博客；讲 Go 的回收器为什么不移动对象、为什么试过分代又放弃，正好回答第 5 章表格里“不分代”的来由。链接
  • Trash talk: the Orinoco garbage collector（免费，英文）：Peter Marshall 2019 年发在 V8 官方博客；讲 V8 新生代的半空间复制、老生代的标记整理，以及并行、增量、并发三种减少停顿的办法。链接
  • Fundamentals of garbage collection（免费，英文）：.NET 官方文档；讲托管堆、0/1/2 三代、大对象堆，以及一次回收的标记、重定位、整理三个阶段。读完再看同目录下工作站与服务器 GC 的区别。链接
  • How to Make a Multiprocessor Computer That Correctly Executes Multiprocess Programs（免费，英文）：Leslie Lamport，1979 年，IEEE Transactions on Computers 第 C-28 卷第 9 期；两页的短文，提出顺序一致性（sequential consistency），第 17 章讲的内存模型都以它为参照。链接是作者网站上的全文。链接
  • Memory Models（免费，英文）：Russ Cox 2021 年的三篇系列文章：硬件内存模型、编程语言内存模型、修订 Go 内存模型；对比了 Java、C++、JavaScript 和 Go 的做法，是从 Lamport 那篇读到 Go 1.19 内存模型最顺的一条路。链接

并发

Section titled “并发”
  • Communicating Sequential Processes（付费，英文）：C. A. R. Hoare，1978 年，Communications of the ACM 第 21 卷第 8 期；1985 年扩写成同名著作，Prentice-Hall 出版。第 20 章讲的 CSP 就出自这里。链接是牛津大学计算机系的 Hoare 著作列表，两者都在其中。链接
  • A Universal Modular ACTOR Formalism for Artificial Intelligence（免费，英文）：Carl Hewitt、Peter Bishop、Richard Steiger，1973 年，第三届国际人工智能联合会议（IJCAI）；actor 模型和“一切都是 actor”（向 actor 发消息是唯一的计算方式）的出处；第 20 章讲的邮箱语义是后来的 actor 研究补全的。链接是 IJCAI 论文集的全文。链接
  • What Color is Your Function?（免费，英文）：Bob Nystrom 2015 年的博客文章，第 19 章引的“函数染色”出自这里；用红蓝两种函数讲清 async 为什么会沿调用链传染，结尾解释 Go 为什么没有这个问题。链接
  • Notes on structured concurrency, or: Go statement considered harmful（免费，英文）：Nathaniel J. Smith 2018 年的长文，第 21 章讲的结构化并发和托儿所出自这里；篇幅长，先看把 go 语句和 goto 对照的那几节。链接
  • Concurrency is not parallelism（免费，英文）：Go 官方博客 2013 年的文章，介绍 Rob Pike 在 Heroku Waza 大会上的同名演讲，附幻灯片和录像；和第 16 章开头对并发与并行的区分讲的是同一件事。链接
  • Making reliable distributed systems in the presence of software errors（免费，英文）：Joe Armstrong 的博士论文，2003 年，瑞典皇家理工学院；Erlang 的设计者讲进程之间互相隔离、出错的进程由监督进程处理，怎样做出可靠系统，是看消息传递在工业里怎么落地的最好材料。链接是 erlang.org 上的全文。链接
  • The Art of Multiprocessor Programming（付费，英文）：Maurice Herlihy、Nir Shavit、Victor Luchangco、Michael Spear 著，第 2 版，Elsevier 2020 年出版；从互斥的原理讲到无锁队列、并发哈希表和事务内存，适合想自己写并发数据结构的人。链接是出版社页面。链接
  • Is Parallel Programming Hard, And, If So, What Can You Do About It?（免费，英文）：Paul E. McKenney 著，以知识共享许可发布，持续更新；作者是 Linux 内核 RCU 的维护者，讲锁、原子操作、内存屏障在真实硬件上的代价。链接是作者在 kernel.org 上的发布页，有双栏、单栏和电子书三种排版。链接

语言设计与实现

Section titled “语言设计与实现”
  • Crafting Interpreters（免费，英文）：Robert Nystrom 著，本书前言列出的参考书之一；用 Java 写一个树遍历解释器，再用 C 写一个字节码虚拟机，两次实现同一门小语言，闭包、类、垃圾回收都亲手做一遍。网页版全文免费，另有付费的纸质书和电子书。链接
  • Programming Language Pragmatics（付费，英文）：Michael L. Scott 和 Jonathan Aldrich 著，第 5 版，Elsevier 2025 年出版，本书前言列出的另一本参考书；讲语言设计和实现怎样互相牵制，覆盖五十多种语言，新版加了所有权类型、异步和 LLVM。链接是出版社页面。链接
  • Static Program Analysis（免费，英文）：Anders Møller 和 Michael I. Schwartzbach 的讲义，奥胡斯大学；讲类型推断、数据流分析、指针分析和抽象解释，是写 linter 和类型检查器的理论基础。链接
  • Roslyn Overview（免费，英文）：C# 编译器仓库里的架构说明，讲编译器怎样分成解析、声明、绑定、生成四个阶段，每个阶段又怎样以语法树、符号、语义模型的形式开放成 API；想写分析器或代码生成器的人先读它。链接
  • Language Server Protocol（免费，英文）：编辑器和语言服务器之间的通信协议，补全、跳转定义、查找引用都通过它；Python 的 Pyright、Go 的 gopls 都是按这个协议实现的语言服务器。官网有规范全文和各语言的实现列表。链接

编程范式

Section titled “编程范式”
  • Structure and Interpretation of Computer Programs（免费，英文）：Harold Abelson、Gerald Jay Sussman、Julie Sussman 著，第 2 版，MIT Press 出版；用 Scheme 讲抽象、闭包、惰性流和解释器，第 7 章的闭包和第 13 章的惰性求值在这里都能找到源头。链接是 MIT Press 网页版的目录页，从目录可以读到各节全文。链接
  • Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming（付费，英文）：Peter Van Roy 和 Seif Haridi 著，MIT Press 2004 年出版；把函数式、面向对象、数据流、消息传递、共享状态都看成同一个核心语言上逐步加概念得到的计算模型，适合想把各种范式放在一张图里看的人。链接是作者的本书页面。链接
  • Go To Statement Considered Harmful（免费，英文）：Edsger W. Dijkstra，1968 年，Communications of the ACM 第 11 卷；结构化编程的起点，Smith 那篇结构化并发的标题就是在模仿它。链接是 Dijkstra 档案馆的手稿转录，手稿原题“A Case against the GO TO Statement”。链接
  • Why Functional Programming Matters（免费，英文）：John Hughes，1989 年发表于 The Computer Journal；论证高阶函数和惰性求值让程序更容易拆成小块再粘起来，第 13 章生成器和 LINQ 的思路与此相通。链接是作者主页，有 PDF。链接
  • Philip Wadler 的单子论文（免费，英文）：Philip Wadler 1992 年的两篇论文，The essence of functional programming（POPL）和 Monads for functional programming；讲怎样用单子（monad）在纯函数里表达状态、异常和输出，Promise 的链式调用和 C# 的 LINQ 查询语法都可以近似看成这个结构的例子。链接是作者主页的论文列表。链接

读完本书之后的三条路线

Section titled “读完本书之后的三条路线”
方向 先读什么 再读什么 配合本书哪几章
想做语言实现 Crafting Interpreters，两个解释器都动手写一遍 Programming Language Pragmatics；The Garbage Collection Handbook 第 2 章（编译与解释）、第 5 章（内存与 GC）、第 7 章（闭包）、第 13 章（生成器）、第 19 章（async 的状态机）
想做高并发服务 Nystrom 的函数染色、Smith 的结构化并发、Pike 的并发不是并行 The Art of Multiprocessor Programming 或 McKenney 的书；Russ Cox 的 Memory Models 第 5 章（GC 停顿），第 16 至 21 章（并发全部）
想做工具链 Roslyn Overview 和 Language Server Protocol 规范；Types and Programming Languages 前两部分 Static Program Analysis 第 2 章（编译流程）、第 3 章（类型系统）、第 9 章（泛型）、第 11 章（模块与依赖）、第 22 章（反射与元编程）

三条路线都先读能动手的材料，再读体系化的书；配合的章节可以在读“再读什么”之前先回头翻一遍，带着本书里四种语言的具体做法去读理论，比反过来容易。

小结

Section titled “小结”

本章的条目分三类：正文引过的经典论文和文章，追到源头时读；体系化的教材，想把一个主题系统学一遍时读；运行时团队自己写的文档和博客，想知道某种语言此刻怎么实现时读。老论文不过时，它们定义的概念至今在用；运行时文档变得快，读的时候看清发布日期，和各语言最新的发布说明对照。

上一章和本章合起来是第七部分。按语言还是按主题入手都可以：手上的项目决定语言，就从上一章开始；想弄懂某个机制在四种语言里为什么不一样，就从本章开始。