Emacs,作为一款历史悠久的文本编辑器,不仅以其强大的扩展性和灵活的脚本支持而闻名,更因其底层设计的独特性和复杂性,被视为开源编辑器中的巨擘。尽管市场上不乏对Emacs完全重写的尝试,但这些项目往往面临严峻的挑战,让人不得不思考:为什么重写这款编辑器会如此困难?探讨这个问题,首先要从Emacs对字符串处理的独特支持说起。普通编程语言中的字符串处理大多遵循当前Unicode标准,最高支持到码点0x10FFFF。然而,Emacs却支持到0x3FFFFF,这远超出Unicode范围。这是因为Emacs诞生于Unicode规范尚未统一之前,它需要兼容并支持多种老旧或未统一的字符编码体系。这种设计让Emacs独具特色,因为它不仅能够无损地编辑任何文件,保留文件中任意无效字节,还能支持尚未被Unicode涵盖的字符。
这种支持对字符串的底层实现提出了极高的要求,使得简单地用现代语言自带的字符串库来替代显得异常困难。重写Emacs时,开发者不得不处理如何兼容这种扩展字符范围以及如何在新系统中有效管理这些"原始字节"。这也意味着必须重新设计字符串库,从诸如大小写转换的查找表,到灵活的正则表达式系统。Emacs的大小写转换不仅是简单的Unicode映射,许多情况下它使用可由用户在Emacs Lisp中修改的大小写表,比如负责编码IRC协议中特殊大小写转换规则的场景。这种高度动态可变的转换机制远远超过了大多数现成字符串库所支持的功能。这就要求重写项目必须实现或兼容类似的机制,保证老代码和扩展可以无缝迁移。
再者,Emacs的正则表达式引擎与众不同,它不仅支持传统的匹配,还内置了对"光标位置绑定"的断言,并能结合Emacs的语法表进行高级匹配。正则表达式的深度集成,与语法和字符类别的紧密耦合,使得落地一个完全兼容的正则表达式系统极为复杂,无论是性能优化还是行为一致性都是极大的挑战。更难的是编码转换层,Emacs引入了一个独立的字节码解释器用于编码转换 - - CCL(Code Conversion Language)。这种设计不仅允许用户定义任意复杂的编码转换逻辑,还使得编码转换过程高度定制而动态。如果重写项目忽略或简化这一设计,必然无法达到Emacs对多样编码文件无损编辑的要求。缓冲区机制是另一个经常被低估的复杂点。
Emacs缓冲区不仅是简单的文本存储,它还附带了丰富的元数据,如文本属性、覆盖层、标记和间接缓冲区等。这些元素相互配合,保证编辑体验的流畅性和灵活性。比如标记系统可以使得用户能够快速跳转到先前光标位置,这些标记随着内容的插入和删除动态调整。缓冲区使用间隙缓冲区(gap buffer)作为存储方案,并用树结构管理间隙和行号缓存,而这些内部数据结构在实时编辑和重绘时保持复杂的同步。许多现代编辑器选择使用绳索(rope)或片段树(piece table)结构,但Emacs的设计融合了多种技术特点,其元数据的严密依赖,致使缓冲区实现极难简化。编辑器在处理字符串与缓冲区之间的转换时,同样面临诸多棘手问题。
Emacs的字符串允许携带文本属性,并且这些属性能够在字符串与缓冲区间传递。不同字节编码模式切换时,还要保证属性区间正确调整,这隐含着对边界计算和属性管理的精妙处理。错误处理不当甚至可能导致系统崩溃,如历史上发生过的由于属性未清理导致的内存错误现象。所有这些边缘条件让重写者需要极其细心地设计和调试相关逻辑。此外,为了实现Emacs特有的强大扩展性和灵活性,重写项目还必须兼顾同步与并发的难题。Emacs的显示系统极其庞大复杂,涉及数以万计行代码,许多重绘瓶颈源于其文本缓冲的结构与管理。
如何在保持兼容的同时提升性能,甚至实现线程安全,是未来重写的重大课题。综上所述,Emacs的重写工作远非简单更换底层语言或重新组织代码那么直接。它牵扯到几十年累积的技术负担,包括超大字符范围支持、灵活且复杂的文本属性系统、多样编码无损转换机制、高度定制的正则表达式引擎,以及带有丰富元数据和动态调整能力的缓冲区设计。这些因素密不可分,任一环节的缺失或简化都会导致功能不完整或行为不一致。尽管有如Rust语言的新兴编辑器项目,以及基于Scheme和Guile的衍生尝试,但它们都发现要全面复制Emacs的全部功能,无论是从性能还是扩展性角度,都面临巨大难关。未来,或许通过模块化设计、异步处理和新型数据结构的引入,能够逐步消解部分难题。
但至今为止,Emacs仍然是一座独特且难以逾越的技术高峰,其重写之路注定漫长且坎坷。 。
