The MUMPS 76 Primer – Anniversary Edition 深度解读

背景

1966年，在波士顿麻省总医院（Massachusetts General Hospital）的计算机实验室，Octo Barnett、Neil Pappalardo 和 Curtis Marble 共同创造了一种名为 MUMPS（Massachusetts General Hospital Utility Multi-Programming System，麻省总医院实用多编程系统）的编程语言。

MUMPS 的诞生源于一个极其务实的需求：医院需要一种系统，允许医生和护士在廉价的硬件上，通过多个终端同时访问和更新患者数据，且必须是实时的。在1966年，“廉价硬件”指的是拥有8K字内存和小型磁盘的 DEC PDP-7。在这种资源极度受限的环境下，没有空间去堆叠独立的操作系统、文件系统、数据库服务器和应用程序语言。一切必须整合为一个统一的系统。

最终诞生的成果令人瞩目：一种内置了层次化数据库的编程语言——这在四十多年后才被数据库界正式命名为“NoSQL 数据库”。MUMPS 的核心数据抽象是“全局变量”（Global Variable），这是一种层次化的稀疏数组，持久存储在磁盘上，并被所有并发用户共享。用今天的术语来说，全局变量是一种无模式（Schema-free）、有序的键值存储，支持复合键，在首次赋值时创建，按需删除。

例如：

SET ^PATIENT(12345,"NAME")="Smith, John"
SET ^PATIENT(12345,"DOB")="1945-03-15"
SET ^PATIENT(12345,"LAB","2024-01-15","GLUCOSE")=95

这里没有 CREATE TABLE，没有模式定义，也没有 INSERT 语句。你只需在一个层次化路径上 SET 一个值，系统会自动创建所需的中间节点。KILL 一个节点，其下的整个子树都会消失。

MUMPS 在1966年就具备了后来其他计算领域花费数十年重新发明的特性：

• 无模式存储：无需声明，节点在首次赋值时创建。这是 MongoDB 在2009年所谓的“无模式文档”。
• 层次化数据模型：患者记录天然形成树状结构。MUMPS 全局变量直接镜像了这一结构。这是 Firebase 在2012年所谓的“实时层次化数据”。
• 有序键遍历：$NEXT 函数在不显式索引的情况下，按排序顺序遍历兄弟节点。这是 Redis 在2009年所谓的“有序集合”，或 LevelDB 在2011年所谓的“有序迭代”。
• 集成化的语言与数据库：不存在阻抗失配。变量和数据库节点使用相同的语法、相同的数据类型和相同的操作。

所有这些功能都在一台仅有8KB内存的机器上运行，并服务于多个并发用户。

到了20世纪70年代初，多家供应商创建了彼此不兼容的 MUMPS 方言。1972年成立的 MUMPS 开发委员会（MDC）致力于创建共同标准。结果于1976年1月由美国国家标准局（NBS）作为 NBS Handbook 118 发布：“MUMPS 语言标准”。同年晚些时候，Melvin Conway（以“Conway 定律”闻名）撰写了配套文档《程序员参考手册》（MDC/42）。这两份文档共同构成了 MUMPS 第一个完整、正式的规范。

本指南专门针对这一1976年标准——即经过数十年扩展之前的、精炼核心的 MUMPS。本书面向至少精通一门其他语言的程序员，旨在帮助他们理解 MUMPS 是什么、如何工作以及其历史意义。

核心内容

本部分基于1976年 MUMPS 标准，详细解读其语言特性、命令、函数及数据结构。

1. 语言概览与数据类型

MUMPS 只有一种数据类型：字符字符串。数字仅仅是看起来像数字的字符串。字符串 "42" 和数字 42 是相同的值。执行算术运算时，MUMPS 自动将字符串解释为数字；进行连接时，则将值视为字符串。没有类型声明，没有类型错误，也无需担心类型转换。

2. 运算符与表达式

所有二元运算符严格按从左到右的顺序求值。不存在“先乘除后加减”的规则。

• 表达式 2+3*4 的结果是 20，而不是 14。因为先计算 2+3 得到 5，然后 5*4 得到 20。
• 使用括号可以覆盖此规则：2+(3*4) 得到 14。 这种设计虽然陌生，但消除了因误解优先级而导致的一类错误。

3. 程序结构与语法

MUMPS 程序由一系列行组成。每行包含：

• 可选的标签（供 DO、GOTO 或 $TEXT 引用）。
• 强制性的空格分隔符。
• 零个或多个由单个空格分隔的命令。
• 以分号 ; 开头的注释，延伸至行尾。

空格具有语法意义：

• 单个空格分隔命令字与其参数。
• 两个空格（或行尾）分隔无参数命令与下一个命令或注释。

每个命令都有全称和一个字母的缩写，两者始终有效。例如 SET X=1 和 S X=1 是相同的。

4. 核心命令 (Commands)

1976年标准定义了19个命令：

• SET (S)：赋值。
• WRITE (W)：输出数据。逗号后的 ! 是格式代码，产生换行。例如 WRITE "Hello, World!",!。
• READ (R)：输入数据。
• IF / ELSE：条件执行。
• Post-Conditionals：后置条件（如 IF condition DO ...）。
• FOR：循环。
• DO：调用子程序。
• GOTO：转移控制。
• QUIT (Q)：从子程序返回或退出 FOR 循环。
• HALT / HANG：停止或挂起程序。
• XECUTE (XEC)：将字符串作为代码执行。
• KILL (KILL)：删除变量。
• BREAK：中断。
• 其他包括：CLOSE, LOCK, OPEN, USE, VIEW。

注意：1976年标准中没有 JOB 命令（无编程多任务），也没有 NEW 命令（无局部变量作用域，该功能于1984年引入）。

5. 字符串函数 (String Functions)

1976年标准定义了12个函数：

• $LENGTH：字符串长度。
• $EXTRACT：按位置提取子串。
• $PIECE：按分隔符提取子串。
• $FIND：搜索子串。
• $JUSTIFY：右对齐并格式化数字。
• $ASCII / $CHAR：字符代码转换。
• $RANDOM：随机数。
• $SELECT：条件表达式。
• $TEXT：检索源代码行。
• 其他包括：$DATA, $NEXT。

6. 全局数据库 (The Global Database)

MUMPS 的核心是其内置的层次化数据库。

• 全局变量：以 ^ 开头，后接名称和可选的下标。
• 层次结构：支持多维下标，形成树状结构。
• 持久化：数据自动存储在磁盘上。
• 并发共享：所有用户共享同一数据空间。

7. 特殊变量 (Special Variables)

1976年标准定义了7个特殊变量：

• $HOROLOG：日期