研究显示Clojure、J语言最省token,C语言最费;函数式与动态语言因无需类型声明显著领先,APL因特殊符号反被tokenizer拖累。
在人工智能代理逐渐接管编程工作今天,代码写得“啰嗦”还是“精炼”,可能不再只是程序员的个人风格问题,而会直接影响AI开发效率。
Martin Alderson最近发表了一篇深度分析,探讨了不同编程语言在大语言模型(LLM)眼中到底有多“省token”——换句话说,哪种语言能让AI用更少的上下文窗口完成更多任务。
这项研究基于RosettaCode项目中上千个编程任务的多语言实现,使用与GPT-4兼容的tokenizer进行统一量化评估,结果令人意外:函数式语言和动态语言普遍更高效,而传统系统语言如C则垫底。
尤其值得注意的是,以简洁著称的APL语言反而因特殊符号被tokenizer拆成多个token而表现平庸,而使用ASCII字符的J语言却以平均70个token遥遥领先。这一发现暗示,在AI主导的编程新时代,语言设计或许需要重新思考“可读性”与“token效率”的平衡。
核心发现:动态语言胜出,函数式语言意外高效,C语言最“费token”
研究结果显示,在19种主流编程语言中,Clojure以平均109个token成为最节省上下文的语言,而C语言则以286个token垫底,两者差距高达2.6倍。
这意味着,如果一个AI代理使用C语言开发,其上下文窗口中能容纳的代码量不到Clojure的一半。对于依赖长上下文进行复杂项目理解、代码生成或调试的AI系统来说,这种差异直接决定了它能否一次性处理完整模块,还是被迫频繁截断、重载上下文——后者不仅降低效率,还可能引入逻辑断裂。
令人意外的是,Haskell和F#这类静态类型函数式语言表现极为出色,token数量仅略高于Clojure等动态语言。
这主要归功于它们强大的类型推导能力:无需显式声明大量类型注解,就能获得类型安全,从而在保持代码简洁的同时避免冗余。
相比之下,Go、C#等现代工业语言虽然语法清晰,但因强制类型声明和样板代码较多,在token效率上明显吃亏。
APL的“简洁幻觉”:特殊符号反成token负担
很多人第一反应会认为APL这类以极度简洁著称的数组语言应该最省token。毕竟一行APL代码能干翻几十行Python。
但现实恰恰相反——当使用GPT-4的tokenizer处理APL代码时,那些独特的数学符号(如⍳、⍴、⌽)几乎每个都被拆成2到3个token。原因很简单:主流tokenizer是为自然语言和常见编程符号训练的,对Unicode扩展区的专用字符缺乏优化。
结果就是,APL的“视觉简洁”在token层面变成了“实际冗长”。
这一发现极具警示意义:语言设计者若想在未来AI生态中占据优势,不能只追求人类眼中的简洁,还必须考虑底层tokenization机制。
这也解释了为何J语言——APL的精神继承者但完全使用ASCII字符——能以平均70个token的成绩碾压全场。J用普通键盘字符组合表达复杂操作,既保留了数组语言的表达力,又完美适配现有tokenizer,堪称“为AI而生”的典范。
为什么token效率在AI编程时代变得至关重要?
当前大模型的上下文窗口虽已扩展至百万级别,但内存成本依然高昂。
Transformer架构的注意力机制导致显存占用随上下文长度呈平方级增长,在全球GPU显存紧张的背景下,每一千个token都意味着真实的算力开销。对于企业级AI编程代理而言,上下文窗口的80%通常被源代码、版本差异(diffs)、文档和错误日志占据。
如果语言本身更“紧凑”,同样的硬件资源就能支撑更长的连续开发会话,减少上下文切换带来的状态丢失风险。
更重要的是,token效率高的语言往往结构更紧凑、抽象层级更高,这与LLM擅长模式识别和高层推理的特性天然契合。反之,像C语言那样需要大量指针操作、内存管理细节和类型声明的低层语言,不仅token密集,还迫使AI陷入琐碎的实现细节,偏离其强项。
因此,token效率不仅是资源问题,更是人机协作范式转变的信号灯。
动态语言为何天然占优?类型声明是最大“token杀手”
研究明确指出,动态语言整体比静态语言更token高效。
根本原因在于:无需显式声明变量类型、函数签名或泛型约束。以Python为例,定义一个函数只需def func(x):,而Java则需public static int func(int x)。后者多出的public、static、int等关键字在每个函数、每个变量处重复累加,迅速膨胀token总量。JavaScript虽属动态语言,却因历史包袱(如var/let/const混用、回调嵌套)和社区习惯(过度使用对象字面量)成为动态语言中最啰嗦的代表。
而Clojure、Scheme等Lisp方言凭借S表达式和宏系统,用极简语法实现高阶抽象,自然成为token效率冠军。
值得注意的是,Haskell和F#的优异表现打破了“静态语言必然冗长”的刻板印象——它们通过全局类型推导,让开发者几乎不用写类型注解,编译器却仍能保证类型安全。
这种“隐式静态+显式动态”的混合模式,可能是未来AI友好型语言的发展方向。
函数式语言的隐藏优势:不可变数据与纯函数减少上下文依赖
除了token数量少,函数式语言还有另一重AI友好特性:不可变数据结构和纯函数范式大幅降低了代码的状态依赖。
这意味着AI在生成或修改某段函数时,无需回溯整个调用链去理解外部状态变化,只需关注输入输出映射。这种局部可推理性极大减轻了LLM对长上下文的记忆压力。例如,在Haskell中,一个列表处理函数不会意外修改全局变量,也不会产生副作用,AI可以安全地将其视为黑盒。
而在C或Python中,函数可能隐式读写全局状态、修改传入对象,迫使AI必须加载更多上下文才能确保修改安全。
因此,token效率只是表象,函数式语言的内在设计哲学才是真正契合AI认知模式的关键。
J语言的崛起:ASCII数组语言或成AI编程新宠
J语言在这次测试中以70个token的平均值断层领先,几乎是Clojure(109)的三分之二,更是C语言(286)的四分之一。
作为APL的直系后代,J继承了其强大的数组运算能力,但彻底摒弃了特殊符号,改用标准ASCII字符组合(如+/表示求和,|.表示反转)。这种设计既保留了“一行抵百行”的表达力,又完美适配现有tokenizer。例如,计算斐波那契数列前10项,在J中只需(!/@:i.) 10,而C语言需要完整的循环、变量声明和输出语句。对AI而言,J代码不仅token少,其高度声明式的风格也更接近自然语言描述,降低了理解门槛。
如果未来AI代理成为主流开发者,J这类语言可能从小众走向舞台中心——前提是社区生态和工具链能跟上。
对开发者和企业的实际启示:选语言也是选AI生产力
这项研究虽非严格科学实验,却为技术选型提供了全新维度。对于计划大规模部署AI编程代理的企业,语言的token效率应纳入评估体系。例如,新项目若采用F#而非C#,可能在相同硬件下支持更复杂的AI辅助开发场景;内部工具链若用Clojure重写,可显著降低LLM调用成本。
对个人开发者而言,掌握一门token高效的语言(如Haskell、Racket)可能成为未来与AI高效协作的“超能力”。当然,语言选择还需权衡团队熟悉度、库生态和运行性能,但至少现在我们知道:在AI眼中,代码的“体积”真的会影响它的“智商发挥”。
技术细节:如何量化token效率?方法论与局限
研究采用RosettaCode数据集——一个包含上千编程任务、近1000种语言实现的开源仓库。作者筛选出19种主流语言(排除TypeScript因样本不足),并找出所有语言均有实现的公共任务子集。随后使用Xenova/gpt-4 tokenizer(Hugging Face上的GPT-4兼容分词器)对每段代码进行token计数,取平均值排序。该方法虽存在偏差(如任务选择偏向算法题、忽略大型项目结构),但提供了相对公平的横向对比。
关键局限在于:未考虑注释、命名风格、格式化差异等人为因素;未测试真实AI生成代码的token消耗(仅分析人类编写代码);且tokenizer本身对不同语言的优化程度不一。尽管如此,2.6倍的极端差距足以说明趋势。
语言设计或将围绕“AI可读性”重构
当编程主体从人类转向AI,语言设计的核心目标可能从“人类可读性”转向“AI可解析性”。
这意味着:优先使用tokenizer友好的字符集(避免Unicode生僻符);
强化类型推导以减少显式注解;
推广不可变数据和纯函数以降低上下文依赖;
甚至可能发展出专为LLM优化的新语言——比如内置元编程指令、自动上下文摘要标记等。
Martin Alderson的观察揭示了一个悖论:我们拥有Petaflops级算力,却被小小的上下文窗口所束缚。而解决之道,或许不在硬件堆砌,而在软件层面的“瘦身革命”。编程语言的进化史,可能正站在一个由AI需求驱动的新拐点上。