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【转】像建筑设计师一样去写程序

写代码和写文章,从某种程度上是相通的,需要逻辑、构架,也要尽可能的简练。我们之前说过,创作者的时间表和管理者的时间表是不一样的,编代码和写文章,都是一个孤独而不能受到干扰的过程,面对屏幕,就是一场自己与自己的战争。

同样,如果说建筑师最后的成品是建筑的话,那么程序员和软件工程师最终的成品就是软件。在实际动工之前,建筑师将会将建筑的每一个细节,都在蓝图上加以呈现。只是程序员和软件工程师并不会这么做。或许,这就是为什么房子很少倒塌,而软件却经常崩溃的原因?

设计蓝图会帮助建筑师确定他们的设计是可行的。“可行”并非只是保证不倒塌,它同时还意味着,建筑能够达到预定的服务于人的目标。客户或者开发商,也是通过蓝图去了解一个设计师的想法和他正打算去做的事情。

相较之下,很多程序员在他们开始写代码之前,连一个粗略的框架都没有。

大部分的程序员都认为:所有不能直接产出代码的事情都是没有意义的。思考并不能直接转换成代码,但是倘若在没有一个整体框架之前,就开始匆忙码字,这也是没有意义的。在程序员开始写代码之前,他们应该先充分理解这些代码最终所要实现的功能。 理解的过程,自然需要去思考,而将思考过程写下来,对于程序员来说又是件很耗时的事儿。

但漫画家 Dick Guindon 曾经所过:

写作是发现你想法有多糟糕的最好的方式。

蓝图帮助我们理解建筑的构架,同样,在我们开始噼里啪啦写代码之前,我们也需要一个类似的“蓝图”,也就是“注释”(specification)。

“注释”不能直接产出代码,所以被很多程序员忽视。但没有“注释”,直接开写,就好像让建筑承包商没有设计师的图纸就直接上阵一样。

也有人会说,将程序员和建筑师类比,并不合理。因为拆墙重建困难,但删掉重写则相对容易,所以,程序员可以先写着,不满意再改。

这种想法是错的。为什么呢?因为 Debug 的过程也非常耗时。

我最近也完善了一些程序,这个过程需要对程序构架本身有个非常清晰的了解。我花了接近一天的时间去了解整个程序的运作机制,而倘若有注释的话,这可能只需要 5 分钟的时间。

为了避免引入 bug,我需要理解任何小的调整可能带来的结果。而没有注释,使得我必须花很长时间了解每条代码的含义和作用。尤其对于上千行的代码来说,首先读懂它就很耗时,想要改掉其中的某行,我必须了解小的调整可能对整体架构和前后逻辑造成的影响。最终,在超过一个星期的时间里我只改了 180 行代码,而这对一个动辄千行的程序来说,改变算是很小的了。

Debug 只是写代码一个小的组成部分。这数千行的代码很多我 10 年前写的,尽管我对它们仍有些许残存的记忆,但如果有注释的话,修改代码的过程会更加顺畅,我不仅能在最短的时间里读懂整个框架,还可以准确定位我所要修改的部分。

改别人的代码就更加困难了,每个人的思维方式都不一样,如果没有注释,我通常要花费两倍以上的时间,只是为了修改一些细小的错误。

那么,我所谓的“注释”又是指什么呢?“注释”是指附在代码之后的,一段形式化规范说明的文字。但需要区分开的是,如果只是去打造一个工具室,我们是不需要一整套摩天大楼蓝图的,同样,对于小的算法来说,我们也不需要给每条代码加上注解。

我最近要编写的程序,最多称得上是“平房”,而非摩天大楼。我会为我的每个算法附上注释,有些非常简单的算法,我通常只会插上一两句注解。我有一个非常简单的法则来帮助我和其他人了解我的程序:注释应该尽可能有效地去帮助任何一个人理解和使用我的代码。

一旦我知道一行特定代码要做的事情后,写的过程其实是非常简单而直接的。也有些程序需要用到非常规算法,这时我会写下我算法的主要思路,来试探其可行性,同时也帮助我更高效的 Debug。

除了那些特别重要的代码,通常我的注释都是非正式的。在过去的十年里,需要我写准确并正式注释的次数并不多。但对于一个非常复杂的系统来说,注释的重要性不言自明。很少有工程师会在构建一个复杂系统时,花时间去写好注释。有些学校也会教你怎么写注释,但更多时候都是教你如何写好代码。这需要实践,如果你没有画过搭建一座平房的图纸,你很难直接画出摩天大楼的蓝图。

写好注释也没有一个简单的准则,但有一点你要尽量避免,那就是用代码去解释代码。 就好像你不能用两个人们都不理解的东西,用其中一个去解释另外一个。建筑师也不能直接用砖块来告诉你,他想搭建一个什么样的房子。

了解一个复杂的系统,最好的办法就是将其核心用简单的概念,抽象的概括出来。初中数学的一些基本概念可以用来帮助你写好注释,比如你可以用一些集合、方程和简单的逻辑来解释你的代码。对于一些复杂的算法,你也可以引入数学里没有过的概念来加以解释。总的来说,如果你的注释偏离一些抽象的数学基本概念越远,理解起来也就越困难。

思考并不能保证我们不犯错,但不思考,犯错是无法避免的。注释能帮助我们将错误最小化,同时它还能提高我们改错的效率,节省我们的时间。


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