网上看了篇文章,觉得很不错,抄在下面。因原文没注明作者,在这也不知道作者是谁了。
%8 B}Cb&2c PFlNo` iO Gi|w}j_ 编程概述
$t'MSlF y4
#>X 编程术可以看作实用魔法的一个分支。编程魔法师用时间和精力做祭品,与生活在计算机中的精灵订立契约,以换取驾驭代码的能力。
R6<X%*&% ---fmddlmyy
}z'8Bu j;+b0(53 要提高编程水平,唯有多看多写。这篇文章看似经验之谈,实质还是灌水。本次灌水,拟定了以下几个主题:
1APe=tJ $D~0~gn~ § 编程概述
L^/5ux g]l''7G § 软件开发中的方法论
cN-?l7 gS!:+G% § 编程实践
t9GR69v:? z3{G9Np § 嵌入式编程的特点
n:I,PS0H< Q",t3i4 编程概述
^KnU4sD .O5Z8 p 本文将从不同角度讨论 “ 什么是编程 ” ,或者 “ 什么是编程的本质问题 ” 。这些讨论并不是要得出什么定义,我们实际上是在表述各种编程思想,以期加深对编程的理解。
pGP7nw_g jh?H.;** 1 编程不是艺术
Y#ap* :DK {Vg6 我们的世界是模糊的、连续的、不精确的,但软件是精确、离散的、形式化的,这就注定了软件不能完全描述现实世界。因此我们需要知道描述哪些部分,忽略哪些部分,这就是软件的本质问题。
8?B!2 --- Tom Demarco
ihhDO mUto &)#
ihK_ 编程不是艺术。编程不追求完美,它的目的是解决问题。
niMsQ '6nAF 和艺术上的 “ 只能意会,不可言传 ” 相反,编程甚至不能忍受自然语言的模糊性,它要求问题被表述成可编译、可运行的代码,文字和图表只是辅助交流的工具。
G=s}12/Z"{ Pf")e,u$ 每个程序员有两个面具:职业的和专业的。戴上职业面具后,程序员会用能找到的最好用的工具,以尽可能简单的方式,在合理的成本内解决问题中必须解决的部分。
<6%?OJhp 58}U^IW 而戴上专业面具的程序员,会不厌其烦地学习各种编程知识(很多都不是职业需要的),积累经验值,吸收可复用的模式和思想。他们会用大量时间去理解程序的表象和 CPU 的汇编代码之间究竟发生了什么。他们有着探索未知领域和练功升级的强烈欲望。
6IN
e@ wQ:)KjhHH 他们在不断接近技艺的完美,而这个技艺本身是以不谈完美、但求有效的方式解决问题。他们付出了大量的努力,而这些努力的驱动力是好奇心和进取心。如同《魔法学徒》中描述的魔法师,一个魔法师所追求的东西只有志趣相投的魔法师才能理解,而不管他们出于哪个阵营。了解事物真相本身带来的满足就可以作为一切努力的回报,
y1jCg%'H )W,aN)1) 2 控制复杂性
5zK4Fraf K(e$esLs- 任何一个正在构建大型系统的人,天天面对的中心议题就是:如何剔除不必要的、人为的、自找的复杂部分,并控制好剩下的,无可逃避的复杂性。
1SQ3-WUs --- Betrand Meyer
Ljm[?*H# V@.Ior}w 编程可以被看成一种管理工作,管理的对象是代码,控制的对象是代码的复杂性。
IkL#SgY o)M}!MT 中国的传统思维比较喜欢谈本质,追求一种称作 “ 道 ” 的东西。而在编程上,表象和本质同样重要。所有程序说到底不过是一些汇编语句的组合,但了解这个本质在大多数场合都不能有助于解决实际问题。
>jDDQ@ ozyX$tp 写代码是为了解决实际问题。当代码的数量增加到一定程度,对代码自身的控制也会成为一个重要的问题。数量改变了本质。
<`8n^m* { T/[cu< 管理的要诀是削弱、孤立被管理的对象, “ 使民无知 ” , “ 使民 ”“ 鸡犬之声相闻 ” 却 “ 至老死 ” 而 “ 不相往来 ” 。每个被管理的对象在完成自身工作的前提下,对其它对象的了解应当尽可能少。通过尽量降低对象间的耦合程度来控制复杂性。
T=
8 0, \i>?q 只有有效地控制复杂性,我们才能使用越来越大的信息块,驾驭越来越多的代码,用这些 0 和 1 的操作去实现前人没有,甚至无法完成的工作。
Fk&c=V;SU x /(^7#u, 3 复用
2lZ
Q) u74[>^ 编程技艺的核心是代码的复用。复用已有的知识是积累、提高的前提,否则就会像谁谁谁那样每天推石头上山,而不能累进。在上帝看来,重复是一种惩罚的手段。
v4a8}G +qN>.y!Y 编程这个职业知识更新比较快,可以学习的东西也很多。有些人觉得累,但有些人却觉得其乐无穷,觉得从事这个职业是很幸运的事情。
9 &dtd '0;l]/i. 编程的实质是建筑,根据应用的需求,不断建筑更大的信息块。我们所写的所有程序,都可以被看作对语言的扩充。事实上,我们在不停地开发新的语言,我们所写的每个函数、每个类都是在为现有语言增加新的功能。我们按照适合特定应用的模式,组合各种信息块,完成实际的应用。这些信息块有的是我们自己做的,有的是拿来的。
)rIwqUgp6\ j.[.1G*(" 信息块可以被组合的关键就是简单、明确的接口。所以,我们应当针对接口编程,而不是针对应用编程。应用意味着变化和不可复用。将应用合理分解为模块,定义好模块间的接口,然后按照接口构建模块。模块分解的原则是:
zF`0J d(ZO6Nr Q § 模块的耦合程度尽可能得低(有人称此为最少知识原则);
&N$<e(K z#9aP&8 Q § 接口尽可能简单(有人称此为接口隔离原则);
h},IF Po+.&7F § 如果将变化的因素封装到模块中,每个模块应该只封装一个因素(有人称此为单一责任原则);
X;+sUj8 ~Py`P'+ § 使特定于应用的代码尽可能得少 。
;DQ ZT A7{\</Z 针对接口编程的好处有两个方面:
P_^ +A L?b~k= § 信息块可以被复用;
w?PkO p Qab>|eSm § 复杂性可以被更好地控制。
+uF>2b6' -u+vJ6EY 人们用各种方式复用知识,其实 C 语言本身又何尝不是知识的复用呢?其它复用方式包括:库函数、新的语言和编译器、新的脚本、类库、程序框架、设计模式、面向对象、面向组件、面向服务、面向方面、面向领域、各种开源代码、开发环境提供的各种 Wizard 和糖衣、各种代码生成工具等等。充分了解编程环境,善于复用各种资源,是程序员的基本功。
(!u~CZ; I.(,hFx; {S]}.7`l9( olB.*#gA 软件开发中的方法论
o+iiSTJEe .D"m@~j7 ~Y[r`]X`"m Df-DRi 1 项目管理的方法论
/obfw^ 1.1 方法论
a@K%06A;' 方法论的英文为 Methodology ,编程的方法论应该是指软件开发的一整套方法、过程、规则、实践、技术。不过我们一般提到的方法论都偏重于项目、过程和人员的管理。
JJ-( Sl Uk wP 《 Agile Software Development 》的作者 Alistair Cockburn 提出方法论具有以下要素:角色、个性、技能、团队、技术、活动、过程、产品、里程碑、标准、质量、工具、团队价值,它们的关系可以用一幅图来表示:
d UE,U= b<[Or^X
]
*uRBzO} PA{PD.4Du 虽然将这幅图贴在这里,事实上我不了解这些要素及其关系的确切定义,对于这些不能精确描述的东西,我接受起来比较困难。
dw>C@c#" _gR;=~S 其实,项目管理的核心是沟通和反馈。只要能够保证良好的沟通和即时的反馈,开发团队即使并没有采用先进的方法论,一样可以成功。从另一个角度说,过程和工件能辅助,但不能保证开发人员、项目经理和客户的良好交流。
KJUH(]>F (*9$`!wS 1.2 重型方法
C\3rJy(VJ 有的方法论规定了大量的中间文档和复杂的过程管理。那些中间文档被称为 artifact ,或工件。需要大量 artifact 和软件开发方法被称作重型( Heavy Weight )方法。
FW;?s+Uyx 'T;P;:!\ 这些复杂的方法来源于恐惧。
{_"<1C HQ_Ok` 在中大型的项目中,项目经理往往远离代码,他们无法有效的了解目前的工程的进度、质量、成本等因素。为了克服未知的恐惧感,项目经理制定了大量的中间管理方法,希望能够控制整个项目,最典型的莫过于要求开发人员频繁地递交各种报告。重型方法中的基本假设是过程(及各种 artifact )比个人可靠。
^rR1ZVY v|,1[i{ 虽然很多轻型方法都将重型方法作为反面例子,但对于大多数大型项目,重型方法是管理所必需的。
_#E0g'3 :wyno#8`- 1.3 轻型方法
Vi$~-6n& 为了解决重型方法存在的问题,业界出现了很多轻型( Light Weight )方法论。提出这些方法论的部分作者结成了一个联盟:敏捷软件开发。他们还有一个宣言:
i$"F{|Z0 U BU=9a5 § Individuals and interactions over processes and tools.
tyDU
@M h|9L5 § Working software over comprehensive documentation.
RZ?jJm$ nIf1sH> § Customer collaboration over contract negotiation.
8mrUotjS 9
RgVK{F § Responding to change over following a plan.
6dr%;Wp PcMD])Z{G 在这些宣言后面还有很多原则。概括起来主要是:尊重个人,强调沟通和反馈,与客户紧密合作,保持设计的简单性等等。敏捷方法在重型方法论和无管理状态之间寻求一个平衡点,希望用低成本的管理活动带来最大的产出。
y3Qsv ha<[bu e 2 编程的方法论
1Faf$J~7| 作为程序员,我更感兴趣的是可以指导编程的方法论。
@Ns Qd_e w$iX.2|9%u 2.1 测试驱动开发
@Sn(lnlB 2.1.1 未谋进,先谋退
mfn,Gjt3O 在开始一件事情之前,必须先明确什么时候可以停止。什么 “ 止于至善 ” ,在编程工作中可以一脚踢开。我们必须明确要做什么,做到什么样子就算完成了。
%)8}X>xq ?#G$=4;i 怎样才算明确呢?最理想的方法是先写一个测试程序,然后再编写代码,让测试通过。测试程序规定了停止的必要条件。
uk:(pZ-uJ wh`"w7br 测试程序是针对接口编写的。要写出测试程序,必须先定义好接口,然后针对接口编程。测试程序同时示范了接口的使用。
nsC3 Xf]d. : 如果有一个运行很方便的测试程序,我们在维护代码时,就放心得多。可以经常跑一跑,测试一下,以保证测试要求的功能还没有被破坏。相反,如果没有测试程序,我在修改代码的 bug 时,心里就很不踏实,因为我不清楚我的修改是否会引入新的 bug 。
k/_ 59@) dh iuI|?@ 2.1.2 保持可运行,可调试的状态
E?f-wQF “ 先写测试程序 ” 适合没有 UI ,功能相对简单的模块。对于功能复杂的软件系统,需要测试的方面很多,测试时间很长,在开发前就建立一个比较全面的测试,并且随时使用,有时是不可能的。
l}|%5.5- 9!\B6=r y4 但我们至少应该保证:写任何程序,都要尽量保持在可运行、可调试的状态。即使要为此写一些额外的程序,都是值得的。在不能运行的情况下,编写大量代码是不可思议的事情。
!X#OOqPr= !;v|' I 2.1.3 可测试性
m4Qh%}9% IC 设计上有一个 “Design For Test” 的说法,即 IC 的设计中必须要考虑到如何测试,留好测试的接口。软件开发也是一样的,我们写每段代码,都要考虑一下这段代码是否可以测试,为了保证可测试性,必要的时候可以修改设计。
<8&au(I,vB a(X@Q8l: 2.2 重构
`UyG_; 《重构》这本书内容朴实、但对我个人影响很大。在了解 “ 两顶帽子 ” 和 “ 小步前进 ” 的方法后,我敢于修改任何代码,甚至是我不熟悉底层逻辑的代码。
'3tCH)s Xza(k 2.2.1 两顶帽子
(*'f+R`$ 我们有两顶帽子:一顶是不改变功能的前提下,改善现有现有程序的设计;另一顶是增加新的功能,以适应需求变化。我们在任意阶段,应该只戴一顶帽子,绝对不能同时戴两顶帽子。
&-6Gc;f8 2 c{34: 在增加新功能的时候,往往需要先改进现有的代码结构,使之能更好地适应变化。如果功能有较大变动,我们应该将这变动分解成尽可能小的步骤,并让改进代码和新增功能的小步骤交替进行。将原有代码平滑地演变到新代码,既增加了功能,又改善原有代码的设计。
9ULQrq$? S!CC
}3zw 重构的正式定义应该是 “ 在代码写好之后改进它的设计 ” 。但对我而言,重构的思想已经融入了我的开发过程。在开发中,我同样按照 “ 两顶帽子 ” 和 “ 小步前进 ” 的方针平滑地演变代码,从无到有,逐步完善。
CAWNDl4 BoWg0*5xb 2.2.2 代码的坏味道
(k.[GfCbD 重构的对象是消除 “ 代码的坏味道 ” ,保持新鲜、健康的代码。《重构》中列举了一些典型的坏味道,例如重复代码、太长的函数、太长的参数列等等。
1N-\j0au Y\k#*\'Y~ 2.2.3 设计和重构
z'n:@E 存在这么一种说法: “ 设计不再是一切动作的前提,而是在整个开发过程中逐渐浮现出来 ” 的。
b94DJzL1z {$
JYw{a 事实上,在没有任何软件工程理论的时代,编程基本上是写到哪儿算哪儿。历史是螺旋上升的,在投影上很接近的两个点在铅垂线方向上是处于不同高度的。
*u [BP@vE pofie$ 重构是要纠正过度设计的倾向,告诉程序员:即使开始的设计有缺陷,也没关系,更不要僵化地保持,我们可以重构代码,平滑地修改原有设计。这并不是说前期设计不重要。
U(g:zae L|xbR#v “ 设计是在整个开发过程中逐渐浮现出来 ” ,这是在说随着开发的深入,我们会对很多问题考虑地更加清楚。在必要的时候,我们应该用重构的方法灵活地改变设计,适应变化。
s Y Qk %/.b~|,- &%DY \* ;bib/ 8qTys8 dn+KH+v 编程实践
s} ;{ZAtE 鸠集遗失,鉴玩整理,昼夜精勤,每获一卷,遇一画,毕孜孜葺缀,竟日宝玩,可致者必货敝衣 , 减粮食。妻子童仆切切嗤笑,或曰:终日为无益之事何补哉。既而叹曰:若复不为无益之事,则安能悦有涯之生。
?Ep [M:,q --- 唐 张彦远 《历代名画记》
Qd$nH8ED Y Ya"a`ozq 1 编程的要素
`(V3:F("@ 编程有 3 个要素:语言、环境和思想。
q"J]%zO sIGMA$EK 1.1 语言
S`0(*A[W* 有人喜欢争论语言的优劣。其实,除了汇编语言,各种语言、脚本、标准库、类库、框架都蕴含着大量成熟的编程经验和思想。程序员应该多熟悉一些语言,特别是有代表性的语言。
u|TeE\0 %T%sGDCV 个人觉得,一个程序员应该掌握一两种汇编语言( CISC 的 X86 、 RISC 的 ARM )、一种面向过程语言( C )、两、三种面向对象语言( C++ 、 Java 、 Delphi )、一两种脚本语言( perl 、 python 、 ruby )。如果有时间,可以再学习一些学术性较强的语言,例如 Scheme 。
IfAZn_ 9}<ile7^ 学习新的语言,不仅可以吸收语言中蕴含的设计理念,还可以打开连接新空间的大门,使我们可以学习、复用使用该语言的各种资源,例如源代码、文章、书籍。
<0&*9ZeD "Og7rl 1.2 环境
Id .nu/ 1.2.1 开发时和运行时
pJ"qu,w 环境可以被理解为程序所有外界环境的总和,包括开发时环境、运行时环境。我们在写一段程序时,应该对该程序的相关环境有清楚的了解。
M`!H"R 7 P@Oo$ o 开发时环境包括我们使用的编译(链接)环境、复用的代码(框架、类库、控件等),系统的逻辑结构、代码的文件组织、需要的工具软件、调试环境等等。
W+?4jwqw Ckuh:bs 运行时环境包括程序运行时环境中所包含、发生的一切,特别是与我们的程序相关的部分。从小处看,我们应该知道如何确定每段代码运行的 context (线程和堆栈),每个变量所使用的空间的信息。从大处看,我们应该了解系统运行的来龙去脉,各个模块(逻辑概念)如何相互配合,各个线程(调度单位)如何相互通信,什么时候可能发生调度,系统中有哪些不确定的因素等等。
<uw9DU7G 7'V@+5 1.2.2 软件类型
om z 比较 “ 典型 ” 的软件类型包括:
>uhaW@d K`zdc`/ 1. Windows 操作系统;
m@v\(rT. IK=a*}19L 2. Linux 操作系统;
/]Md~=yNp h2]P]@nW;W 3. 编译器;
SsDmoEeB[ ~IBP|)WA- 4. 虚拟机;
qiBVGH :>f )g 5. 调试器;
@,7GaK\ Ai?*s%8v 6. Windows 的单机应用程序;
,Uqs1#r K;H&n1 7. Windows 的驱动程序;
f+)L#>Gl? C1n>M}b 8. Linux 的应用程序和驱动程序;
04P}-L, rcG"o\g@+ 9. 基于 socket 的客户端 - 服务器程序;
,m|h<faZL u^I|T.w<r6 10. 数据库应用程序;
j-}O0~Jz }!.(n=idZ 11. 使用数据库的 Web 应用程序;
YZ8>OwQz2 0-Ku7<a 12. 使用 RTOS 的嵌入式软件;
V5>B])yQ )'cMYC 13. 不使用 RTOS 的单片机程序;
O-hAFKx @:vwb\azVD 14. DSP 程序;
`kXs;T6& DA,?} 15. 嵌入式环境的第三方程序( J2ME 应用、 BREW 应用、 symbian 的应用程序等等);
%pL''R9VF 0znR0%~ 16. 各种中大型程序的脚本环境,插件的开发、运行环境;
-zeG1gr3 'S&zCTX7j 17. Office 应用程序开发;
wE`]7mA 16( QR- 18. flash 编程;
AH7}/Rc 7.j?U 软件的种类实在太多,所谓 “ 典型 ” 只是我个人的理解,肯定还有很多软件类型没有被列出来。程序员应该了解开发和运行这些软件时,究竟发生了什么。
Fq<A E4/Dr}4 对于 Windows 、 Linux 操作系统,我们应该有个概要的了解:从 BIOS 程序读 Master Boot Record ,到系统的装载运行;应用程序或动态连接库( Linux 的 SO )的装载;操作系统的基本模块(包括内核)的功能; Windows 如何通过 COM 机制将各个功能模块组合起来等等。这些内容是 PC 程序的基本运行环境。
2eY_%Y0 bwMm#f
嵌入式环境相对 PC 环境要简单一些,特别是用 NOR flash ,代码直接从 ROM 运行的系统。一方面,程序员通常可以看到系统运行的所有代码;另一方面,嵌入式环境有时不提供第三方程序运行机制,有时提供比较简单的机制,有时用 java 虚拟机当作第三方程序运行机制。不过,智能手机的应用处理器一般使用 NAND flash ,从 BIOS 运行一小段启动代码,将系统装载到 RAM 运行,同时支持应用程序装载运行,已经很接近 PC 环境。
o|<!"AD7 8wFJ4v3 编写单机应用程序,除了语言外,主要要熟悉各种库、框架、组件。一些通用库提供了常用函数、各种容器和算法、 GUI 、典型的程序框架,系统 API 的封装等等,例如:
N5
6g+,w%) Z=o2H Bm7 § 移植性比较好的 C 标准库、 STL 、 boost 、 TK 等;
3bH'H*2 SO'vpz{ § Windows 上的 MFC 、 VCL ( Delphi/C++ Builder );
N<VJ(20y y?? XIsF § Linux 上的 ncurses 、 X Windows 、 GTK 、 Qt 等;
\X D6 pr@ d/kv|$XW § 访问数据库: VC++ 的 ODBC 、 DAO 、 ADO , Borland 的 BDE 等;
ndMA-`Ny,
dkTX § Borland 做了一些在源代码级跨平台的库: Delphi/Kylix 的 CLX 、 dbExpress ;
&n:.k}/P QlU8uI[dk § CPAN 上的大量 perl 模块、 java 的类库等等;
C33J5'(CA uHzU-FZ|B 上面列出的是一些比较通用的库。还有用于各种语言的大量专用库,各种提供二进制接口的组件、控件。
GGs}i1m fr6fj 编译器、虚拟机也是单机应用程序(在嵌入式环境,虚拟机可能是系统软件的一个模块)。不过它们的地位比较特殊。作为程序员,我们应该了解编译器、集成开发环境、软件框架、虚拟机、操作系统分别为我们做了什么。
{hrX'2:ClT 33B]RGq 作为程序员,我们同样应该理解调试器也是一个应用程序,调试器的基本原理,它能做什么,有什么限制。如果调试器与目标程序运行在不同的 CPU 上,调试是如何实现的,有哪些不同的实现方式?例如 JTAG 调试利用了目标 CPU 的调试接口直接调试目标程序;串口调试要求将一段调试代码和目标程序链接在一起下到目标 CPU 中,由嵌入的调试代码与 PC 机的调试器通信实现调试。不同的实现手段决定了调试器的能力和限制。
{cVEmvE8 c`w}|d]mC 目前最热门的软件类型就是使用数据库的 Web 应用了,例如各种网站、网络游戏、各种企业、行业、政府机构的管理系统,在这个领域集中了处于食物链不同环节的大量厂商,各种 Web 服务器、基础平台、应用开发框架。随便列一下,也能列出一堆名词:
~=l;=7 T m&&m,6``P § HTML/CSS 和 CGI ;
ENs&RZ; t-bB>q#3> § java applet 、 java script 、 ActiveX 控件;
UySZbmP48 V {ddr:]4 § php 、 asp 、 jsp 、 servlet ;
&d^m 1 S;#'M![8 § .net 家族: asp.net 、 ado.net 等;
=dYqS[kJW <R=Zs[9M1 § J2EE with/without EJB 、 Spring 、 Struts 、 Hibernate ;
>_ T-u<E s9DYi~/, § Ruby on Rails 、 Plone 等;
{B*s{{[/' R$[vm6T? 在一种软件类型上,集中了这么多开发技术、框架、模式,也可以称得上蔚为壮观了。不过,这个领域里确实是各种最新的编程思想、方法、设计模式的演武厅,如同当年的编译器,值得所有程序员研究、学习。
>!1-lfa8 vV-`jsq20H 1.3 思想
}00BllJ COM 可以被看作 OLE 发展的衍生品。但它的重要性远远超过了 OLE 。它首被独立出来,成为 OLE 、 ActiveX 的基础,然后逐步成为在 Windows 进行二进制集成的基础。 COM 和 RPC 的结合产生了 DCOM 。 DCOM 和 MTS 的结合产生了 COM+ 。虽然这些技术都是用于 Windows 平台的,但组件技术的基本思想是独立于具体环境的。也就是说,对程序员而言,存在着独立于语言和环境之外的领域,这就是编程的思想。
cI OlhX@ Z,Dl` w 例如看看 Qualcomm 的 BREW ,就会发现它从 COM 中学习了多少东西。嵌入式平台的程序员使用 PC 平台的技术,这就是编程思想的价值。对于程序员来说,各种编程思想、设计模式,是最为宝贵的东西。这里所说的设计模式并不局限于 GOF 的《设计模式》,任何惯用的手法都可以被看作模式。
M!D3 }JRm Y&Z.2