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编程概述

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    编程不是艺术,核心是解决问题,要求精确描述并忽略部分现实。控制复杂性是中心议题,通过降低模块耦合来管理代码。复用已有知识是编程技艺核心,通过简单接口构建可复用的信息块,实现有效积累。

    谈谈编程(1)编程概述

    编程这事儿,往玄乎了说,可以看作是实用魔法的一个分支。编程魔法师拿时间和精力当祭品,跟计算机里的精灵签个契约,换来驾驭代码的本事。

    要提高编程水平,没什么捷径,多看、多写就是了。这篇文章,说白了也是基于经验的一些分享,重点聊几个方面:

    编程的基本概念
    软件开发中的方法论
    编程实践
    嵌入式编程的特点

    我们从不同角度来聊聊“什么是编程”,或者说“编程的本质问题到底是什么”。当然,这并非要下一个什么标准定义,而是希望借此梳理各种编程思想,加深我们对这件事的理解。

    编程概述

    1. 编程不是艺术

    有一句很经典的话:“我们的世界是模糊的、连续的、不精确的,但软件是精确的、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。”——Tom Demarco

    编程不是艺术。它不追求某种完美,它的核心目标就是解决问题。

    和艺术那种“只能意会,不可言传”的调性完全相反,编程忍受不了自然语言的模糊性。它要求问题最终要能表述成可编译、可运行的代码,文字和图表只是辅助沟通的工具。

    其实,每个程序员身上都戴着两副面具:一副是职业的,一副是专业的。戴上职业面具,程序员会用能找到的最好用的工具,用最简单直接的方式,在合理的成本内,解决掉问题中必须解决的部分。

    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(很多都不是当下职业直接需要的),不断积累经验,吸收那些可以复用的模式和思想。他们会花大量时间去琢磨,程序表象的背后,CPU的汇编代码里究竟发生了什么。他们身上有种强烈的探索未知领域和持续升级的欲望。

    他们不断接近技艺的完美,而这个技艺本身,恰恰是通过“不谈完美、但求有效”的方式来解决问题。他们付出了大量努力,背后驱动力就是好奇心和进取心。就像《魔法学徒》里描述的魔法师,他们所追求的东西,只有志趣相投的同行才能真正理解,与阵营无关。了解事物真相本身带来的满足感,就足以当作一切努力的最好回报。

    2. 控制复杂性

    Betrand Meyer说过:“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。”

    从这个角度看,编程可以被看作一种管理工作——管理的对象是代码,而控制的核心正是代码的复杂性。

    我们传统的思维习惯,喜欢谈本质,追求一种叫做“道”的东西。但在编程这件事上,表象和本质其实同样重要。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,在大多数实际场合并不能帮助我们解决具体问题。

    写代码的目的是解决问题。当代码的数量增加到一定程度,对代码自身的管理和控制,就会成为一个重要问题。数量,真的会改变本质。

    管理的要诀在于削弱、孤立被管理的对象,让它们彼此之间“鸡犬之声相闻”,却“至老死不相往来”。每个被管理的对象,在完成自身工作的前提下,对其他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。

    只有有效地控制住复杂性,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。

    3. 复用

    编程技艺的核心,说到底就是代码的复用。复用已有的知识,是积累和提高的前提,否则就像西西弗斯,每天推着石头上山,永远无法真正累进。在上帝视角看来,重复本身就是一种惩罚。

    编程这个职业,知识更新确实快,能学的东西也多。有些人觉得累,但也有些人觉得其乐无穷,甚至觉得能从事这个职业是件很幸运的事。

    编程的实质,其实更像是建筑——根据应用需求,不断构建更大的信息块。我们所写的所有程序,都可以看作是对语言本身的扩展。换句话说,我们一直在开发新的语言: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,有的是自己造的,有的是借来的。

    信息块能被组合的关键,在于简单、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。应用往往意味着变化,也意味着难以复用。将应用合理分解为模块,定义好模块间的接口,然后按照接口来构建模块。模块分解的原则很明确:

    • 模块的耦合程度尽可能低(这被称为最少知识原则);
    • 接口尽可能简单(也被称为接口隔离原则);
    • 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(这就是单一责任原则);
    • 使特定于应用的代码尽可能少。

    针对接口编程的好处有两个方面:一是信息块可以被复用;二是复杂性可以被更好地控制。

    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一种复用呢?其他复用方式包括: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。

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