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。
blk~r0.2 ^mm:u<Yt %o.{h 编程概述
dNB56E)5`J RYZh"1S;k 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。
/g< T)$2 ---fmddlmyy
]<WKi= APsd^J 要提高编程水平,唯有多看多写。这篇文章看似经验之谈,实质还是灌水。本次灌水,拟定了以下几个主题:
hS OAjS A?06fo, § 编程概述
DO'$J9;* \=?f4*4|/ § 软件开发中的方法论
]HgAI$aA, vClD)Ar § 编程实践
uZ&,tH/ Z f4Xt
Yn § 嵌入式编程的特点
Jk!}z+X'A aF1pq 编程概述
Ji\8(7
{8 NmthvKhH 本文将从不同角度讨论 “ 什么是编程 ” ,或者 “ 什么是编程的本质问题 ” 。这些讨论并不是要得出什么定义,我们实际上是在表述各种编程思想,以期加深对编程的理解。
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DC? w&8gA[y*u 1 编程不是艺术
S^HuQe!# x>8=CiUE 我们的世界是模糊的、连续的、不精确的,但软件是精确、离散的、形式化的,这就注定了软件不能完全描述现实世界。因此我们需要知道描述哪些部分,忽略哪些部分,这就是软件的本质问题。
8p }E --- Tom Demarco
f*04=R?w7> 0%7c?3# 编程不是艺术。编程不追求完美,它的目的是解决问题。
7rw}q~CE5 @]":3 和艺术上的 “ 只能意会,不可言传 ” 相反,编程甚至不能忍受自然语言的模糊性,它要求问题被表述成可编译、可运行的代码,文字和图表只是辅助交流的工具。
S=!3t` uli,@5%\ 每个程序员有两个面具:职业的和专业的。戴上职业面具后,程序员会用能找到的最好用的工具,以尽可能简单的方式,在合理的成本内解决问题中必须解决的部分。
x3xBl_t ,kfUlv= 而戴上专业面具的程序员,会不厌其烦地学习各种编程知识(很多都不是职业需要的),积累经验值,吸收可复用的模式和思想。他们会用大量时间去理解程序的表象和 CPU 的汇编代码之间究竟发生了什么。他们有着探索未知领域和练功升级的强烈欲望。
a]|P rjPI +]*4!4MK6 他们在不断接近技艺的完美,而这个技艺本身是以不谈完美、但求有效的方式解决问题。他们付出了大量的努力,而这些努力的驱动力是好奇心和进取心。如同《魔法学徒》中描述的魔法师,一个魔法师所追求的东西只有志趣相投的魔法师才能理解,而不管他们出于哪个阵营。了解事物真相本身带来的满足就可以作为一切努力的回报,
^CX=< 0&E{[~Pv 2 控制复杂性
"yxIaTZu OWT5Bjl 任何一个正在构建大型系统的人,天天面对的中心议题就是:如何剔除不必要的、人为的、自找的复杂部分,并控制好剩下的,无可逃避的复杂性。
LRW7_XYz --- Betrand Meyer
6":=p:PT. .e%PK[o 编程可以被看成一种管理工作,管理的对象是代码,控制的对象是代码的复杂性。
T B~C4H K= rwGY )9| 中国的传统思维比较喜欢谈本质,追求一种称作 “ 道 ” 的东西。而在编程上,表象和本质同样重要。所有程序说到底不过是一些汇编语句的组合,但了解这个本质在大多数场合都不能有助于解决实际问题。
8Ih+^Y
a WDNuR#J? 写代码是为了解决实际问题。当代码的数量增加到一定程度,对代码自身的控制也会成为一个重要的问题。数量改变了本质。
`6koQZm rTT Uhd 管理的要诀是削弱、孤立被管理的对象, “ 使民无知 ” , “ 使民 ”“ 鸡犬之声相闻 ” 却 “ 至老死 ” 而 “ 不相往来 ” 。每个被管理的对象在完成自身工作的前提下,对其它对象的了解应当尽可能少。通过尽量降低对象间的耦合程度来控制复杂性。
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只有有效地控制复杂性,我们才能使用越来越大的信息块,驾驭越来越多的代码,用这些 0 和 1 的操作去实现前人没有,甚至无法完成的工作。
`?{i dg nm2bBX,fh 3 复用
BR*,E~% wK0vKdi 编程技艺的核心是代码的复用。复用已有的知识是积累、提高的前提,否则就会像谁谁谁那样每天推石头上山,而不能累进。在上帝看来,重复是一种惩罚的手段。
//S/pCqED ^3C8GzOsO 编程这个职业知识更新比较快,可以学习的东西也很多。有些人觉得累,但有些人却觉得其乐无穷,觉得从事这个职业是很幸运的事情。
T+7-6y+ d 9;KQ3.Fa}q 编程的实质是建筑,根据应用的需求,不断建筑更大的信息块。我们所写的所有程序,都可以被看作对语言的扩充。事实上,我们在不停地开发新的语言,我们所写的每个函数、每个类都是在为现有语言增加新的功能。我们按照适合特定应用的模式,组合各种信息块,完成实际的应用。这些信息块有的是我们自己做的,有的是拿来的。
]E$h7I ' ^L|}e 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:
Ey7SQb X<{kf-GP § 模块的耦合程度尽可能得低(有人称此为最少知识原则);
hF|N81T _3v6c § 接口尽可能简单(有人称此为接口隔离原则);
^ur?da9z' ,Axk\7- § 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);
}}L :6^ uL| Wuq § 使特定于应用的代码尽可能得少 。
KG7 ~)g ehehTP 针对接口编程的好处有两个方面:
s?r:McF` _M[@a6? § 信息块可以被复用;
?Vg251-H =GH>-*qp § 复杂性可以被更好地控制。
ZYf0FC=- IkW8$> 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。
YQ/ %%d3M->C} ]=Im0s c:? tn 软件开发中的方法论
]k0Pe;< MPa F ITpo:"X g %0-fn' 1 项目管理的方法论
,v<GSiO 1.1 方法论
s0EF{2<F 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。
lQ5d.}O& ~bC-0^/
8| 《 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:
lk/T|0]) [2~^~K
7dxe03h R_JB`HFy= 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。
]{.iv_I E}qW' 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。
As}3VBd Qk5pRoL_ 1.2 重型方法
./7*<W: 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。
K$1(HbL =\ek;d0Tqb 这些复杂的方法来源于恐惧。
qpt},yn)C v ?Ds| 在中大型的项目中,项目经理往往远离代码,他们无法有效的了解目前的工程的进度、质量、成本等因素。为了克服未知的恐惧感,项目经理制定了大量的中间管理方法,希望能够控制整个项目,最典型的莫过于要求开发人员频繁地递交各种报告。重型方法中的基本假设是过程(及各种 artifact )比个人可靠。
_n~[wb5J 2h;#BJ)) 虽然很多轻型方法都将重型方法作为反面例子,但对于大多数大型项目,重型方法是管理所必需的。
+hZ{/ 6 d;_} 1.3 轻型方法
~DL-@*& 为了解决重型方法存在的问题,业界出现了很多轻型( Light Weight )方法论。提出这些方法论的部分作者结成了一个联盟:敏捷软件开发。他们还有一个宣言:
5$PDA*]9 ##QKXSD § Individuals and interactions over processes and tools.
8MZ:= bxc!x>) § Working software over comprehensive documentation.
'=V1'I*
HKXtS>7d § Customer collaboration over contract negotiation.
n/ CP2A [G<SAWFg7 § Responding to change over following a plan.
s$3WJ'yr uQmtd 在这些宣言后面还有很多原则。概括起来主要是:尊重个人,强调沟通和反馈,与客户紧密合作,保持设计的简单性等等。敏捷方法在重型方法论和无管理状态之间寻求一个平衡点,希望用低成本的管理活动带来最大的产出。
O<\h_ .L=C7 w1 2 编程的方法论
!h.bD/?K 作为程序员,我更感兴趣的是可以指导编程的方法论。
FdE9k\E#/) E]gy5y 2.1 测试驱动开发
"t>WM 2.1.1 未谋进,先谋退
b/g~;| < 在开始一件事情之前,必须先明确什么时候可以停止。什么 “ 止于至善 ” ,在编程工作中可以一脚踢开。我们必须明确要做什么,做到什么样子就算完成了。
SrT=XX, N
6t `45 怎样才算明确呢?最理想的方法是先写一个测试程序,然后再编写代码,让测试通过。测试程序规定了停止的必要条件。
/8[T2Z! cHw-; 测试程序是针对接口编写的。要写出测试程序,必须先定义好接口,然后针对接口编程。测试程序同时示范了接口的使用。
"o>` Y FV>xAU$ 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 。
pcO{%]?p 2O+fjs 2.1.2 保持可运行,可调试的状态
`XK+Y “ 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。
LT:*K!>NOL lFc4| _c g 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。
k}908%w D]zpG 2.1.3 可测试性
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kb 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。
tg%C>O 3=Va0}#& 2.2 重构
qp`G5bw 《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。
#M=d)}[ ,}HnS)+ 2.2.1 两顶帽子
zE_t(B(Q 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。
Xb5$ijH SX6P>:` 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。
}c;h:CE# ba"a!#wA 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。
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~4m!U_s 2.2.2 代码的坏味道
ealh>Y 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。
2apQ4)6#[H oQ_n:<3X 2.2.3 设计和重构
*l\vqgv.Z 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。
'P,F)*kh Ykt(%2L 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。
$jKeJn8, Q=cbHDB 重构是要纠正过度设计的倾向,告诉程序员:即使开始的设计有缺陷,也没关系,更不要僵化地保持,我们可以重构代码,平滑地修改原有设计。这并不是说前期设计不重要。
MESPfS+ %Q[+bN[/ “ 设计是在整个开发过程中逐渐浮现出来 ” ,这是在说随着开发的深入,我们会对很多问题考虑地更加清楚。在必要的时候,我们应该用重构的方法灵活地改变设计,适应变化。
\`: LPe m8ydX6~max H=k`7YN dL!K''24{ Or[uq,Dm16 "yV)&4) 编程实践
s7#|'jhZt 鸠集遗失,鉴玩整理,昼夜精勤,每获一卷,遇一画,毕孜孜葺缀,竟日宝玩,可致者必货敝衣 , 减粮食。妻子童仆切切嗤笑,或曰:终日为无益之事何补哉。既而叹曰:若复不为无益之事,则安能悦有涯之生。
rXR}]|;> --- 唐 张彦远 《历代名画记》
u#m(Py q'p>__Ox 1 编程的要素
j[o5fr)L 编程有 3 个要素:语言、环境和思想。
mca9 +v Lu?)Rya 1.1 语言
|~3$L\X 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。
5 cE!'3Y #O.-/&Z 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 。
5"JnJH lZupn? 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。
~IE5j,SC wOp# mT 1.2 环境
]\:FFg_O6t 1.2.1 开发时和运行时
tFd^5A* 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。
Q,A`"e#: +6*
.lRA 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。
]Zf@NY CQcb !T 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。
<#9zc'ED: r6-'p0| 1.2.2 软件类型
UVD:: 比较 “ 典型 ” 的软件类型包括:
9/k?Lv \..(!>,%F 1. Windows 操作系统;
s=nE'/q1| q61
rNOw_ 2. Linux 操作系统;
pPG@_9qf " lf_`4 3. 编译器;
(A*r&Ak[ uGQCW\!"4 4. 虚拟机;
:6z0Ep" xIo7f 5. 调试器;
}m<)$.x|P 1*x4T%RF$ 6. Windows 的单机应用程序;
FZ^byIS[ !P!|U/|c 7. Windows 的驱动程序;
Tj{!Fx^H LE Y Y{G? 8. Linux 的应用程序和驱动程序;
w
I@
lO\ AMYoSc 9. 基于 socket 的客户端 - 服务器程序;
EVj48 7OOB6[.fu 10. 数据库应用程序;
]~(Ipz2NP {Pg7IYjH 11. 使用数据库的 Web 应用程序;
fXw%2wg &T}v1c7) 12. 使用 RTOS 的嵌入式软件;
"7)F";_(^ C_#0Y_O 13. 不使用 RTOS 的单片机程序;
kkrQ;i)Z )M]4p6Y 14. DSP 程序;
PSHs<Z47 "MXd! 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);
y Ht63z8' @ z#k~ 16. 各种中大型程序的脚本环境,插件的开发、运行环境;
!T0IMI
"eQ9 6^'J 17. Office 应用程序开发;
v!F(DP.)Z jgbw'BBu 18. flash 编程;
~*B1}#; t41cl 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。
;5Sr<W\:; *qb`wg 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。
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KqE6 Z=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。
Tz*5;y%4 $e*Nr=/ 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:
0KDDAkR5R cE*|8'rSf § 移植性比较好的 C 标准库、 STL 、 boost 、 TK 等;
>M1/m=a x:2[E- § Windows 上的 MFC 、 VCL ( Delphi/C++ Builder );
d ,QJf\fc" ZY/at/v § Linux 上的 ncurses 、 X Windows 、 GTK 、 Qt 等;
>Le
mTr H7SqM D*y9 § 访问数据库: VC++ 的 ODBC 、 DAO 、 ADO , Borland 的 BDE 等;
E>g'! g{J3Ba § Borland 做了一些在源代码级跨平台的库: Delphi/Kylix 的 CLX 、 dbExpress ;
I'@ }Yjm| 5%>U.X?i § CPAN 上的大量 perl 模块、 java 的类库等等;
QHM39Eu] !X.N$0 上面列出的是一些比较通用的库。还有用于各种语言的大量专用库,各种提供二进制接口的组件、控件。
cn\_;TYiJ Zwt!nh 编译器、虚拟机也是单机应用程序(在嵌入式环境,虚拟机可能是系统软件的一个模块)。不过它们的地位比较特殊。作为程序员,我们应该了解编译器、集成开发环境、软件框架、虚拟机、操作系统分别为我们做了什么。
NfO0^^" k{bba=< 作为程序员,我们同样应该理解调试器也是一个应用程序,调试器的基本原理,它能做什么,有什么限制。如果调试器与目标程序运行在不同的 CPU 上,调试是如何实现的,有哪些不同的实现方式?例如 JTAG 调试利用了目标 CPU 的调试接口直接调试目标程序;串口调试要求将一段调试代码和目标程序链接在一起下到目标 CPU 中,由嵌入的调试代码与 PC 机的调试器通信实现调试。不同的实现手段决定了调试器的能力和限制。
isd[l-wAmf Va 5U`0 目前最热门的软件类型就是使用数据库的 Web 应用了,例如各种网站、网络游戏、各种企业、行业、政府机构的管理系统,在这个领域集中了处于食物链不同环节的大量厂商,各种 Web 服务器、基础平台、应用开发框架。随便列一下,也能列出一堆名词:
9/%|#b-z 0?:ZER v § HTML/CSS 和 CGI ;
,f1wN{P =_1" d$S& § java applet 、 java script 、 ActiveX 控件;
HIU@m< @KpzxcEoO § php 、 asp 、 jsp 、 servlet ;
@!MbPS 5Ci}w|c/> § .net 家族: asp.net 、 ado.net 等;
wd]Yjr#%Ii )b7mzDp( § J2EE with/without EJB 、 Spring 、 Struts 、 Hibernate ;
=['ijD4TW ]d[q:N]z § Ruby on Rails 、 Plone 等;
;PHnv5 x@f hB.dqv]^ 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。
`Q8 D[ m88~+o<G% 1.3 思想
bk?\=4B:E 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。
b?^n'0 <