I want to fix programming - 编程改革
openkk 13年前
<strong>本文的作者Jon Beltran是一个西班牙程序员，作家，企业家，大学时辍学专职做游戏开发，他目前主要经营<a href="/misc/goto?guid=4958331794222481880">Symnum Systems</a>公司，开发 <a href="/misc/goto?guid=4958330072721074639">ViEmu</a><br /> 和 <a href="/misc/goto?guid=4958330085313108329">Codekana</a> 这两个开发工具。</strong> <p>软件编程出问题了。出大问题了。如今的这种编程方式让人如此不堪忍受，以至于让人想吐。数年来我一直在说我痛恨编程。过去的20年，我一直是个全职的软件开发者，目前也是，我没后悔过，我仍然热爱着我可以用编程来做的事情。可仍然，我痛恨编程。</p> <p>现在的编码方式是一种让大脑自残的方式。编写过程中的每一步，你都可能使程序崩溃——耗尽了内存，访问了错误的指针或引用，或进入了死循环。毫无疑问，编程给人的感觉就像赤脚走在到处是碎玻璃的地板上。一小寸误差的落脚距离，<em>喀嚓</em>，你就损失了半个脚趾头。</p> <p>这种编程方式的每一步，在每一个语句里，每一行代码里，函数调用或过程里，如果你想写出能用的代码，你必须要考虑整个程序中所有的不同的、可能的状 态。这些状态是不可见的，你不可能给它们明确的定义。事实就是这样。一直是这样。包括现存的所有的语言。这就是为什么100%的代码测试覆盖率也不能保证 代码里没有bug，永远也不可能。这也是为什么差程序员不能变好的原因：根本没有一个结构化的方式让他们考虑到所有这些可能的情况。</p> <p>(顺便提一下，当遇到了多线程程序时，这种情况会恶化1000倍——不是变得更好，而是更坏。)</p> <p>问题的原因就在于，代码被写出来的基本方式就是错误的。完全是错误的。你写出了一行行的指令，一步一步，<em>看起来</em>你把程序驱动到了一个想要的状态。但每一步都是相互独立的，只有编译器/解释器能独自的理解它们，你基本上是很容易把事情做错，而不是做对。</p> <p>函数式编程也许是一种解决方案，我思考了很长时间，做了认真的研究。Lisp，Haskell。Lambda计算。函数式的编程方式确实给常规的命 令式或面向对象的编程方法带来了不少改进。但这仍不能根本解决问题。它仍然是由很多无联系的简单步骤组成，痛苦的计算出输出结果。</p> <p>这种编码方式关键是什么地方出了问题？关键地方就在于，你不是在表达<em>你想要什么</em>。你表达的是<em>需要采用什么步骤</em>。试想一下，你让朋友从冰箱里拿出一瓶啤酒，一步一步来，每一步都如机器人般的刻板，每一步都不关系到下一步做什么。这是在折磨一个人。极有可能造成灾难性的失败。这跟现在的编程方式是完全一样的。</p> <p>程序库(lib)能带来有用的帮助，但它们只是为应付上层特定需求的快捷方式。它们解决不了真正的问题。</p> <p>最近出现了一篇非常有趣的<a href="/misc/goto?guid=4958331796502833249">John Carmack所写的文章</a>，讲的是静态代码检查，他引用了一条说的非常正确的微博，是<a href="/misc/goto?guid=4958331797298791439">Dave Revell</a>写的关于代码检查的：</p> <p><em>“我越用静态代码分析来检查代码，我越发现计算机的强大之处。”</em></p> <h3>一种观点</h3> <p>那么，应该如何编程？让我们来举个简单的例子：排序。假设你有一个输入序列，让我们称它，呃哼，<strong><em>输入值</em></strong>。假设它有几个元素。现在我们要计算出一个新的序列，称它为<strong><em>输出值</em></strong>，里面要包含有相同的元素，但元素是经过升序排序过的。我们如何去做？</p> <p>传统的方法有冒泡排序，快速排序，shell排序，插入排序，等。这些都是能够让我们对一个序列进行排序的方法。例如，冒泡排序：</p> <pre>def bubble_sort( input, output ): output = input # start with the unsorted list swapped = True while swapped: swapped = False for i = 1 to length(output) - 1: if output[i+1] > output[i]: swap( output[i+1], output[i] ) swapped = True</pre> <p>非常的直接。但如果打算去写出这种排序的代码，你仍然会犯错误！你可能会在交换两个元素时忘记了把“swapped”参数设置成true，或者更典型的，你可能在循环计数时犯下忘记减一的错误。</p> <p>这就是我为什么要说这种编程方式有问题的原因：排序是一种很简单的可以掌握和描述清楚的概念，可是，用代码去实现它却是复杂的，充满了陷阱，随时造成程序的崩溃，或输出错误的结果。一件难事！</p> <p>有人可能会写出一种函数式的上面的算法，但相似之处会是非常明显的：没有副作用，可仍然包含完成这个任务所需的很多步骤。递归也许会比迭代更优雅(<em>呃哼</em>)，但它并不是本质上更好。</p> <p>那么，对于一个排序操作，它<em>真正</em>的代码应该是什么样的呢？这多年来，我慢慢总结出，它应该是一种类似这样的东西(请原谅，这些是只是一些伪代码，一种不存在的编程方式)：</p> <pre>def sort(input[]) = output[]: one_to_one_equal(input, output) foreach i, j in 1..len(output): where i < j: output[i] <= output[j]</pre> <p>让我对它做一些解释：这第一行对<strong>sort</strong>的定义是说，在输出序列和输入序列之间已经存在一种1对1的“关系”。我们下文中会介绍在<strong>one_to_one_equal</strong>的定义中如何实现这个。这样一来输入和输出序列中确保了相同的元素。它<em>在空间上定义出来可能的答案</em>。</p> <p>第二，关键点，这下面的行指明，对于输出序列中的每一对元素，当第一个的索引低于第二个的索引时，它的值也是较小或相等。这本质上就指明了输出序列上排序过了。它<em>定义了解决方案中的一种可能的答案</em>。</p> <p>这是如此的简单。排序函数只是说明排序的结果，而不是如何做。它描述了输出数据，以及相关的输入数据的特征，它把如何能达到这个结果的任务交给了编译器。</p> <p>无庸置疑，这存在两个关键问题：</p> <ul> <li>首先，编译器如何能完成这个任务？真的有这种可能吗？在将来的文章里，我将会告诉你这是可能的，真的可能，编译器甚至能知道采用什么样的<em>算法</em>来获得这样的结果。</li> <li>第二个问题是，如果把它应用到更复杂的情况中？我还是能向你展示，这种方式完全可以应用到任何的所有的编程和计算任务中，它只是一种更简单，更有效，更能避免错误的编程方式！</li> </ul> <p>我曾经想不公开这种技术，将来成立一个公司来实现这种思想，但多种环境因素使我重新思考这个计划。现在我向大家分享了我的认识，想看看事情会如何发展。请关注本系列中的下几篇文章。</p> <h3>尾注</h3> <p>在本系列的后续文章中我会做深入讲解，这里只稍微提一点。这个<strong>one_to_one_equal</strong>函数在这种理想化的语言中将会是一个“标准库函数”，它多少看起来应该像这个样子，像下面这个基本逻辑：</p> <pre> def one_to_one_equal(output[], input[]) = c: c = relations(input[i], output[j]) foreach x = input[i]: len(c(x,)) = 1 foreach x = output[i]: len(c(,x)) = 1 foreach x(a,b)=c[i]: a == b</pre> <p>让我来解释一下：这第一行的定义是说，在输入和输出序列中的元素间有一个1对1的“关系”集合。</p> <p>这第二和第三行指明，对于每一个输入和输出序列的元素，在集合“c”中都有一个单一的关系从属于它们，确保了它们的关系是一对一的。这最后的一行指明每个关系上的两个元素都是相等的，确保这两个序列是相同的，只是排序过。</p> <p id="page-note">[本文英文原文链接：<a href="/misc/goto?guid=4958331793283855482">I want to fix programming</a> ]<br /> <br /> 本文转载自: <a href="/misc/goto?guid=4958331987098223280" rel="nofollow" target="_blank">http://www.aqee.net/i-want-to-fix-programming/</a></p>