【连载】优秀程序员的45个习惯之25

代码要清晰地表达意图

—— 高效程序员的 45 个习惯之习惯25

 

“可以工作而且易于理解的代码挺好，但是让人觉得聪明更加重要。别人给你钱是因为你脑子好使，让我们看看你到底有多聪明。”

 

Hoare 谈软件设计

C.A.R. Hoare

设计软件有两种方式。一种是设计得尽量简单，并且明显没有缺陷。另一种方式是设计得尽量复杂，并且没有明显的缺陷。

 

我们大概都见过不少难以理解和维护的代码，而且（最坏的是）还有错误。当开发人员们像一群旁观者见到 UFO 一样围在代码四周，同样也感到恐惧、困惑与无助时，这个代码的质量就可想而知了。如果没有人理解一段代码的工作方式，那这段代码还有什么用呢？

 

开发代码时，应该更注重可读性，而不是只图自己方便。代码被阅读的次数要远远超过被编写的次数，所以在编写的时候值得花点功夫让它读起来更加简单。实际上，从衡量标准上来看，代码清晰程度的优先级应该排在执行效率之前。

 

例如，如果默认参数或可选参数会影响代码可读性，使其更难以理解和调试，那最好明确地指明参数，而不是在以后让人觉得迷惑。

 

在改动代码以修复 bug 或者添加新功能时，应该有条不紊地进行。首先，应该理解代码做了什么，它是如何做的。接下来，搞清楚将要改变哪些部分，然后着手修改并进行测试。作为第 1 步的理解代码，往往是最难的。如果别人给你的代码很容易理解，接下来的工作就省心多了。要敬重这个黄金法则，你欠他们一份情，因此也要让你自己的代码简单、便于阅读。

 

明白地告诉阅读程序的人，代码都做了什么，这是让其便于理解的一种方式。让我们看一些例子。

 

coffeeShop.PlaceOrder(2);

 

通过阅读上面的代码，可以大致明白这是要在咖啡店中下一个订单。但是， 2 到底是什么意思？是意味着要两杯咖啡？要再加两次？还是杯子的大小？要想搞清楚，唯一的方式就是去看方法定义或者文档，因为这段代码没有做到清晰易懂。

 

所以我们不妨添加一些注释。

 

coffeeShop.PlaceOrder(2 /* large cup */);

 

现在看起来好一点了，但是注释有时候是用来对写得很差的代码进行补偿的（见第 105 页中习惯 26 ： 用代码沟通 ） 。

 

Java 5 与 .NET 中有枚举值的概念，我们不妨使用一下。使用 C# ，我们可以定义一个名为 CoffeeCupSize 的枚举，如下所示。

 

public enum CoffeeCupSize

{

  Small,

  Medium,

  Large

              }

 

接下来就可以用它来下单要咖啡了。

 

        coffeeShop.PlaceOrder(CoffeeCupSize.Largxe);

 

这段代码就很明白了，我们是要一个大杯 [① ] 的咖啡。

 

作为一个开发者，应该时常提醒自己是否有办法让写出的代码更容易理解。下面是另一个例子。

 

Line 1   public int compute(int val)

     -  {

     -     int result = val << 1;

     -    //... more code ...

     5     return result;

     -  }

第 3 行中的位移操作符是用来干什么的？如果善于进行位运算，或者熟悉逻辑设计或汇编编程，就会明白我们所做的只是把 val 的值乘以 2 。

 

      PIE 原则

      所写的代码必须明确表达你的意图，而且必须富有表现力。这样可以让代码更易于被别人阅读和理解。代码不让人迷惑，也就减少了发生潜在错误的可能。代码要清晰地表达意图。

 

但对没有类似背景的人们来说，又会如何 —— 他们能明白吗？也许团队中有一些刚刚转行做开发、没有太多经验的成员。他们会挠头不已，直到把头发抓下来 ② ] 。代码执行效率也许很高，但是缺少明确的意图和表现力。

 

用位移做乘法，是在对代码进行不必要且危险的性能优化。 result=val*2 看起来更加清晰，也可以达到目的， 而且对于某种给定的编译器 来说 ，可能效率更高（积习难改，见第 34 页的习惯 7 ）。不要表现得好像很聪明似的，要遵循 PIE 原则：代码要清晰地表达意图。

 

要是违反了 PIE 原则，造成的问题可就不只是代码可读性那么简单了 —— 它会影响到代码的正确性。下列代码是一个 C# 方法，试图同步对 CoffeeMaker 中 MakeCoffee() 方法进行调用。

 

Public void MakeCoffee()

{

    lock(this)

    {

      // ... operation

    }

}

 

这个方法的作者想设置一个临界区（ critical section ） —— 任何时候最多只能有一个线程来执行 operation 中的代码。要达到这个目的，作者在 CoffeeMaker 实例中声明了一个锁。一个线程只有获得这个锁，才能执行这个方法。（在 Java 中，会使用 synchronized 而不是 lock ，不过想法是一样的。）

 

对于 Java 或 .NET 程序员来说，这样写顺理成章，但是其中有两个小问题。首先，锁的使用影响范围过大；其次，对一个全局可见的对象使用了锁。我们进一步来看看这两个问题。

 

假设 Coffeemaker 同时可以提供热水，因为有些人希望早上能够享用一点伯爵红茶。我想同步 GetWater() 方法，因此调用其中的 lock(this) 。这会同步任何在 CoffeeMaker 上使用 lock 的代码，也就意味着不能同时制作咖啡以及获取热水。这是开发者原本的意图吗？还是锁的影响范围太大了？通过阅读代码并不能明白这一点，使用代码的人也就迷惑不已了。

 

同时， MakeCoffee() 方法的实现在 CoffeeMaker 对象上声明了一个锁，而应用的其他部分都可以访问 CoffeeMaker 对象。如果在一个线程中锁定了 CoffeeMaker 对象实例，然后在另外一个线程中调用那个实例之上的 MakeCoffee() 方法呢？最好的状况也会执行效率很差，最坏的状况会带来死锁。

 

让我们在这段代码上应用 PIE 原则，通过修改让它变得更加明确吧。我们不希望同时有两个或更多的线程来执行 MakeCoffee() 方法。那为什么不能为这个目的创建一个对象并锁定它呢？

 

Private object makeCoffeeLock = new Object();

 

Public void MakeCoffee()

{

    lock (makeCoffeeLock)

    {

      // ... operation

    }

}

 

这段代码解决了上面的两个问题 —— 我们通过指定一个外部对象来进行同步操作，而且更加明确地表达了意图。

 

在编写代码时，应该使用语言特性来提升表现力。使用方法名来传达意向，对方法参数的命名要帮助读者理解背后的想法。异常传达的信息是哪些可能会出问题，以及如何进行防御式编程，要正确地使用和命名异常。好的编码规范可以让代码变得易于理解，同时减少不必要的注释和文档。

 

要编写清晰的而不是讨巧的代码

向代码阅读者明确表明你的意图。可读性差的代码一点都不聪明。

 

切身感受

应该让自己或团队的其他任何人，可以读懂自己一年前写的代码，而且只读一遍就知道它的运行机制。

平衡的艺术

• 现在对你显而易见的事情，对别人可能并不显然，对于一年以后的你来说，也不一定显然。不妨将代码视作不知道会在未来何时打开的一个时间胶囊。
• 不要明日复明日。如果现在不做的话，以后你也不会做的。
• 有意图的编程并不是意味着创建更多的类或者类型。这不是进行过分抽象的理由。
• 使用符合当时情形的耦合。例如，通过散列表进行松耦合，这种方式适用于在实际状况中就是松耦合的组件。不要使用散列表存储紧密耦合的组件，因为这样没有明确表示出你的意图。

 

 

 

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[ ① ]      对星巴克的粉丝来说，这是指 venti 。

[ ② ]   没错，那不是一块秃顶，而是一个编程机器的太阳能电池板。