Coding | 酷 壳 - CoolShell https://coolshell.cn 享受编程和技术所带来的快乐 - Coding Your Ambition Thu, 16 Dec 2021 04:47:06 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.2 API设计原则 – Qt官网的设计实践总结 https://coolshell.cn/articles/18024.html https://coolshell.cn/articles/18024.html#comments Tue, 25 Jul 2017 06:16:30 +0000 http://coolshell.cn/?p=18024 (感谢好友 @李鼎 翻译此文) 原文链接:API Design Principles – Qt Wiki 基于Gary的影响力上 Gary Gao ...

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(感谢好友 @李鼎 翻译此文)

原文链接:API Design Principles – Qt Wiki
基于Gary的影响力上 Gary Gao 的译文稿:C++的API设计指导

译序

Qt的设计水准在业界很有口碑,一致、易于掌握和强大的API是Qt最著名的优点之一。此文既是Qt官网上的API设计指导准则,也是Qt在API设计上的实践总结。虽然Qt用的是C++,但其中设计原则和思考是具有普适性的(如果你对C++还不精通,可以忽略与C++强相关或是过于细节的部分,仍然可以学习或梳理关于API设计最有价值的内容)。整个篇幅中有很多示例,是关于API设计一篇难得的好文章。

需要注意的是,这篇Wiki有一些内容并不完整,所以,可能会有一些阅读上的问题,我们对此做了一些相关的注释。

PS:翻译中肯定会有不足和不对之处,欢迎评论&交流;另译文源码在GitHub的这个仓库中,可以提交Issue/Fork后提交代码来建议/指正。

API设计原则

一致、易于掌握和强大的API是Qt最著名的优点之一。此文总结了我们在设计Qt风格API的过程中所积累的诀窍(know-how)。其中许多是通用准则;而其他的则更偏向于约定,遵循这些约定主要是为了与已有的API保持一致。

虽然这些准则主要用于对外的API(public API),但在设计对内的API(private API)时也推荐遵循相同的技巧(techniques),作为开发者之间协作的礼仪(courtesy)。

如有兴趣也可以读一下 Jasmin Blanchette 的Little Manual of API Design (PDF) 或是本文的前身 Matthias Ettrich 的Designing Qt-Style C++ APIs

1. 好API的6个特质

API之于程序员就如同图形界面之于普通用户(end-user)。API中的『P』实际上指的是『程序员』(Programmer),而不是『程序』(Program),强调的是API是给程序员使用的这一事实。

在第13期Qt季刊Matthias 的关于API设计的文章中提出了观点:API应该极简(minimal)且完备(complete)、语义清晰简单(have clear and simple semantics)、符合直觉(be intuitive)、易于记忆(be easy to memorize)和引导API使用者写出可读代码(lead to readable code)。

1.1 极简

极简的API是指每个class的public成员尽可能少,public的class也尽可能少。这样的API更易理解、记忆、调试和变更。

1.2 完备

完备的API是指期望有的功能都包含了。这点会和保持API极简有些冲突。如果一个成员函数放在错误的类中,那么这个函数的潜在用户就会找不到,这也是违反完备性的。

1.3 语义清晰简单

就像其他的设计一样,我们应该遵守最少意外原则(the principle of least surprise)。好的API应该可以让常见的事完成的更简单,并有可以完成不常见的事的可能性,但是却不会关注于那些不常见的事。解决的是具体问题;当没有需求时不要过度通用化解决方案。(举个例子,在Qt 3中,QMimeSourceFactory不应命名成QImageLoader并有不一样的API。)

1.4 符合直觉

就像计算机里的其他事物一样,API应该符合直觉。对于什么是符合直觉的什么不符合,不同经验和背景的人会有不同的看法。API符合直觉的测试方法:经验不很丰富的用户不用阅读API文档就能搞懂API,而且程序员不用了解API就能看明白使用API的代码。

1.5 易于记忆

为使API易于记忆,API的命名约定应该具有一致性和精确性。使用易于识别的模式和概念,并且避免用缩写。

1.6 引导API使用者写出可读代码

代码只写一次,却要多次的阅读(还有调试和修改)。写出可读性好的代码有时候要花费更多的时间,但对于产品的整个生命周期来说是节省了时间的。

最后,要记住的是,不同的用户会使用API的不同部分。尽管简单使用单个Qt类的实例应该符合直觉,但如果是要继承一个类,让用户事先看好文档是个合理的要求。

2. 静态多态

相似的类应该有相似的API。在继承(inheritance)合适时可以用继承达到这个效果,即运行时多态。然而多态也发生在设计阶段。例如,如果你用QProgressBar替换QSlider,或是用QString替换QByteArray,你会发现API的相似性使的替换很容易。这即是所谓的『静态多态』(static polymorphism)。

静态多态也使记忆API和编程模式更加容易。因此,一组相关的类有相似的API有时候比每个类都有各自的一套API更好。

一般来说,在Qt中,如果没有足够的理由要使用继承,我们更倾向于用静态多态。这样可以减少Qt public类的个数,也使刚学习Qt的用户在翻看文档时更有方向感。

2.1 好的案例

QDialogButtonBoxQMessageBox,在处理按钮(addButton()setStandardButtons()等等)上有相似的API,不需要继承某个QAbstractButtonBox类。

2.2 差的案例

QTcpSocketQUdpSocket都继承了QAbstractSocket,这两个类的交互行为的模式(mode of interaction)非常不同。似乎没有什么人以通用和有意义的方式用过QAbstractSocket指针(或者  以通用和有意义的方式使用QAbstractSocket指针)。

2.3 值得斟酌的案例

QBoxLayoutQHBoxLayoutQVBoxLayout的父类。好处:可以在工具栏上使用QBoxLayout,调用setOrientation()使其变为水平/垂直。坏处:要多一个类,并且有可能导致用户写出这样没什么意义的代码,((QBoxLayout *)hbox)->setOrientation(Qt::Vertical)

3. 基于属性的API

新的Qt类倾向于用『基于属性(property)的API』,例如:

[code language=”cpp”]
QTimer timer;
timer.setInterval(1000);
timer.setSingleShot(true);
timer.start();
[/code]

这里的 属性 是指任何的概念特征(conceptual attribute),是对象状态的一部分 —— 无论它是不是Q_PROPERTY。在说得通的情况下,用户应该可以以任何顺序设置属性,也就是说,属性之间应该是正交的(orthogonal)。例如,上面的代码可以写成:

[code language=”cpp”]
QTimer timer;
timer.setSingleShot(true);
timer.setInterval(1000);
timer.start();
[/code]

【译注】:正交性是指改变某个特性而不会影响到其他的特性。《程序员修炼之道》中讲了关于正交性的一个直升飞机坠毁的例子,讲得深入浅出很有画面感。

为了方便,也写成:

[code language=”cpp”]
timer.start(1000);
[/code]

类似地,对于QRegExp会是这样的代码:

[code language=”cpp”]
QRegExp regExp;
regExp.setCaseSensitive(Qt::CaseInsensitive);
regExp.setPattern(".");
regExp.setPatternSyntax(Qt::WildcardSyntax);
[/code]

为实现这种类型的API,需要借助底层对象的懒创建。例如,对于QRegExp的例子,在不知道模式语法(pattern syntax)的情况下,在setPattern()中去解释"."就为时过早了。

属性之间常常有关联的;在这种情况下,我们必须小心处理。思考下面的问题:当前的风格(style)提供了『默认的图标尺寸』属性 vs. QToolButton的『iconSize』属性:

[code language=”cpp”]
toolButton->setStyle(otherStyle);
toolButton->iconSize(); // returns the default for otherStyle
toolButton->setIconSize(QSize(52, 52));
toolButton->iconSize(); // returns (52, 52)
toolButton->setStyle(yetAnotherStyle);
toolButton->iconSize(); // returns (52, 52)
[/code]

提醒一下,一旦设置了iconSize,设置就会一直保持,即使改变当前的风格。这 很好。但有的时候需要能重置属性。有两种方法:

  1. 传入一个特殊值(如QSize()-1或者Qt::Alignment(0))来表示『重置』
  2. 提供一个明确的重置方法,如resetFoo()unsetFoo()

对于iconSize,使用QSize()(比如 QSize(–1, -1))来表示『重置』就够用了。

在某些情况下,getter方法返回的结果与所设置的值不同。例如,虽然调用了widget->setEnabled(true),但如果它的父widget处于disabled状态,那么widget->isEnabled()仍然返回的是false。这样是OK的,因为一般来说就是我们想要的检查结果(父widget处于disabled状态,里面的子widget也应该变为灰的不响应用户操作,就好像子widget自身处于disabled状态一样;与此同时,因为子widget记得在自己的内心深处是enabled状态的,只是一直等待着它的父widget变为enabled)。当然诸如这些都必须在文档中妥善地说明清楚。

4. C++相关

4.1 值 vs. 对象

4.1.1 指针 vs. 引用

指针(pointer)还是引用(reference)哪个是最好的输出参数(out-parameters)?

[code language=”cpp”]
void getHsv(int *h, int *s, int *v) const;
void getHsv(int &h, int &s, int &v) const;
[/code]

大多数C++书籍推荐尽可能使用引用,基于一个普遍的观点:引用比指针『更加安全和优雅』。与此相反,我们在开发Qt时倾向于指针,因为指针让用户代码可读性更好。比较下面例子:

[code language=”cpp”]
color.getHsv(&h, &s, &v);
color.getHsv(h, s, v);
[/code]

只有第一行代码清楚表达出hsv参数在函数调用中非常有可能会被修改。

这也就是说,编译器并不喜欢『出参』,所你应该在新的API中避免使用『出参』,而是返回一个结构体,如下所示:

[code language=”cpp”]
struct Hsv { int hue, saturation, value };
Hsv getHsv() const;
[/code]

【译注】:函数的『入参』和『出参』的混用会导致 API 接口语义的混乱,所以,使用指针,在调用的时候,实参需要加上“&”,这样在代码阅读的时候,可以看到是一个『出参』,有利于代码阅读。(但是这样做,在函数内就需要判断指针是否为空的情况,因为引用是不需要判断的,所以,这是一种 trade-off)

另外,如果这样的参数过多的话,最好使用一个结构体来把数据打包,一方面,为一组返回值取个名字,另一方面,这样有利用接口的简单。

4.1.2 按常量引用传参 vs. 按值传参

如果类型大于16字节,按常量引用传参。

如果类型有重型的(non-trivial)拷贝构造函数(copy-constructor)或是重型的析构函数(destructor),按常量引用传参以避免执行这些函数。

对于其它的类型通常应该按值传参。

示例:

[code language=”cpp”]
void setAge(int age);
void setCategory(QChar cat);
void setName(QLatin1String name);

// const-ref is much faster than running copy-constructor and destructor
void setAlarm(const QSharedPointer<Alarm> &alarm);

// QDate, QTime, QPoint, QPointF, QSize, QSizeF, QRect
// are good examples of other classes you should pass by value.
[/code]

【译注】:这是传引用和传值的差别了,因为传值会有对像拷贝,传引用则不会。所以,如果对像的构造比较重的话(换句话说,就是对像里的成员变量需要的内存比较大),这就会影响很多性能。所以,为了提高性能,最好是传引用。但是如果传入引用的话,会导致这个对象可能会被改变。所以传入const reference。

4.2 虚函数

在C++中,当类的成员函数声明为virtual,主要是为了通过在子类重载此函数能够定制函数的行为。将函数声明为virtual的目的是为了让对这个函数已有的调用变成执行实际实例的代码路径。对于没有在类外部调用的函数声明成virtual,你应该事先非常慎重地思考过。

[code language=”cpp”]
// QTextEdit in Qt 3: member functions that have no reason for being virtual
virtual void resetFormat();
virtual void setUndoDepth( int d );
virtual void setFormat( QTextFormat *f, int flags );
virtual void ensureCursorVisible();
virtual void placeCursor( const QPoint &pos;, QTextCursor **c = 0 );
virtual void moveCursor( CursorAction action, bool select );
virtual void doKeyboardAction( KeyboardAction action );
virtual void removeSelectedText( int selNum = 0 );
virtual void removeSelection( int selNum = 0 );
virtual void setCurrentFont( const QFont &f );
virtual void setOverwriteMode( bool b ) { overWrite = b; }
[/code]

QTextEdit从Qt 3移植到Qt 4的时候,几乎所有的虚函数都被移除了。有趣的是(但在预料之中),并没有人对此有大的抱怨,为什么?因为Qt 3没用到QTextEdit的多态行为 —— 只有你会;简单地说,没有理由去继承QTextEdit并重写这些函数,除非你自己调用了这些方法。如果在Qt在外部你的应用程序你需要多态,你可以自己添加多态。

【译注】:『多态』的目的只不过是为了实践 —— 『依赖于接口而不是实现』,也就是说,接口是代码抽像的一个非常重要的方式(在Java/Go中都有专门的接口声明语法)。所以,如果没有接口抽像,使用『多态』的意义也就不大了,因为也就没有必要使用『虚函数』了。

4.2.1 避免虚函数

在Qt中,我们有很多理由尽量减少虚函数的数量。每一次对虚函数的调用会在函数调用链路中插入一个未掌控的节点(某种程度上使结果更无法预测),使得bug修复变得更复杂。用户在重写的虚函数中可以做很多疯狂的事:

  • 发送事件
  • 发送信号
  • 重新进入事件循环(例如,通过打开一个模态文件对话框)
  • 删除对象(即触发『delete this』)

还有其他很多原因要避免过度使用虚函数:

  • 添加、移动或是删除虚函数都带来二进制兼容问题(binary compatibility/BC)
  • 重载虚函数并不容易
  • 编译器几乎不能优化或内联(inline)对虚函数的调用
  • 虚函数调用需要查找虚函数表(v-table),这比普通函数调用慢了2到3倍
  • 虚函数使得类很难按值拷贝(尽管也可以按值拷贝,但是非常混乱并且不建议这样做)

经验告诉我们,没有虚函数的类一般bug更少、维护成本也更低。

一般的经验法则是,除非我们以这个类作为工具集提供而且有很多用户来调用某个类的虚函数,否则这个函数九成不应该设计成虚函数。

【译注】:

  1. 使用虚函数时,你需要对编译器的内部行为非常清楚,否则,你会在使用虚函数时,觉得有好些『古怪』的问题发生。比如在创建数组对象的时候。
  2. 在C++中,会有一个基础类,这个基础类中已经实现好了很多功能,然后把其中的一些函数放给子类去修改和实现。这种方法在父类和子类都是一组开发人员维护时没有什么问题,但是如果这是两组开发人员,这就会带来很多问题了,就像Qt这样,子类完全无法控制,全世界的开发人员想干什么就干什么。所以,子类的代码和父类的代码在兼容上就会出现很多很多问题。所以,还是上面所说,其实,虚函数应该声明在接口的语义里(这就是设计模式的两个宗旨——依赖于接口,而不是实现;钟爱于组合,而不是继承。也是为什么Java和Go语言使用interface关键字的原因,C++在多态的语义上非常容易滥用)

4.2.2 虚函数 vs. 拷贝

多态对象(polymorphic objects)和值类型的类(value-type classes)两者很难协作好。

包含虚函数的类必须把析构函数声明为虚函数,以防止父类析构时没有清理子类的数据,导致内存泄漏。

如果要使一个类能够拷贝、赋值或按值比较,往往需要拷贝构造函数、赋值操作符(operator =)和相等操作符(operator ==)。

[code language=”cpp”]
class CopyClass {
public:
CopyClass();
CopyClass(const CopyClass &other);
~CopyClass();
CopyClass &operator =(const CopyClass &other);
bool operator ==(const CopyClass &other) const;
bool operator !=(const CopyClass &other) const;

virtual void setValue(int v);
};
[/code]

如果继承CopyClass这个类,预料之外的事就已经在代码时酝酿了。一般情况下,如果没有虚成员函数和虚析构函数,就不能创建出可以多态的子类。然而,如果存在虚成员函数和虚析构函数,这突然变成了要有子类去继承的理由,而且开始变得复杂了。起初认为只要简单声明上虚操作符重载函数(virtual operators)。 但其实是走上了一条混乱和毁灭之路(破坏了代码的可读性)。看看下面的这个例子:

[code language=”cpp”]
class OtherClass {
public:
const CopyClass &instance() const; // 这个方法返回的是什么?可以赋值什么?
};
[/code]

(这部份还未完成)

【译注】:因为原文上说,这部份并没有完成,所以,我也没有搞懂原文具体也是想表达什么。不过,就标题而言,原文是想说,在多态的情况下拷贝对象所带来的问题??

4.3 关于const

C++的关键词const表明了内容不会改变或是没有副作用。可以应用于简单的值、指针及指针所指的内容,也可以作为一个特别的属性应用于类的成员函数上,表示成员函数不能修改对象的状态。

然而,const本身并没有提供太大的价值 —— 很多编程语言甚至没有类似const的关键词,但是却并没有因此产生问题。实际上,如果你不用函数重载,并在C++源代码用搜索并删除所有的const,几乎总能编译通过并且正常运行。尽量让使用的const保持实用有效,这点很重要。

让我们看一下在Qt的API设计中与const相关的场景。

4.3.1 输入参数:const指针

有输入指针参数的const成员函数,几乎总是const指针参数。

如果函数声明为const,意味着既没有副作用,也不会改变对象的可见状态。那为什么它需要一个没有const限定的输入参数呢?记住const类型的函数通常被其他const类型的函数调用,接收到的一般都是const指针(只要不主动const_cast,我们推荐尽量避免使用const_cast)

以前:

[code language=”cpp”]
bool QWidget::isVisibleTo(QWidget *ancestor) const;
bool QWidget::isEnabledTo(QWidget *ancestor) const;
QPoint QWidget::mapFrom(QWidget *ancestor, const QPoint &pos) const;
[/code]

QWidget声明了许多非const指针输入参数的const成员函数。注意,这些函数可以修改传入的参数,不能修改对象自己。使用这样的函数常常要借助const_cast转换。如果是const指针输入参数,就可以避免这样的转换了。

之后:

[code language=”cpp”]
bool QWidget::isVisibleTo(const QWidget *ancestor) const;
bool QWidget::isEnabledTo(const QWidget *ancestor) const;
QPoint QWidget::mapFrom(const QWidget *ancestor, const QPoint &pos) const;
[/code]

注意,我们在QGraphicsItem中对此做了修正,但是QWidget要等到Qt 5:

[code language=”cpp”]
bool isVisibleTo(const QGraphicsItem *parent) const;
QPointF mapFromItem (const QGraphicsItem *item, const QPointF &point) const;
[/code]

4.3.2 返回值:const值

调用函数返回的非引用类型的结果,称之为右值(R-value)。

非类(non-class)的右值总是无cv限定类型(cv-unqualified type)。虽然从语法上讲,加上const也可以,但是没什么意义,因为鉴于访问权限这些值是不能改变的。多数现代编译器在编译这样的代码时会提示警告信息。

【译注】:cv-qualified的类型(与cv-unqualified相反)是由const或者volatile或者volatile const限定的类型。详见cv (const and volatile) type qualifiers – C++语言参考

当在类类型(class type)右值上添加const关键字,则禁止访问非const成员函数以及对成员的直接操作。

不加const则没有以上的限制,但几乎没有必要加上const,因为右值对象生存时间(life time)的结束一般在C++清理的时候(通俗的说,下一个分号地方),而对右值对象的修改随着右值对象的生存时间也一起结束了(也就是本条语句的执行完成的时候)。

示例:

[code language=”cpp”]
struct Foo {
void setValue(int v) { value = v; }
int value;
};

Foo foo() {
return Foo();
}

const Foo cfoo() {
return Foo();
}

int main() {
// The following does compile, foo() is non-const R-value which
// can’t be assigned to (this generally requires an L-value)
// but member access leads to a L-value:
foo().value = 1; // Ok, but temporary will be thrown away at the end of the full-expression.

// The following does compile, foo() is non-const R-value which
// can’t be assigned to, but calling (even non-const) member
// function is fine:
foo().setValue(1); // Ok, but temporary will be thrown away at the end of the full-expression.

// The following does _not_compile, foo() is ”const” R-value
// with const member which member access can’t be assigned to:
cfoo().value = 1; // Not ok.

// The following does _not_compile, foo() is ”const” R-value,
// one cannot call non-const member functions:
cfoo().setValue(1); // Not ok
}
[/code]

【译注】:上述的代码说明,如果返回值不是const的,代码可以顺利编译通过,然而并没有什么卵用,因为那个临时对像马上就被抛弃了。所以,这样的无用的代码最好还是在编译时报个错,以免当时头脑发热想错了,写了一段没用但还以为有用的代码。

4.3.3 返回值:非const的指针还是有const的指针

谈到const函数应该返回非const的指针还是const指针这个话题时,多数人发现在C++中关于『const正确性』(const correctness)在概念上产生了分歧。 问题起源是:const函数本身不能修改对象自身的状态,却可以返回成员的非const指针。返回指针这个简单动作本身既不会影响整个对象的可见状态,当然也不会改变这个函数职责范围内涉及的状态。但是,这却使得程序员可以间接访问并修改对象的状态。

下面的例子演示了通过返回非const指针的const函数绕开const约定(constness)的诸多方式中的一种:

[code language=”cpp”]
QVariant CustomWidget::inputMethodQuery(Qt::InputMethodQuery query) const {
moveBy(10, 10); // doesn’t compile!
window()->childAt(mapTo(window(), rect().center()))->moveBy(10, 10); // compiles!
}
[/code]

返回const指针的函数正是保护以避免这些(可能是不期望的/没有预料到的)副作用,至少是在一定程度上。但哪个函数你会觉得更想返回const指针,或是不止一个函数?

若采用const正确(const-correct)的方法,每个返回某个成员的指针(或多个指向成员的指针)的const函数必须返回const指针。在实践中,很不幸这样的做法将导致无法使用的API:

[code language=”cpp”]
QGraphicsScene scene;
// … populate scene

foreach (const QGraphicsItem *item, scene.items()) {
item->setPos(qrand() % 500, qrand() % 500); // doesn’t compile! item is a const pointer
}
[/code]

QGraphicsScene::items()是一个const函数,顺着思考看起来这个函数只应该返回const指针。

在Qt中,我们几乎只有非const的使用模式。我们选择的是实用路子: 相比滥用非const指针返回类型带来的问题,返回const指针更可能招致过分使用const_cast的问题。

4.3.4 返回值:按值返回 还是 按const引用返回?

若返回的是对象的拷贝,那么返回const引用是更直接的方案; 然而,这样的做法限制了后面想要对这个类的重构(refactor)。 (以d-point的典型做法(idiom)为例,我们可以在任何时候改变Qt类在内存表示(memory representation);但却不能在不破坏二进制兼容性的情况下把改变函数的签名,返回值从const QFoo &变为QFoo。) 基于这个原因,除去对运行速度敏感(speed is critical)而重构不是问题的个别情形(例如,QList::at()),我们一般返回QFoo而不是const QFoo &

【译注】:参看《Effective C++》中条款23:Don’t try to return a reference when you must return an object

4.4.5 const vs. 对象的状态

const正确性(Const correctness)的问题就像C圈子中vi与emacs的讨论,因为这个话题在很多地方都存在分歧(比如基于指针的函数)。

但通用准则是const函数不能改变类的可见状态。『状态』的意思是『自身以及涉及的职责』。这并不是指非const函数能够改变自身的私有成员,也不是指const函数改变不了。而是指函数是活跃的并存在可见的副作用(visible side effects)。const函数一般没有任何可见的副作用,比如:

[code language=”cpp”]
QSize size = widget->sizeHint(); // const
widget->move(10, 10); // not const
[/code]

代理(delegate)负责在其它对象上绘制内容。 它的状态包括它的职责,因此包括在哪个对象做绘制这样的状态。 调用它的绘画行为必然会有副作用; 它改变了它绘制所在设备的外观(及其所关联的状态)。鉴于这些,paint()作为const函数并不合理。 进一步说,任何paint()QIconpaint()的视图函数是const函数也不合理。 没有人会从内部的const函数去调用QIcon::paint(),除非他想显式地绕开const这个特性。 如果是这种情况,使用const_cast会更好。

[code language=”cpp”]
// QAbstractItemDelegate::paint is const
void QAbstractItemDelegate::paint(QPainter **painter, const QStyleOptionViewItem &option, const QModelIndex &index) const

// QGraphicsItem::paint is not const
void QGraphicsItem::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem option, QWidget *widget)
[/code]

const关键字并不能按你期望的样子起作用。应该考虑将其移除而不是去重载const/非const函数。

5. API的语义和文档

当传值为-1的参数给函数,函数会是什么行为?有很多类似的问题……

是警告、致命错误还是其它?

API需要的是质量保证。API第一个版本一定是不对的;必须对其进行测试。 以阅读使用API的代码的方式编写用例,且验证这样代码是可读的。

还有其他的验证方法,比如

  • 让别人使用API(看了文档或是先不看文档都可以)
  • 给类写文档(包含类的概述和每个函数)

6. 命名的艺术

命名很可能是API设计中最重要的一个问题。类应该叫什么名字?成员函数应该叫什么名字?

6.1 通用的命名规则

有几个规则对于所有类型的命名都等同适用。第一个,之前已经提到过,不要使用缩写。即使是明显的缩写,比如把previous缩写成prev,从长远来看是回报是负的,因为用户必须要记住缩写词的含义。

如果API本身没有一致性,之后事情自然就会越来越糟;例如,Qt 3 中同时存在activatePreviousWindow()fetchPrev()。恪守『不缩写』规则更容易地创建一致性的API。

另一个时重要但更微妙的准则是在设计类时应该保持子类名称空间的干净。在Qt 3中,此项准则并没有一直遵循。以QToolButton为例对此进行说明。如果调用QToolButton的 name()caption()text()或者textLabel(),你觉得会返回什么?用Qt设计器在QToolButton上自己先试试吧:

  • name属性是继承自QObject,返回内部的对象名称,用于调试和测试。
  • caption属性继承自QWidget,返回窗口标题,对QToolButton来说毫无意义,因为它在创建的时候parent就存在了。
  • text函数继承自QButton,一般用于按钮。当useTextLabel不为true,才用这个属性。
  • textLabel属性在QToolButton内声明,当useTextLabeltrue时显示在按钮上。

为了可读性,在Qt 4中QToolButtonname属性改成了objectNamecaption改成了windowTitle,删除了textLabel属性因为和text属性相同。

当你找不到好的命名时,写文档也是个很好方法:要做的就是尝试为各个条目(item)(如类、方法、枚举值等等)写文档,并用写下的第一句话作为启发。如果找不到一个确切的命名,往往说明这个条目是不该有的。如果所有尝试都失败了,并且你坚信这个概念是合理的,那么就发明一个新名字。像widget、event、focus和buddy这些命名就是在这一步诞生的。

【译注】:写文档是一个非常好的习惯。写文档的过程其实就是在帮你梳理你的编程思路。很多时候,文档写着写着你就会发现要去改代码去了。除了上述的好处多,写文档还有更多的好处。比如,在写文档的过程中,你发现文字描述过于复杂了,这表明着你的代码或逻辑是复杂的,这就倒逼你去重构你的代码。所以 —— 写文档其实就是写代码

6.2 类的命名

识别出类所在的分组,而不是为每个类都去找个完美的命名。例如,所有Qt 4的能感知模型(model-aware)的item view,类后缀都是ViewQListViewQTableViewQTreeView),而相应的基于item(item-based)的类后缀是WidgetQListWidgetQTableWidgetQTreeWidget)。

6.3 枚举类型及其值的命名

声明枚举类型时,需要记住在C++中枚举值在使用时不会带上类型(与Java、C#不同)。下面的例子演示了枚举值命名得过于通用的危害:

[code language=”cpp”]
namespace Qt
{
enum Corner { TopLeft, BottomRight, … };
enum CaseSensitivity { Insensitive, Sensitive };

};

tabWidget->setCornerWidget(widget, Qt::TopLeft);
str.indexOf("$(QTDIR)", Qt::Insensitive);
[/code]

在最后一行,Insensitive是什么意思?命名枚举类型的一个准则是在枚举值中至少重复此枚举类型名中的一个元素:

[code language=”cpp”]
namespace Qt
{
enum Corner { TopLeftCorner, BottomRightCorner, … };
enum CaseSensitivity { CaseInsensitive, CaseSensitive };

};

tabWidget->setCornerWidget(widget, Qt::TopLeftCorner);
str.indexOf("$(QTDIR)", Qt::CaseInsensitive);
[/code]

当对枚举值进行或运算并作为某种标志(flag)时,传统的做法是把或运算的结果保存在int型的值中,但这不是类型安全的。Qt 4提供了一个模板类QFlags,其中的T是枚举类型。为了方便使用,Qt用typedef重新定义了QFlag类型,所以可以用Qt::Alignment代替QFlags

习惯上,枚举类型命名用单数形式(因为它一次只能『持有』一个flag),而持有多个『flag』的类型用复数形式,例如:

[code language=”cpp”]
enum RectangleEdge { LeftEdge, RightEdge, … };
typedef QFlags<RectangleEdge> RectangleEdges;
[/code]

在某些情形下,持有多个『flag』的类型命名用单数形式。对于这种情况,持有的枚举类型名称要求是以Flag为后缀:

[code language=”cpp”]
enum AlignmentFlag { AlignLeft, AlignTop, … };
typedef QFlags<AlignmentFlag> Alignment;
[/code]

6.4 函数和参数的命名

函数命名的第一准则是可以从函数名看出来此函数是否有副作用。在Qt 3中,const函数QString::simplifyWhiteSpace()违反了此准则,因为它返回了一个QString而不是按名称暗示的那样,改变调用它的QString对象。在Qt 4中,此函数重命名为QString::simplified()

虽然参数名不会出现在使用API的代码中,但是它们给程序员提供了重要信息。因为现代的IDE都会在写代码时显示参数名称,所以值得在头文件中给参数起一个恰当的名字并在文档中使用相同的名字。

6.5 布尔类型的getter与setter方法的命名

bool属性的getter和setter方法命名总是很痛苦。getter应该叫做checked()还是isChecked()scrollBarsEnabled()还是areScrollBarEnabled()

Qt 4中,我们套用以下准则为getter命名:

  • 形容词以is为前缀,例子:
    • isChecked()
    • isDown()
    • isEmpty()
    • isMovingEnabled()
  • 然而,修饰名词的形容词没有前缀:
    • scrollBarsEnabled(),而不是areScrollBarsEnabled()
  • 动词没有前缀,也不使用第三人称(-s):
    • acceptDrops(),而不是acceptsDrops()
    • allColumnsShowFocus()
  • 名词一般没有前缀:
    • autoCompletion(),而不是isAutoCompletion()
    • boundaryChecking()
  • 有的时候,没有前缀容易产生误导,这种情况下会加上is前缀:
    • isOpenGLAvailable(),而不是openGL()
    • isDialog(),而不是dialog()
      (一个叫做dialog()的函数,一般会被认为是返回QDialog。)

setter的名字由getter衍生,去掉了前缀后在前面加上了set;例如,setDown()setScrollBarsEnabled()

7. 避免常见陷阱

7.1 简化的陷阱

一个常见的误解是:实现需要写的代码越少,API就设计得越好。应该记住:代码只会写上几次,却要被反复阅读并理解。例如:

[code language=”cpp”]
QSlider *slider = new QSlider(12, 18, 3, 13, Qt::Vertical, 0, "volume");
[/code]

这段代码比下面的读起来要难得多(甚至写起来也更难):

[code language=”cpp”]
QSlider *slider = new QSlider(Qt::Vertical);
slider->setRange(12, 18);
slider->setPageStep(3);
slider->setValue(13);
slider->setObjectName("volume");
[/code]

【译注】:在有IDE的自动提示的支持下,后者写起来非常方便,而前者还需要看相应的文档。

7.2 布尔参数的陷阱

布尔类型的参数总是带来无法阅读的代码。给现有的函数增加一个bool型的参数几乎永远是一种错误的行为。仍以Qt为例,repaint()有一个bool类型的可选参数用于指定背景是否被擦除。可以写出这样的代码:

[code language=”cpp”]
widget->repaint(false);
[/code]

初学者很可能是这样理解的,『不要重新绘制!』,能有多少Qt用户真心知道下面3行是什么意思:

[code language=”cpp”]
widget->repaint();
widget->repaint(true);
widget->repaint(false);
[/code]

更好的API设计应该是这样的:

[code language=”cpp”]
widget->repaint();
widget->repaintWithoutErasing();
[/code]

在Qt 4中,我们通过移除了重新绘制(repaint)而不擦除widget的能力来解决了此问题。Qt 4的双缓冲使这种特性被废弃。

还有更多的例子:

[code language=”cpp”]
widget->setSizePolicy(QSizePolicy::Fixed, QSizePolicy::Expanding, true);
textEdit->insert("Where’s Waldo?", true, true, false);
QRegExp rx("moc_***.c??", false, true);
[/code]

一个明显的解决方案是bool类型改成枚举类型。我们在Qt 4的QString中就是这么做的。对比效果如下:

[code language=”cpp”]
str.replace("%USER%", user, false); // Qt 3
str.replace("%USER%", user, Qt::CaseInsensitive); // Qt 4
[/code]

【译注】:关于这个条目可以看看 CoolShell 这篇文章一些展开的讨论: 千万不要把 BOOL 设计成函数参数

8. 案例研究

8.1 QProgressBar

为了展示上文各种准则的实际应用。我们来研究一下Qt 3中QProgressBar的API,并与Qt 4中对应的API作比较。在Qt 3中:

[code language=”cpp”]
class QProgressBar : public QWidget
{

public:
int totalSteps() const;
int progress() const;

const QString &progressString() const;
bool percentageVisible() const;
void setPercentageVisible(bool);

void setCenterIndicator(bool on);
bool centerIndicator() const;

void setIndicatorFollowsStyle(bool);
bool indicatorFollowsStyle() const;

public slots:
void reset();
virtual void setTotalSteps(int totalSteps);
virtual void setProgress(int progress);
void setProgress(int progress, int totalSteps);

protected:
virtual bool setIndicator(QString &progressStr,
int progress,
int totalSteps);

};
[/code]

该API相当的复杂和不一致;例如,reset()setTotalSteps()setProgress()是紧密联系的,但方法的命名并没明确地表达出来。

改善此API的关键是抓住QProgressBar与Qt 4的QAbstractSpinBox及其子类QSpinBoxQSliderQDail之间的相似性。怎么做?把progresstotalSteps替换为minimummaximumvalue。增加一个valueChanged()消息,再增加一个setRange()函数。

进一步可以观察到progressStringpercentageindicator其实是一回事,即是显示在进度条上的文本。通常这个文本是个百分比,但是可通过setIndicator()设置为任何内容。以下是新的API:

[code language=”cpp”]
virtual QString text() const;
void setTextVisible(bool visible);
bool isTextVisible() const;
[/code]

默认情况下,显示文本是百分比指示器(percentage indicator),通过重写text()方法来定制行为。

Qt 3的setCenterIndicator()setIndicatorFollowsStyle()是两个影响对齐方式的函数。他们可被一个setAlignment()函数代替:

[code language=”cpp”]
void setAlignment(Qt::Alignment alignment);
[/code]

如果开发者未调用setAlignment(),那么对齐方式由风格决定。对于基于Motif的风格,文字内容在中间显示;对于其他风格,在右侧显示。

下面是改善后的QProgressBar API:

[code language=”cpp”]
class QProgressBar : public QWidget
{

public:
void setMinimum(int minimum);
int minimum() const;
void setMaximum(int maximum);
int maximum() const;
void setRange(int minimum, int maximum);
int value() const;

virtual QString text() const;
void setTextVisible(bool visible);
bool isTextVisible() const;
Qt::Alignment alignment() const;
void setAlignment(Qt::Alignment alignment);

public slots:
void reset();
void setValue(int value);

signals:
void valueChanged(int value);

};
[/code]

8.2 QAbstractPrintDialog & QAbstractPageSizeDialog

Qt 4.0有2个幽灵类QAbstractPrintDialogQAbstractPageSizeDialog,作为 QPrintDialogQPageSizeDialog类的父类。这2个类完全没有用,因为Qt的API没有是QAbstractPrint-或是-PageSizeDialog指针作为参数并执行操作。通过篡改qdoc(Qt文档),我们虽然把这2个类隐藏起来了,却成了无用抽象类的典型案例。

这不是说, 的抽象是错的,QPrintDialog应该是需要有个工厂或是其它改变的机制 —— 证据就是它声明中的#ifdef QTOPIA_PRINTDIALOG

8.3 QAbstractItemModel

关于模型/视图(model/view)问题的细节在相应的文档中已经说明得很好了,但作为一个重要的总结这里还需要强调一下:抽象类不应该仅是所有可能子类的并集(union)。这样『合并所有』的父类几乎不可能是一个好的方案。QAbstractItemModel就犯了这个错误 —— 它实际上就是个QTreeOfTablesModel,结果导致了错综复杂(complicated)的API,而这样的API要让 所有本来设计还不错的子类 去继承。

仅仅增加抽象是不会自动就把API变得更好的。

8.4 QLayoutIterator & QGLayoutIterator

在Qt 3,创建自定义的布局类需要同时继承QLayoutQGLayoutIterator(命名中的G是指Generic(通用))。QGLayoutIterator子类的实例指针会包装成QLayoutIterator,这样用户可以像和其它的迭代器(iterator)类一样的方式来使用。通过QLayoutIterator可以写出下面这样的代码:

[code language=”cpp”]
QLayoutIterator it = layout()->iterator();
QLayoutItem **child;
while ((child = it.current()) != 0) {
if (child->widget() == myWidget) {
it.takeCurrent();
return;
}
++it;
}
[/code]

在Qt 4,我们干掉了QGLayoutIterator类(以及用于盒子布局和格子布局的内部子类),转而是让QLayout的子类重写itemAt()takeAt()count()

8.5 QImageSink

Qt 3有一整套类用来把完成增量加载的图片传递给一个动画 —— QImageSource/Sink/QASyncIO/QASyncImageIO。由于这些类之前只是用于启用动画的QLabel,完全过度设计了(overkill)。

从中得到的教训就是:对于那些未来可能的还不明朗的需求,不要过早地增加抽象设计。当需求真的出现时,比起一个复杂的系统,在简单的系统新增需求要容易得多。

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Linus:利用二级指针删除单向链表 https://coolshell.cn/articles/8990.html https://coolshell.cn/articles/8990.html#comments Mon, 04 Feb 2013 00:33:20 +0000 http://coolshell.cn/?p=8990 感谢网友full_of_bull投递此文(注:此文最初发表在这个这里,我对原文后半段修改了许多,并加入了插图) Linus大婶在slashdot上回答一些编程爱...

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感谢网友full_of_bull投递此文(注:此文最初发表在这个这里,我对原文后半段修改了许多,并加入了插图)

Linus大婶在slashdot上回答一些编程爱好者的提问,其中一个人问他什么样的代码是他所喜好的,大婶表述了自己一些观点之后,举了一个指针的例子,解释了什么才是core low-level coding

下面是Linus的教学原文及翻译——

“At the opposite end of the spectrum, I actually wish more people understood the really core low-level kind of coding. Not big, complex stuff like the lockless name lookup, but simply good use of pointers-to-pointers etc. For example, I’ve seen too many people who delete a singly-linked list entry by keeping track of the “prev” entry, and then to delete the entry, doing something like。(在这段话的最后,我实际上希望更多的人了解什么是真正的核心底层代码。这并不像无锁文件名查询(注:可能是git源码里的设计)那样庞大、复杂,只是仅仅像诸如使用二级指针那样简单的技术。例如,我见过很多人在删除一个单项链表的时候,维护了一个”prev”表项指针,然后删除当前表项,就像这样)”

if (prev)
    prev->next = entry->next;
else
    list_head = entry->next;

and whenever I see code like that, I just go “This person doesn’t understand pointers”. And it’s sadly quite common.(当我看到这样的代码时,我就会想“这个人不了解指针”。令人难过的是这太常见了。)

People who understand pointers just use a “pointer to the entry pointer”, and initialize that with the address of the list_head. And then as they traverse the list, they can remove the entry without using any conditionals, by just doing a “*pp = entry->next”. (了解指针的人会使用链表头的地址来初始化一个“指向节点指针的指针”。当遍历链表的时候,可以不用任何条件判断(注:指prev是否为链表头)就能移除某个节点,只要写)

*pp = entry->next

So there’s lots of pride in doing the small details right. It may not be big and important code, but I do like seeing code where people really thought about the details, and clearly also were thinking about the compiler being able to generate efficient code (rather than hoping that the compiler is so smart that it can make efficient code *despite* the state of the original source code). (纠正细节是令人自豪的事。也许这段代码并非庞大和重要,但我喜欢看那些注重代码细节的人写的代码,也就是清楚地了解如何才能编译出有效代码(而不是寄望于聪明的编译器来产生有效代码,即使是那些原始的汇编代码))。

Linus举了一个单向链表的例子,但给出的代码太短了,一般的人很难搞明白这两个代码后面的含义。正好,有个编程爱好者阅读了这段话,并给出了一个比较完整的代码。他的话我就不翻译了,下面给出代码说明。

如果我们需要写一个remove_if(link*, rm_cond_func*)的函数,也就是传入一个单向链表,和一个自定义的是否删除的函数,然后返回处理后的链接。

这个代码不难,基本上所有的教科书都会提供下面的代码示例,而这种写法也是大公司的面试题标准模板:

typedef struct node
{
    struct node * next;
    ....
} node;

typedef bool (* remove_fn)(node const * v);

// Remove all nodes from the supplied list for which the
// supplied remove function returns true.
// Returns the new head of the list.
node * remove_if(node * head, remove_fn rm)
{
    for (node * prev = NULL, * curr = head; curr != NULL; )
    {
        node * const next = curr->next;
        if (rm(curr))
        {
            if (prev)
                prev->next = next;
            else
                head = next;
            free(curr);
        }
        else
            prev = curr;
        curr = next;
    }
    return head;
}

这里remove_fn由调用查提供的一个是否删除当前实体结点的函数指针,其会判断删除条件是否成立。这段代码维护了两个节点指针prev和curr,标准的教科书写法——删除当前结点时,需要一个previous的指针,并且还要这里还需要做一个边界条件的判断——curr是否为链表头。于是,要删除一个节点(不是表头),只要将前一个节点的next指向当前节点的next指向的对象,即下一个节点(即:prev->next = curr->next),然后释放当前节点。

但在Linus看来,这是不懂指针的人的做法。那么,什么是core low-level coding呢?那就是有效地利用二级指针,将其作为管理和操作链表的首要选项。代码如下:

void remove_if(node ** head, remove_fn rm)
{
    for (node** curr = head; *curr; )
    {
        node * entry = *curr;
        if (rm(entry))
        {
            *curr = entry->next;
            free(entry);
        }
        else
            curr = &entry->next;
    }
}

同上一段代码有何改进呢?我们看到:不需要prev指针了,也不需要再去判断是否为链表头了,但是,curr变成了一个指向指针的指针。这正是这段程序的精妙之处。(注意,我所highlight的那三行代码)

让我们来人肉跑一下这个代码,对于——

  • 删除节点是表头的情况,输入参数中传入head的二级指针,在for循环里将其初始化curr,然后entry就是*head(*curr),我们马上删除它,那么第8行就等效于*head = (*head)->next,就是删除表头的实现。
  • 删除节点不是表头的情况,对于上面的代码,我们可以看到——

1)(第12行)如果不删除当前结点 —— curr保存的是当前结点next指针的地址

2)(第5行) entry 保存了 *curr —— 这意味着在下一次循环:entry就是prev->next指针所指向的内存。

3)(第8行)删除结点:*curr = entry->next; —— 于是:prev->next 指向了 entry -> next;

是不是很巧妙?我们可以只用一个二级指针来操作链表,对所有节点都一样。

如果你对上面的代码和描述理解上有困难的话,你可以看看下图的示意:

(全文完)

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如此理解面向对象编程 https://coolshell.cn/articles/8745.html https://coolshell.cn/articles/8745.html#comments Thu, 13 Dec 2012 00:19:28 +0000 http://coolshell.cn/?p=8745 从Rob Pike 的 Google+上的一个推看到了一篇叫《Understanding Object Oriented Programming》的文章,我先把...

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从Rob Pike 的 Google+上的一个推看到了一篇叫《Understanding Object Oriented Programming》的文章,我先把这篇文章简述一下,然后再说说老牌黑客Rob Pike的评论。

先看这篇教程是怎么来讲述OOP的。它先给了下面这个问题,这个问题需要输出一段关于操作系统的文字:假设Unix很不错,Windows很差。

这个把下面这段代码描述成是Hacker Solution。(这帮人觉得下面这叫黑客?我估计这帮人真是没看过C语言的代码)

public class PrintOS
{
	public static void main(final String[] args)
	{
		String osName = System.getProperty("os.name") ;
		if (osName.equals("SunOS") || osName.equals("Linux"))
		{
			System.out.println("This is a UNIX box and therefore good.") ;
		}
		else if (osName.equals("Windows NT") || osName.equals("Windows 95"))
		{
			System.out.println("This is a Windows box and therefore bad.") ;
		}
		else
		{
			System.out.println("This is not a box.") ;
		}
	}
}

然后开始用面向对象的编程方式一步一步地进化这个代码。

先是以过程化的思路来重构之。

过程化的方案

public class PrintOS
{
	private static String unixBox()
	{
		return "This is a UNIX box and therefore good." ;
	}
	private static String windowsBox()
  	{
		return "This is a Windows box and therefore bad." ;
	}
	private static String defaultBox()
	{
		return "This is not a box." ;
	}
	private static String getTheString(final String osName)
	{
		if (osName.equals("SunOS") || osName.equals("Linux"))
		{
			return unixBox() ;
		}
		else if (osName.equals("Windows NT") ||osName.equals("Windows 95"))
		{
			return windowsBox() ;
		}
		else
		{
			return defaultBox() ;
		}
  	}
	public static void main(final String[] args)
	{
		System.out.println(getTheString(System.getProperty("os.name"))) ;
	}
}

然后是一个幼稚的面向对象的思路。

幼稚的面向对象编程

public class PrintOS
{
	public static void main(final String[] args)
  	{
		System.out.println(OSDiscriminator.getBoxSpecifier().getStatement()) ;
 	}
}

 

public class OSDiscriminator // Factory Pattern
{
	private static BoxSpecifier theBoxSpecifier = null ;
  	public static BoxSpecifier getBoxSpecifier()
	{
		if (theBoxSpecifier == null)
		{
			String osName = System.getProperty("os.name") ;
 			if (osName.equals("SunOS") || osName.equals("Linux"))
 			{
				theBoxSpecifier = new UNIXBox() ;
			}
			else if (osName.equals("Windows NT") || osName.equals("Windows 95"))
			{
				theBoxSpecifier = new WindowsBox() ;
			}
			else
			{
				theBoxSpecifier = new DefaultBox () ;
			}
		}
		return theBoxSpecifier ;
	}
}

 

public interface BoxSpecifier
{
	String getStatement() ;
}

 

public class DefaultBox implements BoxSpecifier
{
	public String getStatement()
	{
		return "This is not a box." ;
  	}
}

 

public class UNIXBox implements BoxSpecifier
{
	public String getStatement()
	{
		return "This is a UNIX box and therefore good." ;
  	}
}

 

public class WindowsBox implements BoxSpecifier
{
  	public String getStatement()
	{
		return "This is a Windows box and therefore bad." ;
	}
}

他们觉得上面这段代码没有消除if语句,他们说这叫代码的“logic bottleneck”(逻辑瓶颈),因为如果你要增加一个操作系统的判断的话,你不但要加个类,还要改那段if-else的语句。

所以,他们整出一个叫Sophisticated的面向对象的解决方案。

OO大师的方案

注意其中的Design Pattern

public class PrintOS
{
  	public static void main(final String[] args)
  	{
		System.out.println(OSDiscriminator.getBoxSpecifier().getStatement()) ;
  	}
}
public class OSDiscriminator // Factory Pattern
{
  	private static java.util.HashMap storage = new java.util.HashMap() ;

 	public static BoxSpecifier getBoxSpecifier()
	{
		BoxSpecifier value = (BoxSpecifier)storage.get(System.getProperty("os.name")) ;
		if (value == null)
			return DefaultBox.value ;
		return value ;
 	}
  	public static void register(final String key, final BoxSpecifier value)
  	{
		storage.put(key, value) ; // Should guard against null keys, actually.
  	}
  	static
  	{
		WindowsBox.register() ;
  		UNIXBox.register() ;
  		MacBox.register() ;
  	}
}
public interface BoxSpecifier
{
  	String getStatement() ;
}
public class DefaultBox implements BoxSpecifier // Singleton Pattern
{
	public static final DefaultBox value = new DefaultBox () ;
	private DefaultBox() { }
	public String getStatement()
	{
		return "This is not a box." ;
	}
}
public class UNIXBox implements BoxSpecifier // Singleton Pattern
{
 	public static final UNIXBox value = new UNIXBox() ;
	private UNIXBox() { }
	public  String getStatement()
   	{
		return "This is a UNIX box and therefore good." ;
 	}
  	public static final void register()
  	{
		OSDiscriminator.register("SunOS", value) ;
  		OSDiscriminator.register("Linux", value) ;
 	}
}
public class WindowsBox implements BoxSpecifier  // Singleton Pattern
{
	public  static final WindowsBox value = new WindowsBox() ;
	private WindowsBox() { }
	public String getStatement()
	{
		return "This is a Windows box and therefore bad." ;
  	}
  	public static final void register()
  	{
		OSDiscriminator.register("Windows NT", value) ;
  		OSDiscriminator.register("Windows 95", value) ;
	}
}
public class MacBox implements BoxSpecifier // Singleton Pattern
{
 	public static final MacBox value = new MacBox() ;
	private MacBox() { }
	public  String getStatement()
   	{
		return "This is a Macintosh box and therefore far superior." ;
 	}
  	public static final void register()
  	{
		OSDiscriminator.register("Mac OS", value) ;
 	}
}

作者还非常的意地说,他加了一个“Mac OS”的东西。老实说,当我看到最后这段OO大师搞出来的代码,我快要吐了。我瞬间想到了两件事:一个是以前酷壳上的《面向对象是个骗局》和 《各种流行的编程方式》中说的“设计模式驱动编程”,另一个我想到了那些被敏捷洗过脑的程序员和咨询师,也是这种德行。

于是我去看了一下第一作者Joseph Bergin的主页,这个Ph.D是果然刚刚完成了一本关于敏捷和模式的书。

Rob Pike的评论

(Rob Pike是当年在Bell lab里和Ken一起搞Unix的主儿,后来和Ken开发了UTF-8,现在还和Ken一起搞Go语言。注:不要以为Ken和Dennis是基友,其实他们才是真正的老基友!)

Rob Pike在他的Google+的这贴里评论到这篇文章——

他并不确认这篇文章是不是搞笑?但是他觉得这些个写这篇文章是很认真的。他说他要评论这篇文章是因为他们是一名Hacker,至少这个词出现在这篇文章的术语中。

他说,这个程序根本就不需要什么Object,只需要一张小小的配置表格,里面配置了对应的操作系统和你想输出的文本。这不就完了。这么简单的设计,非常容易地扩展,他们那个所谓的Hack Solution完全就是笨拙的代码。后面那些所谓的代码进化相当疯狂和愚蠢的,这个完全误导了对编程的认知。

然后,他还说,他觉得这些OO的狂热份子非常害怕数据,他们喜欢用多层的类的关系来完成一个本来只需要检索三行数据表的工作。他说他曾经听说有人在他的工作种用各种OO的东西来替换While循环。(我听说中国Thoughtworks那帮搞敏捷的人的确喜欢用Object来替换所有的if-else语句,他们甚至还喜欢把函数的行数限制在10行以内)

他还给了一个链接http://prog21.dadgum.com/156.html,你可以读一读。最后他说,OOP的本质就是——对数据和与之关联的行为进行编程。便就算是这样也不完全对,因为:

Sometimes data is just data and functions are just functions.

我的理解

我觉得,这篇文章的例子举得太差了,差得感觉就像是OO的高级黑。面向对象编程注重的是:1)数据和其行为的打包封装,2)程序的接口和实现的解耦。你那怕,举一个多个开关和多个电器的例子,不然就像STL中,一个排序算法对多个不同容器的例子,都比这个例子要好得多得多。老实说,Java SDK里太多这样的东西了。

我以前给一些公司讲一些设计模式的培训课,我一再提到,那23个经典的设计模式和OO半毛钱关系没有,只不过人家用OO来实现罢了。设计模式就三个准则:1)中意于组合而不是继承,2)依赖于接口而不是实现,3)高内聚,低耦合。你看,这完全就是Unix的设计准则

(全文完)

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代码执行的效率 https://coolshell.cn/articles/7886.html https://coolshell.cn/articles/7886.html#comments Fri, 13 Jul 2012 00:18:32 +0000 http://coolshell.cn/?p=7886 在《性能调优攻略》里,我说过,要调优性需要找到程序中的Hotspot,也就是被调用最多的地方,这种地方,只要你能优化一点点,你的性能就会有质的提高。在这里我给大...

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在《性能调优攻略》里,我说过,要调优性需要找到程序中的Hotspot,也就是被调用最多的地方,这种地方,只要你能优化一点点,你的性能就会有质的提高。在这里我给大家举三个关于代码执行效率的例子(它们都来自于网上)

第一个例子

PHP中Getter和Setter的效率来源reddit

这个例子比较简单,你可以跳过。

考虑下面的PHP代码:我们可看到,使用Getter/Setter的方式,性能要比直接读写成员变量要差一倍以上。

<?php
	//dog_naive.php

	class dog {
		public $name = "";
		public function setName($name) {
			$this-&gt;name = $name;
		}
		public function getName() {
			return $this-&gt;name;
		}
	}

	$rover = new dog();
        //通过Getter/Setter方式
	for ($x=0; $x<10; $x++) {
		$t = microtime(true);
		for ($i=0; $i<1000000; $i++) {
			$rover->setName("rover");
			$n = $rover->getName();
		}
		echo microtime(true) - $t;
		echo "\n";
	}
        //直接存取变量方式
        for ($x=0; $x<10; $x++) {
		$t = microtime(true);
		for($i=0; $i<1000000; $i++) {
			$rover->name = "rover";
			$n = $rover->name;
		}
		echo microtime(true) - $t;
		echo "\n";
	}
?>

这个并没有什么稀,因为有函数调用的开销,函数调用需要压栈出栈,需要传值,有时还要需要中断,要干的事太多了。所以,代码多了,效率自然就慢了。所有的语言都这个德行,这就是为什么C++要引入inline的原因。而且Java在打开优化的时候也可以优化之。但是对于动态语言来说,这个事就变得有点困难了。

你可能会以为使用下面的代码(Magic Function)会好一些,但实际其性能更差。

class dog {
	private $_name = "";
	function __set($property,$value) {
		if($property == 'name') $this->_name = $value;
	}
	function __get($property) {
		if($property == 'name') return $this->_name;
	}
}

动态语言的效率从来都是一个问题,如果你需要PHP有更好的性能,你可能需要使用FaceBook的HipHop来把PHP编译成C语言。

第二个例子

为什么Python程序在函数内执行得更快?来源StackOverflow

考虑下面的代码,一个在函数体内,一个是全局的代码。

函数内的代码执行效率为 1.8s

def main():
    for i in xrange(10**8):
        pass
main()

函数体外的代码执行效率为 4.5s

for i in xrange(10**8):
    pass

不用太纠结时间,只是一个示例,我们可以看到效率查得很多。为什么会这样呢?我们使用 dis module 反汇编函数体内的bytecode 代码,使用 compile builtin 反汇编全局bytecode,我们可以看到下面的反汇编(注意我高亮的地方)

13 FOR_ITER                 6 (to 22)
16 STORE_FAST               1 (i)
19 JUMP_ABSOLUTE           13
13 FOR_ITER                 6 (to 22)
16 STORE_NAME               1 (i)
19 JUMP_ABSOLUTE           13

我们可以看到,差别就是 STORE_FAST 和 STORE_NAME,前者比后者快很多。所以,在全局代码中,变量i成了一个全局变量,而函数中的i是放在本地变量表中,所以在全局变量表中查找变量就慢很多。如果你在main函数中声明global i 那么效率也就下来了。原因是,本地变量是存在一个数组中(直到),用一个整型常量去访问,而全局变量存在一个dictionary中,查询很慢。

(注:在C/C++中,这个不是一个问题)

第三个例子

为什么排好序的数据在遍历时会更快?来源StackOverflow

参看如下C/C++的代码:

 for (unsigned i = 0; i < 100000; ++i) {
   // primary loop
    for (unsigned j = 0; j < arraySize; ++j) {
        if (data[j] >= 128)
            sum += data[j];
    }
}

如果你的data数组是排好序的,那么性能是1.93s,如果没有排序,性能为11.54秒。差5倍多。无论是C/C++/Java,或是别的什么语言都基本上一样。

这个问题的原因是—— branch prediction (分支预判)伟大的stackoverflow给了一个非常不错的解释。

考虑我们一个铁路分叉,当我们的列车来的时候, 扳道员知道分个分叉通往哪,但不知道这个列车要去哪儿,司机知道要去哪,但是不知道走哪条分叉。所以,我们需要让列车停下来,然后司机和扳道员沟通一下。这样的性能太差了。

所以,我们可以优化一下,那就是猜,我们至少有50%的概率猜对,如果猜对了,火车行驶性能巨高,猜错了,就得让火车退回来。如果我猜对的概率高,那么,我们的性能就会高,否则老是猜错了,性能就很差。

Image by Mecanismo, from Wikimedia Commons:http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Entroncamento_do_Transpraia.JPG

我们的if-else 就像这个铁路分叉一样,下面红箭头所指的就是搬道器。

那么,我们的搬道器是怎么预判的呢?就是使用过去的历史数据,如果历史数据有90%以上的走左边,那么就走左边。所以,我们排好序的数据就更容易猜得对。

T = 走分支(条件表达式为true)
N = 不走分支(条件表达式为false)

data[] = 0, 1, 2, 3, 4, ... 126, 127, 128, 129, 130, ... 250, 251, 252, ...
branch = N  N  N  N  N  ...   N    N    T    T    T  ...   T    T    T  ...

= NNNNNNNNNNNN ... NNNNNNNTTTTTTTTT ... TTTTTTTTTT  (easy to predict)
data[] = 226, 185, 125, 158, 198, 144, 217, 79, 202, 118,  14, 150, 177, 182, 133, ...
branch =   T,   T,   N,   T,   T,   T,   T,  N,   T,   N,   N,   T,   T,   T,   N  ...

= TTNTTTTNTNNTTTN ...   (completely random - hard to predict)

从上面我们可以看到,排好序的数据更容易预测分支。

对此,那我们怎么办?我们需要在这种循环中除去if-else语句。比如:

我们把条件语句:

if (data[j] >= 128)
sum += data[j];

变成:

int t = (data[j] - 128) >> 31;
sum += ~t & data[j];

“没有分叉”的性能基本上和“排好序有分支”一个样,无论是C/C++,还是Java。

注:在GCC下,如果你使用 -O3 or -ftree-vectorize 编译参数,GCC会帮你优化分叉语句为无分叉语句。VC++2010没有这个功能。

最后,推荐大家一个网站——Google Speed,网站上的有一些教程告诉你如何写出更快的Web程序

(全文完)

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千万不要把 bool 设计成函数参数 https://coolshell.cn/articles/5444.html https://coolshell.cn/articles/5444.html#comments Thu, 08 Sep 2011 07:35:18 +0000 http://coolshell.cn/?p=5444 我们有很多Coding Style 或 代码规范。但这一条可能会经常被我们所遗忘,就是我们经常会在函数的参数里使用bool参数,这会大大地降低代码的可读性。不信...

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我们有很多Coding Style 或 代码规范。但这一条可能会经常被我们所遗忘,就是我们经常会在函数的参数里使用bool参数,这会大大地降低代码的可读性。不信?我们先来看看下面的代码。

当你读到下面的代码,你会觉得这个代码是什么意思?

widget->repaint(false);

是不要repaint吗?还是别的什么意思?看了文档后,我们才知道这个参数是immediate, 也就是说,false代表不立即重画,true代码立即重画。

Windows API中也有这样一个函数:InvalidateRect,当你看到下面的代码,你会觉得是什么意思?

InvalidateRect(hwnd, lpRect,  false);

我们先不说InvalidateRect这个函数名取得有多糟糕,我们先说一下那个false参数?invalidate意为“让XXX无效”,false是什么意思?双重否定?是肯定的意思?如果你看到这样的代码,你会相当的费解的。于是,你要去看一下文档,或是InvalidateRect的函数定义,你会看到那个参数是 BOOL bErase,意思是,是否要重画背景。

这样的事情有很多,再看下面的代码,想把str中的”%USER%”替换成真实的用户名:

str.replace("%USER%", user, false); // Qt 3

TNND,那个false是什么意思?不替换吗?还是别的什么意思,看了文档才知道,false代码大小写不敏感的替换。

其实,如果你使用枚举变量/常量,而不是bool变量,你会让你的代码更易读,如:

widget->repaint(PAINT::immediate);
widget->repaint(PAINT::deffer);

InvalidateRect(hwnd, lpRect,  !RepantBackground);

str.replace("%USER%", user, Qt::CaseInsensitive); // Qt 4

如果对这个事不以为然的话,我们再来看一些别的示例,你不妨猜猜看看下面的代码:

component.setCentered(true, false);

这什么玩意儿啊?看了文档你才知道,这原来是 setCentered(centered, autoUpdate);

new Textbox(300, 100, false, true);

这又是什么啊?看了文档才知道,这是创建一个文本框,第三个参数是是否要滚动条,第四个是是否要自动换行。TNND。

上面的情况还不算最差,看看下面的双重否定。

component.setDisabled(false);
filter.setCaseInsensitive(false)

再来一个,如果你读到下面的代码,相信你会和我一样,要么石化了,要么凌乱了。

event.initKeyEvent("keypress", true, true, null, null,
                    false, false, false, false, 9, 0); 

看完这篇文章,我希望你再也不要把bool为作为函数参数了。除非两个原因:

  1. 你100%确认不会带来阅读上的问题,比如Java的 setVisible (bool).
  2. 你100%确认你想去写出无法维护很难阅读的代码

【更新2011/9/8】当然,别的参数也会有一样的问题,比如:new Textbox(300, 100, false, true);中的300 和 100,不知道是坐标还是长宽,只不过,一般长度或坐标这样的参数都不会被hard code,都会有变量名,而bool这种参数经常性地被传成true 和 false。 bool参数表现得更为明显一些罢了。

所以,程序中不要出现magic number,true/false 也是一种 magic number。但是,我想告诉大家,从API设计的角度来说,你无法强制调用者用常量来取代true/false,定义成枚举类型是最好的选择

最后,如果你想设计一个好的API,强烈推荐你读一下Nokia的Qt的《API Design Principles》,本文就是其中的“Boolean Trap”。

(全文完)

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重构代码的7个阶段 https://coolshell.cn/articles/5201.html https://coolshell.cn/articles/5201.html#comments Tue, 16 Aug 2011 00:42:35 +0000 http://coolshell.cn/?p=5201 你曾去想重构一个很老的模块,但是你只看了一眼你就恶心极了。文档,奇怪的函数和类的命名,等等,整个模块就像一个带着脚镣的衣衫褴褛的人,虽然能走,但是其已经让人感到...

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你曾去想重构一个很老的模块,但是你只看了一眼你就恶心极了。文档,奇怪的函数和类的命名,等等,整个模块就像一个带着脚镣的衣衫褴褛的人,虽然能走,但是其已经让人感到很不舒服。面对这种情况,真正的程序员会是不会认输的,他们会接受挑战认真分析,那怕重写也在所不惜。最终那个模块会被他们重构,就像以前和大家介绍过的那些令人销魂的编程方式中的屠宰式编程一样。下面是重构代码的几个阶段,文章来自:The 7 stages of refactoring,下面的翻译只是意译。

第一阶段 – 绝望

在你开始去查看你想要重构的模块的,你会觉得好像很简单,这里需要改一个类,那里需要改两到三个函数,重写几个函数,看上去没什么大不了的,一两天就搞定了。于是你着手开始重构,然后当你调整重构了一些代码,比如改了一些命名,修理了一些逻辑,渐渐地,你会发现这个怪物原来体型这么大,你会看到与代码不符甚至含糊不清的注释,完全摸不着头脑的数据结构,还有一些看似不需要方法被调了几次,你还会发现无法搞清一个函数调用链上的逻辑。你感到这个事可能一周都搞不定,你开始绝望了。

第二阶段 – 找最简单的做

你承认你要重构的这个模块就是一个可怕的怪物,不是一两下就可以搞定的,于是你开始着干一些简单的事,比如重新命名一下几个函数,移除一些代码的阻碍,产生几个常量来消除magic number,等等,你知道这样做至少不会让代码变得更糟糕。

第三阶段 – 再次绝望

但是接下来的事会让你再次撞墙。你会发现那些代码的瑕疵是些不痛不痒的事,改正这些事完全于事无补,你应该要做的事就是重写所有的东西。但是你却没有时间这么干,而这些代码剪不乱理还乱,耦合得太多,让你再一次绝望。所以,你只能部分重写那些不会花太多时间的部分,这样至少可以让这些老的代码能被更多的重用。虽然不完美,但是至少可以试试。

第四阶段 – 开始乐观

在你试着部分重构这个模块几天之后,随着重构了几个单元后,虽然你发现改善代码的进度太慢了,但此时,你已知道代码应该要被改成什么样,你在痛苦之后也锁定了那些那修改的类。是的,虽然你的时间预算已经超支,虽然要干的事比较多,但你还是充满希望,觉得那是值得的。你胸中的那团火又被点燃了。

第五阶段  – 快速了结

在这个时候,你发现你已花了太多的时间,而情况越来越复杂,你感到你所面对的情况越来越让你越到不安,你明白你自己已经陷入了困境。你原本以为只需要一次简单的重构,然而现在你要面对的是重写所有的东西。你开始意识到原因是因为你是一个完美主义者,你想让代码变得完美。于是你开始在怠慢你文档,并想找到一个捷径来重写老的代码,你开始采用一些简单而粗暴,快速而有点肮脏的方法。虽然不是很完美,但你就是这样去做了。然后,你开始运行测试做UT,发现UT报告上全是红色,几乎全都失败了,你恐慌了,于是快速地fix代码,然后让UT 能工作。此时,你拍拍自己胸口,说到,没问题 ,于是就把代码提交了。

第六阶段 – 修改大量的Bug

你的重写并不完美,虽然其过了测试,但是那些UT测试对于你的新的代码有点不太合适,虽然他们都没有报错,但是他们测试得范围太小了,没有覆盖到所有的情况和边界。所以,在这以后,你还需要几周或是更长的时间不得不来修正越来越多的bug,这使得你的设计和代码在每一次quick-fix后就变得越来越难看。此时,代码已经不像你所期望的那样完美了,但你依然觉得他还是比一开始要好一些。这个阶段可能历经几个月。

第七阶段  – 觉悟

经过了6个月,你重写的模块又出了一个比较严重的bug。这让你重构的那个模块变得更难堪。你发现出的这个问题是和当初的设计不一致,你还发现被你重构掉的那段老的代码并不是当初看上去的那么坏,那段老的代码确实考虑到了一些你未曾考虑到的事情。这个时候,你团队里有人站出来说这个模块应该被重构或是重写,而你却不动声色地一言不发,并希望那个站出来的人能在几个月后能觉悟起来。

——————

不知道这是不是你的经历,我经历过很多次这样的事。对于很多维护性质的项目,我犯过的错误让我成了一个实实在在的保守派,我几乎不敢动,那怕看到代码很不合口味。当然,那些从来没有写过代码的敏捷咨询师一定会说用TDD或是UT可以让你的重构更有效也更容易,因为这样会让他们显得更我价值,但我想告诉你,这种脱离实际的说法很不负责任,这就好比说—— 我在杀猪的时候遇到了一些麻烦,因为我对猪的生理结构不清楚,或是这本来就是一头畸形的猪,导致我杀的猪很难看,而伟大的敏捷咨询师却告诉我,要用一把更快更漂亮的刀。软件开发永远不是那么简单的事,杀猪也一样。

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一个空格引发的惨剧 https://coolshell.cn/articles/4875.html https://coolshell.cn/articles/4875.html#comments Mon, 20 Jun 2011 00:26:34 +0000 http://coolshell.cn/?p=4875 你是否相信如果你的程序里没有检查一个变量会导致怎么系统瘫痪?无论你相不相信,这是我一个亲身经历过的案例,你可以在本站的程序员那些悲催的事儿中找到很多这样的事。这...

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你是否相信如果你的程序里没有检查一个变量会导致怎么系统瘫痪?无论你相不相信,这是我一个亲身经历过的案例,你可以在本站的程序员那些悲催的事儿中找到很多这样的事。这样的事昨天在发生,今天同样在发生。Unix40多年了,在这40年里,程序员发生过各种各样的的惨剧,但是大多数的事情一而再再而三的重演。

今天的你,可能在开发者各种各样NB的系统,你会相信你的一个空格也能导致系统瘫痪吗?也许你可能很难相信这个事。不过,再下面这个事将告诉你这个血淋淋的事实 —— 一个空格产生的bug可以让你的系统瘫痪。

bumblebee是一个开源项目,这个名字也就是变形金刚里的大黄蜂,这个项目是这样介绍自己的——

bumblebee is Optimus support for Linux, with real offloading, and not switchable graphics.. More important.. it works on Optimus Laptops without a graphical multiplexer..

Optimus 是NVIDIA的“优驰”技术,其可以将您的笔记本电脑PC提升到绝佳状态,提供出色的图形性能,并在需要时延长电池续航时间。这个项目是把这个技术移到Linux上来。

这个项目本来不出名,不过,程序在其安装脚本install.sh里的一个bug让这个项目一下子成了全世界最瞩目的项目,这个bug的fix如下:

@@ -348,7 +348,7 @@ case "$DISTRO" in
-  rm -rf /usr /lib/nvidia-current/xorg/xorg
+  rm -rf /usr/lib/nvidia-current/xorg/xorg

看明白了吗?空格。这个空格会导致什么样的问题呢?呵呵。你有没有感到菊花一紧?这个bug绝对的霸气外露!真是验证了“如何写出无法维护代码”的那句话——“测试你的程序是一种懦夫的行为”。

不过,最精彩还不是这个bug,而是全世界程序员的对这个bug 的 code review comments,真的相当的欢乐。请强势围望!

https://github.com/MrMEEE/bumblebee/commit/a047be85247755cdbe0acce6#diff-1

重点是其中的很多图片——下面的图片众多。

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(全文完)

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如何写出无法维护的代码 https://coolshell.cn/articles/4758.html https://coolshell.cn/articles/4758.html#comments Fri, 03 Jun 2011 00:52:42 +0000 http://coolshell.cn/?p=4758 酷壳里有很多我觉得很不错的文章,但是访问量最大的却是那篇《6个变态的Hello World》,和它能在本站右边栏“全站热门”中出现的还有“如何加密源代码”,以及...

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酷壳里有很多我觉得很不错的文章,但是访问量最大的却是那篇《6个变态的Hello World》,和它能在本站右边栏“全站热门”中出现的还有“如何加密源代码”,以及编程真难啊等这样的文章。可见本站的读者们的偏好,我也相信你们都是“身怀绝技”的程序员。所以,今天给大家推荐这篇文章,相信一定能触动大家的兴奋点。

这篇文章的原文在这里(http://mindprod.com/jgloss/unmain.html),我看完后我想说——

  1. 什么叫“创造力”,创造力就是——就算是要干一件烂事都能干得那么漂亮那么有创意的能力。
  2. 什么叫“抓狂”,抓狂就是——以一种沉着老练的不屈不挠的一本正经的精神一点一点把你推向崩溃的边缘

我把文章节选了一些,也并没有完全翻译,简译一下,也加入了一些自己的调侃。对于有下面这些编程习惯的朋友,请大家对号入座。另外,维护程序的朋友们,你们死定了!!

woodpeckerIf builders built buildings the way programmers write programs, then the first woodpecker that came along would destroy civilization. (如果建筑师盖房子就像程序员写程序一样,那么,第一只到来的啄木鸟就能毁掉我们的文明)

~ Gerald Weinberg (born: 1933-10-27 age: 77) Weinberg’s Second Law

程序命名

  • 容易输入的名字。比如:Fred,asdf
  • 单字母的变量名。比如:a,b,c, x,y,z(陈皓注:如果不够用,可以考虑a1,a2,a3,a4,….)
  • 有创意地拼写错误。比如:SetPintleOpening, SetPintalClosing。这样可以让人很难搜索代码。
  • 抽象。比如:ProcessData, DoIt, GetData… 抽象到就跟什么都没说一样。
  • 缩写。比如:WTF,RTFSC …… (陈皓注:使用拼音缩写也同样给力,比如: BT,TMD,TJJTDS)
  • 随机大写字母。比如:gEtnuMbER..
  • 重用命名。在内嵌的语句块中使用相同的变量名有奇效。
  • 使用重音字母。比如:int  ínt(注:第二个 ínt不是int)
  • 使用下划线。比如:_, __, ___。
  • 使用不同的语言。比如混用英语,德语,或是中文拼音。
  • 使用字符命名。比如:slash, asterix, comma…
  • 使用无关的单词。比如:god, superman, iloveu….
  • 混淆l和1。字母l和数字1有时候是看不出来的。

伪装欺诈

  • 把注释和代码交织在一起
for(j=0; j<array_len; j+ =8)
{
    total += array[j+0 ];
    total += array[j+1 ];
    total += array[j+2 ]; /* Main body of
    total += array[j+3]; * loop is unrolled
    total += array[j+4]; * for greater speed.
    total += array[j+5]; */
    total += array[j+6 ];
    total += array[j+7 ];
}
  • 隐藏宏定义。如:#define a=b a=0-b,当人们看到a=b时,谁也想不到那是一个宏。
  • 换行。如下所示,下面的示例使用搜索xy_z变得困难。
#define local_var xy\
_z // local_var OK
  • 代码和显示不一致。比如,你的界面显示叫postal code,但是代码里确叫 zipcode.
  • 隐藏全局变量。把使用全局变量以函数参数的方式传递给函数,这样可以让人觉得那个变量不是全局变量。
  • 使用同意词。如:
#define xxx global_var // in file std.h&nbsp;
#define xy_z xxx // in file ..\other\substd.h&nbsp;
#define local_var xy_z // in file ..\codestd\inst.h
  • 使用相似的变量名。如:单词相似,swimmer 和 swimner,字母相似:ilI1| 或 oO08。parselnt 和 parseInt, D0Calc 和 DOCalc。还有这一组:xy_Z, xy__z, _xy_z, _xyz, XY_Z, xY_z, Xy_z。
  • 重载函数。使用相同的函数名,但是其功能和具体实现完全没有关系。
  • 操作符重载。重载操作符可以让你的代码变得诡异,感谢CCTV,感谢C++。这个东西是可以把混乱代码提高到一种艺术的形式。比如:重载一个类的 ! 操作符,但实际功能并不是取反,让其返回一个整数。于是,如果你使用 ! ! 操作符,那么,有意思的事就发生了—— 先是调用类的重载 ! 操作符,然后把其返回的整数给 ! 成了 布尔变量,如果是 !!! 呢?呵呵。
  • #define。看过本站那些混乱代码的文章,你都会知道宏定义和预编译对于写出不可读的代码的重大意义。不过,一个具有想像力的东西是——在头文件中使用预编译来查看这个头文件被include了几次,而被include不同的次数时,其中的函数定义完全不一样。
#ifndef DONE
#ifdef TWICE
// put stuff here to declare 3rd time around
void g(char* str);
#define DONE
#else // TWICE
#ifdef ONCE
// put stuff here to declare 2nd time around<
void g(void* str);
#define TWICE
#else // ONCE
// put stuff here to declare 1st time around
void g(std::string str);
#define ONCE
#endif // ONCE
#endif // TWICE
#endif // DONE

文档和注释

  • 在注释中撒谎。你不用真的去撒谎,只需在改代码的时候不要更新注释就可以了。
  • 注释明显的东西。比如:/* add 1 to i */。(参看本站的“五种应该避免的注释”)
  • 只注释是什么,而不是为什么
  • 不要注释秘密。如果你开发一个航班系统,请你一定要保证每有一个新的航班被加入,就得要修改25个以上的位置的程序。千万别把这个事写在文档中。
  • 注重细节。当你设计一个很复杂的算法的时候,你一定要把所有的详细细设计都写下来,没有100页不能罢休,段落要有5级以上,段落编号要有500个以上,例如:1.2.4.6.3.13 – Display all impacts for activity where selected mitigations can apply (short pseudocode omitted). 这样,当你写代码的时候,你就可以让你的代码和文档一致,如:Act1_2_4_6_3_13()
  • 千万不要注释度衡单位。比如时间用的是秒还是毫秒,尺寸用的是像素还是英寸,大小是MB还是KB。等等。另外,在你的代码里,你可以混用不同的度衡单位,但也不要注释。
  • Gotchas。陷阱,千万不要注释代码中的陷阱。
  • 在注释和文档中发泄不满。(参看本站的“五种应该避免的注释”)

程序设计

  • Java Casts。Java的类型转型是天赐之物。每一次当你从Collection里取到一个object的时候,你都需要把其转回原来的类型。因些,这些转型操作会出现在N多的地方。如果你改变了类型,那么你不一定能改变所有的地方。而编译器可能能检查到,也可能检查不到。
  • 利用Java的冗余。比如:Bubblegum b = new Bubblegom(); 和 swimmer = swimner + 1; 注意变量间的细微差别。
  • 从不验证。从不验证输入的数据,从不验证函数的返回值。这样做可以向大家展示你是多么的信任公司的设备和其它程序员。
  • 不要封装。调用者需要知道被调用的所有的细节。
  • 克隆和拷贝。为了效率,你要学会使用copy + paste。你几乎都不用理解别人的代码,你就可以高效地编程了。(陈皓注:Copy + Paste出来的代码bug多得不能再多)
  • 巨大的listener。写一个listener,然后让你的所有的button类都使用这个listener,这样你可以在这个listener中整出一大堆if…else…语句,相当的刺激。
  • 使用三维数组。如果你觉得三维还不足够,你可以试试四维。
  • 混用。同时使用类的get/set方法和直接访问那个public变量。这样做的好处是可以极大的挫败维护人员。
  • 包装,包装,包装。把你所有的API都包装上6到8遍,包装深度多达4层以上。然后包装出相似的功能。
  • 没有秘密。把所有的成员都声明成public的。这样,你以后就很难限制其被人使用,而且这样可以和别的代码造成更多的耦合度,可以让你的代码存活得更久。
  • 排列和阻碍。把drawRectangle(height, width) 改成 drawRectangle(width, height),等release了几个版本后,再把其改回去。这样维护程序的程序员们将不能很快地明白哪一个是对的。
  • 把变量改在名字上。例如,把setAlignment(int alignment)改成,setLeftAlignment, setRightAlignment, setCenterAlignment。
  • Packratting。保留你所有的没有使用的和陈旧的变量,方法和代码。
  • That’s Final。Final你所有的子结点的类,这样,当你做完这个项目后,没有人可以通过继承来扩展你的类。java.lang.String不也是这样吗?
  • 避免使用接口。在java中,BS接口,在C++中BS使用虚函数。
  • 避免使用layout。这样就使得我们只能使用绝对坐标。如果你的老大强制你使用layout,你可以考虑使用GridBagLayout,然后把grid坐标hard code.
  • 环境变量。如果你的代码需要使用环境变量。(getenv() – C++ / System.getProperty() – Java ),那么,你应该把你的类的成员的初始化使用环境变量,而不是构造函数。
  • 使用Magic number。参看《Linux一个插曲》。
  • 使用全局变量。1)把全局变量的初始化放在不同的函数中,就算这个函数和这个变量没有任何关系,这样能够让我们的维护人员就像做侦探工作一样。2)使用全局变量可以让你的函数的参数变得少一些。
  • 配置文件。配置文件主要用于一些参数的初始化。在编程中,我们可以让配置文件中的参数名和实际程序中的名字不一样。
  • 膨胀你的类。让你的类尽可能地拥有各种臃肿和晦涩的方法。比如,你的类只实现一种可能性,但是你要提供所有可能性的方法。不要定义其它的类,把所有的功能都放在一个类中。
  • 使用子类。面向对象是写出无法维护代码的天赐之物。如果你有一个类有十个成为(变量和方法)你可以考虑写10个层次的继承,然后把这十个属性分别放在这十个层次中。如果可能的话,把这十个类分别放在十个不同的文件中。

混乱你的代码

  • 使用XML。XML的强大是无人能及的。使用XML你可以把本来只要10行的代码变成100行。而且,还要逼着别人也有XML。(参看,信XML得永生信XML得自信
  • 混乱C代码。在《如何加密源代码》中已经说过一些方法了,这里再补充一些。
  • 使用不同的进制。比如:10 和010不是一样的。再比如:array = new int[]{   111,   120,   013,   121,};
  • 尽量使用void*。然后把其转成各种类型
  • 使用隐式的转型。C++的构造函数可以让你神不知鬼不觉得完成转型。
  • 分解条件表达式。如:把 a==100分解成,a>99 && a<101
  • 学会利用分号。如:if ( a );else;{   int d;   d = c;}
  • 间接转型。如:把double转string,写成new Double(d).toString() 而不是 Double.toString(d)
  • 大量使用嵌套。一个NB的程序员可以在一行代码上使用超过10层的小括号(),或是在一个函数里使用超过20层的语句嵌套{},把嵌套的if else 转成 [? :] 也是一件很NB的事。
  • 使用C的变种数组。myArray[i] 可以变成*(myArray + i) 也可以变成 *(i + myArray) 其等价于 i[myArray]。再看一个函数调用的示例,函数声明:int myfunc(int q, int p) { return p%q; } 函数调用myfunc(6291, 8)[Array];
  • 长代码行。一行的代码越长越好。这样别人阅读时就需要来来回回的
  • 不要较早的return。不要使用goto,不要使用break,这样,你就需要至少5层以上的if-else来处理错误。
  • 不要使用{}。不要在if else使用{},尤其是在你重量地使用if-else嵌套时,你甚至可以在其中乱缩进代码,这样一来,就算是最有经验的程序员也会踩上陷阱。
  • 使用宏定义。宏定义绝对是混乱C/C++代码的最佳利器。参看 老手是这样教新手编程的
  • 琐碎的封装。比较封装一个bool类,类里面什么都做,就是一个bool.
  • 循环。千万不可用for(int i=0; i<n; i++)使用while代替for,交换n和i,把<改成<=,使用 i–调整步伐 。

测试

  • 从不测试。千万不要测试任何的出错处理,从来也不检测系统调用的返回值。
  • 永远不做性能测试。如果不够快就告诉用户换一个更快的机器。如果你一做测试,那么就可能会要改你的算法,甚至重设计,重新架构。
  • 不要写测试案例。不要做什么代码覆盖率测试,自动化测试。
  • 测试是懦夫行为。一个勇敢的程序员是根本不需要这一步的。太多的程序太害怕他们的老板,害怕失去工作,害怕用户抱怨,甚至被起诉。这种担心害怕直接影响了生产力。如果你对你的代码有强大的信心,那还要什么测试呢?真正的程序员是不需要测试自己的代码的。

其它

  • 你的老板什么都知道。无论你的老板有多SB,你都要严格地遵照他的旨意办事,这样一来,你会学到更多的知识如何写出无法维护的代码来的。
  • 颠覆Help Desk。你要确保你那满是bug的程序永远不要被维护团队知道。当用户打电话和写邮件给你的时候,你就不要理会,就算要理会,让用户重做系统或是告诉用户其帐号有问题,是标准的回答。
  • 闭嘴。对于一些像y2k这样的大bug,你要学会守口如瓶,不要告诉任何人,包括你的亲人好友以及公司的同事和管理层,这样当到那一天的时候,你就可以用这个bug挣钱了。
  • 忽悠。你会学会忽悠,就算你的代码写得很烂,你也要为其挂上GoF设计模式的标签,就算你的项目做得再烂,你也要为其挂上敏捷的标签,只有学会像中国Thoughtworks的咨询师那样去忽悠,你才能学会更炫更酷的方法,让整个团队和公司,甚至整个业界都开始躁动,这样才能真正为难维护的代码铺平道路。

这个文档中还有很多很多,实在是太TMD强大了,大家自己去看看吧。有精力有能力的朋友不妨把其翻译成中文。

总之,我们的口号是——

Write Everywhere, Read Nowhere

(全文完)

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Amazon的书为什么卖到了$2000万 https://coolshell.cn/articles/4605.html https://coolshell.cn/articles/4605.html#comments Thu, 28 Apr 2011 04:41:41 +0000 http://coolshell.cn/?p=4605 最近,Amazon的新闻比较多,除了Amazon的云平台宕机外,还有一个被热炒的新闻是在Amazon的书店里,有一本书要买$23,698,655.93美元,相当...

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最近,Amazon的新闻比较多,除了Amazon的云平台宕机外,还有一个被热炒的新闻是在Amazon的书店里,有一本书要买$23,698,655.93美元,相当于1亿5千万人民币(如下图所示),这个事情是由UC Berkeley的生物学家Michael Eisen发现的,然后他在他的博客上写了一篇文章来说明这个事情

这本书是1992年,现在绝版了,生物学家决定上Amazon找一下,结果看到了有两本新书,还有一些二手的,二手书价比较正常,但是那两个新书的价都上了百万。这个生物学家还写了邮件给原作者和原作者开了玩笑。呵呵。

一般人可能就把这个事当成个笑话了,不过,教授就是教授,它还认真的研究了一下为什么会这样。

首先,这个不是Amazon的订价的问题,这是Amazon的第三方商户平台两个商户报价,一个商户叫profnath,另一个商户叫bordeebook。我们的生物学教授观察这两个商户的书价了几天,看到了下面的结果:

从上面的表中,我们可以看到,profnath商户的价格总是bordeebook的99.83%,而bordeebook的总是比profnath的高27.059%,很明显,这两个商户用的是程序在自动定价——“自动竞价”。

  • profnath商户想把书买出去,所以,其订价要比最高价要低一些(99.83%),这个很容易理解。
  • bordeebook商户为什么要比最高价要高1.27倍呢?合理的解释是,bordeebook并没有这本书,这个商户只是想用更多的选品来吸引买家,这样可以让人觉得他和竞争对手有一样多的选品。所以,他要把价订得高一点,这样就算是被人下单,他可以从别人手里把书买过来,然后再卖给卖家。27%的空间,够他赚了。

因为两个商户订的比例不一样,所以,这两个商户的自动订价系统就成了相互涨价的程序——profnath以差0.17%差价跟上,而bordeebook以27%的幅度甩开,profnth再跟上,bordeebook再甩开……。于是最后的价格就到了$23,698,655.93美金。呵呵。

下面,我说说我的收获——

  • 能力:我非常欣赏这位生物学教授的求甚解的态度,这和Linus要求其团队成员的能力如出一辙。赞一个!
  • 商业:从这两个商户的行为看到了一种相反的商业技巧。profnath 和 bordeebook  都是聪明的商家。
  • 电商:自动定价系统可能会成为未来电子商务的一个重要的方向。电子商务还有很多东西可以做啊。
  • 程序:程序设计中需要加上边界条件,最高值和最低值(当然,我能理解为什么这两个商户没有回,因为不同的商品价格差得太大,也许他们也在卖一些几百万的商品)。

最后,这本书的网址在这里《The Making of a Fly: The Genetics of Animal Design》,你可以看到价格又在攀升了,昨天我看的是200多美,我写这篇文章此时的价格是近1000美金了。呵呵。

(全文完)

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Linux 2.6.39-rc3的一个插曲 https://coolshell.cn/articles/4576.html https://coolshell.cn/articles/4576.html#comments Wed, 27 Apr 2011 00:39:26 +0000 http://coolshell.cn/?p=4576 2011年4月12日,Linux 2.6.39-rc3发布了,Linus Torvalds写了一个发布邮件,其中包含了一个长长的为这个版本做过贡献的人员名单,这...

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2011年4月12日,Linux 2.6.39-rc3发布了,Linus Torvalds写了一个发布邮件,其中包含了一个长长的为这个版本做过贡献的人员名单,这个名单中有很多看上去应该是中国人的名字,我挺为他们感到骄傲的(不知道你是否还记得以前本站的”Linux是由谁写的“)。

不过,没过一会,发现了一个bug,经过大家的调查(2.6.38版没有发现这个问题),很快,找到了原因,是因为一个内存地址的问题,一个叫Yinghai Lu的人(看其名字应该是中国人,其邮件是@kernel.org)找到了原因—— radeon card使用了一个不正确的内存地址[0xa0000000 – 0xc000000]。Joerg Roedel跟贴说,这个地址超出了4GB的内存,然后他和Alex Deucher聊了一会,觉得不应该是这个问题,因为这个地址应该是GPU的,而不是系统内存的。

好像,Yinghai Lu没有理会他们说的不应该是这个问题,给出了个fix

diff --git a/arch/x86/kernel/aperture_64.c b/arch/x86/kernel/aperture_64.c
index 86d1ad4..3b6a9d5 100644
--- a/arch/x86/kernel/aperture_64.c
+++ b/arch/x86/kernel/aperture_64.c
@@ -83,7 +83,7 @@ static u32 __init allocate_aperture(void)
 	 * so don't use 512M below as gart iommu, leave the space for kernel
 	 * code for safe
 	 */
-	addr = memblock_find_in_range(0, 1ULL<<32, aper_size, 512ULL<<20);
+	addr = memblock_find_in_range(0, 1ULL<<32, aper_size, 512ULL<<21);
  	if (addr == MEMBLOCK_ERROR || addr + aper_size > 0xffffffff) {
 		printk(KERN_ERR
 			"Cannot allocate aperture memory hole (%lx,%uK)\n",

看到这个fix,Linus Torvalds不高兴了,他回贴问道:

  • 为什么全都是Magic Numbers?
  • 为什么0x80000000就那么特殊?
  • 为什么我们这样改就行?

还说了这样一句话——

This kind of “I broke things, so now I will jiggle things randomly until they unbreak” is not acceptable. 这种“我把事搞砸了,就随意地调整直到事情又工作”的方式是不可接受的。

还说,这里即没有说明为什么我们fix在了正确的地方(也没有解释那些Magic Number是什么),也没有回滚那个有问题的patch。还说——

Don’t just make random changes. There really are only two acceptable models of development: “think and analyze” or “years and years of testing on thousands of machines”. Those two really do work.

不要乱改。那里只有两个可行的开发模式:“思考和分析” 或是 “数年数年地不断地在几千台机器上测试”。这两个方式才是真正可行的。

当然,Yinghai Lu对其做了解释,说我们的确调查过了,老的代码用的内存地址是0x80000000,新的则是用0xa0000000,而0xa0000000不工作。这又引发了 Linus Torvalds 的不满的回贴。Linus说——

Yinghai, we have had this discussion before, and dammit, you need to understand the difference between “understanding the problem” and “put in random values until it works on one machine”.

Yinghai,我们以前谈过这个事,该死的,你真的需要明白“理解一个错误”和“设一个随意的值直到其正常工作”的区别。

There was absolutely _zero_ analysis done. You do not actually understand WHY the numbers matter. You just look at two random numbers, and one works, the other does not. That’s not “analyzing”. That’s just “random number games”.

这里就根本没有分析。你没有直正的明白为什么这些数字能行。你只看了两个随机的数,一个能行,另一个不行。这不是“分析”,这叫“随机数游戏”。

If you cannot see and understand the difference between an actual analytical solution where you _understand_ what the code is doing and  why, and “random numbers that happen to work on one machine”, I don’t know what to tell you.

一个解决方案真正经过分析了那段代码干什么的为什么的,另一个是“随机数字可以让其在一台机器上运转”,如果你不能看到和理解他们之间的不同,那我不知道要和你说什么了。

然后,Linus Torvalds进行了谆谆教导——(相当的受用啊)

Let me repeat my point one more time.

让我再一次重复一下我的观点

You have TWO choices. Not more, not less:

你有两个选择,不多也不少:

– choice #1: go back to the old allocation model. It’s tested. It doesn’t regress. Admittedly we may not know exactly _why_ it works, and it might not work on all machines, but it doesn’t cause regressions (ie the machines it doesn’t work on it _never_ worked on).

– 选择一:回滚到老的分配模式。那是测试过的。它过了回归测试。诚然,我们也许不知道为什么那样能行,并且,即使是那样也不一定能在所有的机器上工作,但是其没有让回归测试有问题(这个代码永不可能在不能运行的系统上运行)

And this doesn’t mean “old value for that _one_ machine”. It means “old value for _every_ machine”. So it means we revert the whole bottom-down thing entirely. Not just “change one random number so that the totally different allocation pattern happens to give the same result on one particular machine”.

这并不代表“老的值只能在一台机器上工作”。这代表“老的值可以工作在每一台机器上”。所以,我们需要回滚整个代码改动。而不只是“为了一个特别的机器去修改一个和以前完全不一样的随机数”。

– Choice #2: understand exactly _what_ goes wrong, and fix it analytically (ie by _understanding_ the problem, and being able to solve it exactly, and in a way you can argue about without having to resort to “magic happens”).

– 选择二:真正搞清楚为什么会错,并且有分析地修改他(理解问题才能真正解决之,并且,只有没有“魔法发生”的时候你才可以来争论)

Now, the whole analytic approach (aka “computer sciency” approach), where you can actually think about the problem without having any pesky “reality” impact the solution is obviously the one we tend to prefer. Sadly, it’s seldom the one we can use in reality when it comes to things like resource allocation, since we end up starting off with often buggy approximations of what the actual hardware is all about (ie broken firmware tables).

现在,整个分析方法(亦称作“计算机科学”的方法)应该是你可以在没有在外界干扰下真正思考这个问题而得到的解决方案,这很明显是我们推崇的。只有在极罕见地情况下我们可以在有外界干扰下分析这种资源分配的事,因为我们只有了解倒底是什么样的硬件,我们才能最终远离bug(如:错误的固件表)

So I’d love to know exactly why one random number works, and why another one doesn’t. But as long as we do _not_ know the “Why” of it, we will have to revert.

所以,我希望你能知道为什么一个随机数能行,而另一个不行。只要我们不知道,那么我们就不得和回滚整个改动。

It really is that simple. It’s _always_ that simple.

这真的是很简单,而且这一直是那么简单。

So the numbers shouldn’t be “magic”, they should have real explanations. And in the absense of real explanation, the model that works is “this is what we’ve always done”. Including, very much, the whole allocation order. Not just one random number on one random machine.

所以,那些数不应该是“magic”的,他们应该有真正的说明。在有真正的说明的情况下,我们的开发模式才会工作。其包括了整个分配顺序。不只是那个在任意机器上的随机数。

Linus

后面的事不用说了。我没有想到Linux 内核组会有像Yinghai这样工作的方式,毕竟这是一个黑客级的开发团队。我个人对这个乱写代码的人执零容忍的态度,不管你干过什么,不管你哪里毕业的,不管你简历怎么样,不求甚解随意写代码的人我无法接受。我不知道Yinghai Lu会怎么样想,他/她会像我在“程序员那些悲催的事儿”中谈我经历那样知耻而后勇吗?能得到Linus的教导真是一件很不错的事。虽然,Linus教导的这些东西,都应该是程序员最最最基本的技能。fix bug一定要fix在root cause上啊了解一个问题,不但要知其然,还要知其所以然啊,这都是老生长谈了。本站有很多提高程序员能力的文章,比如,这篇这篇,还有这篇

各位朋友,我真心希望你能从这个小插曲中明白点什么。

—– 更新2011/04/27—–

从本贴的回复中可以看到有朋友说如果时间紧,没有办法只能在不求甚解的地去fix bug,因为老板催。我认为这是老板的“急功近利”的问题。我想和大家说一下,你得想清楚你属于下面那种人:

  1. 你的老板给你压力,让你不得不乱fix,
  2. 你认同只要时间紧bug是可以乱fix的。

如果你属于1),那我觉得还情由可原,这是管理问题。但这不能成为你对乱fix bug的理由。一般这种问题怎么解决:首先,给一个hot fix去救火,然后,有时间去调查root cause,最后经过分析和测试,给出一个final 的 offical fix。这就是应急的做法,根本不存在什么可以乱fix bug的做法。

如果你属于2),那么我只能“过激”地说你没有成为程序员的资质!

另外,快速地fix bug,并不等于,不求甚解的fix bug。大家不要把这两件事等同。

 

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一些软件设计的原则 https://coolshell.cn/articles/4535.html https://coolshell.cn/articles/4535.html#comments Mon, 25 Apr 2011 00:24:18 +0000 http://coolshell.cn/?p=4535 以前本站向大家介绍过一些软件开发的原则,比如优质代码的十诫和Unix传奇(下篇)中所以说的UNIX的设计原则。相信大家从中能够从中学了解到一些设计原理方面的知识...

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以前本站向大家介绍过一些软件开发的原则,比如优质代码的十诫Unix传奇(下篇)中所以说的UNIX的设计原则。相信大家从中能够从中学了解到一些设计原理方面的知识,正如我在《再谈“我是怎么招聘程序”》中所说的,一个好的程序员通常由其操作技能、知识水平,经验层力和能力四个方面组成。在这里想和大家说说设计中的一些原则,我认为这些东西属于长期经验总结出来的知识。这些原则,每一个程序员都应该了解。但是请不要教条主义,在使用的时候还是要多多考虑实际情况。其实,下面这些原则,不单单只是软件开发,可以推广到其它生产活动中,甚至我们的生活中

Don’t Repeat Yourself (DRY)

DRY 是一个最简单的法则,也是最容易被理解的。但它也可能是最难被应用的(因为要做到这样,我们需要在泛型设计上做相当的努力,这并不是一件容易的事)。它意味着,当我们在两个或多个地方的时候发现一些相似的代码的时候,我们需要把他们的共性抽象出来形一个唯一的新方法,并且改变现有的地方的代码让他们以一些合适的参数调用这个新的方法。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/Don%27t_repeat_yourself

Keep It Simple, Stupid (KISS)

KISS原则在设计上可能最被推崇的,在家装设计,界面设计 ,操作设计上,复杂的东西越来越被众人所BS了,而简单的东西越来越被人所认可,比如这些UI的设计和我们中国网页(尤其是新浪的网页)者是负面的例子。“宜家”(IKEA)简约、效率的家居设计、生产思路;“微软”(Microsoft)“所见即所得”的理念;“谷歌”(Google)简约、直接的商业风格,无一例外的遵循了“kiss”原则,也正是“kiss”原则,成就了这些看似神奇的商业经典。而苹果公司的iPhone/iPad将这个原则实践到了极至。

把一个事情搞复杂是一件简单的事,但要把一个复杂的事变简单,这是一件复杂的事。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/KISS_principle

Program to an interface, not an implementation

这是设计模式中最根本的哲学,注重接口,而不是实现,依赖接口,而不是实现。接口是抽象是稳定的,实现则是多种多样的。以后面我们会面向对象的SOLID原则中会提到我们的依赖倒置原则,就是这个原则的的另一种样子。还有一条原则叫 Composition over inheritance(喜欢组合而不是继承),这两条是那23个经典设计模式中的设计原则。

Command-Query Separation (CQS)  – 命令-查询分离原则

  • 查询:当一个方法返回一个值来回应一个问题的时候,它就具有查询的性质;
  • 命令:当一个方法要改变对象的状态的时候,它就具有命令的性质;

通常,一个方法可能是纯的Command模式或者是纯的Query模式,或者是两者的混合体。在设计接口时,如果可能,应该尽量使接口单一化,保证方法的行为严格的是命令或者是查询,这样查询方法不会改变对象的状态,没有副作用,而会改变对象的状态的方法不可能有返回值。也就是说:如果我们要问一个问题,那么就不应该影响到它的答案。实际应用,要视具体情况而定,语义的清晰性和使用的简单性之间需要权衡。将Command和Query功能合并入一个方法,方便了客户的使用,但是,降低了清晰性,而且,可能不便于基于断言的程序设计并且需要一个变量来保存查询结果。

在系统设计中,很多系统也是以这样原则设计的,查询的功能和命令功能的系统分离,这样有则于系统性能,也有利于系统的安全性。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/Command-query_separation

You Ain’t Gonna Need It (YAGNI)

这个原则简而言之为——只考虑和设计必须的功能,避免过度设计。只实现目前需要的功能,在以后您需要更多功能时,可以再进行添加。

  • 如无必要,勿增复杂性。
  • 软件开发先是一场沟通博弈。

以前本站有一篇关于过度重构的文章,这个示例就是这个原则的反例。而,WebSphere的设计者就表示过他过度设计了这个产品。我们的程序员或是架构师在设计系统的时候,会考虑很多扩展性的东西,导致在架构与设计方面使用了大量折衷,最后导致项目失败。这是个令人感到讽刺的教训,因为本来希望尽可能延长项目的生命周期,结果反而缩短了生命周期。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/You_Ain%27t_Gonna_Need_It

Law of Demeter – 迪米特法则

迪米特法则(Law of Demeter),又称“最少知识原则”(Principle of Least Knowledge),其来源于1987年荷兰大学的一个叫做Demeter的项目。Craig Larman把Law of Demeter又称作“不要和陌生人说话”。在《程序员修炼之道》中讲LoD的那一章叫作“解耦合与迪米特法则”。关于迪米特法则有一些很形象的比喻:

  • 如果你想让你的狗跑的话,你会对狗狗说还是对四条狗腿说?
  • 如果你去店里买东西,你会把钱交给店员,还是会把钱包交给店员让他自己拿?

和狗的四肢说话?让店员自己从钱包里拿钱?这听起来有点荒唐,不过在我们的代码里这几乎是见怪不怪的事情了。

对于LoD,正式的表述如下:

对于对象 ‘O’ 中一个方法’M’,M应该只能够访问以下对象中的方法:

  1. 对象O;
  2. 与O直接相关的Component Object;
  3. 由方法M创建或者实例化的对象;
  4. 作为方法M的参数的对象。

在《Clean Code》一书中,有一段Apache framework中的一段违反了LoD的代码:

final String outputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();

这么长的一串对其它对象的细节,以及细节的细节,细节的细节的细节……的调用,增加了耦合,使得代码结构复杂、僵化,难以扩展和维护。

在《重构》一书中的代码的环味道中有一种叫做“Feature Envy”(依恋情结),形象的描述了一种违反了LoC的情况。Feature Envy就是说一个对象对其它对象的内容更有兴趣,也就是说老是羡慕别的对象的成员、结构或者功能,大老远的调用人家的东西。这样的结构显然是不合理的。我们的程序应该写得比较“害羞”。不能像前面例子中的那个不把自己当外人的店员一样,拿过客人的钱包自己把钱拿出来。“害羞”的程序只和自己最近的朋友交谈。这种情况下应该调整程序的结构,让那个对象自己拥有它羡慕的feature,或者使用合理的设计模式(例如Facade和Mediator)。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/Principle_of_Least_Knowledge

面向对象的S.O.L.I.D 原则

一般来说这是面向对象的五大设计原则,但是,我觉得这些原则可适用于所有的软件开发。

Single Responsibility Principle (SRP) – 职责单一原则

关于单一职责原则,其核心的思想是:一个类,只做一件事,并把这件事做好,其只有一个引起它变化的原因。单一职责原则可以看作是低耦合、高内聚在面向对象原则上的引申,将职责定义为引起变化的原因,以提高内聚性来减少引起变化的原因。职责过多,可能引起它变化的原因就越多,这将导致职责依赖,相互之间就产生影响,从而极大的损伤其内聚性和耦合度。单一职责,通常意味着单一的功能,因此不要为一个模块实现过多的功能点,以保证实体只有一个引起它变化的原因。

  • Unix/Linux是这一原则的完美体现者。各个程序都独立负责一个单一的事。
  • Windows是这一原则的反面示例。几乎所有的程序都交织耦合在一起。

Open/Closed Principle (OCP) – 开闭原则

关于开发封闭原则,其核心的思想是:模块是可扩展的,而不可修改的。也就是说,对扩展是开放的,而对修改是封闭的

  • 对扩展开放,意味着有新的需求或变化时,可以对现有代码进行扩展,以适应新的情况。
  • 对修改封闭,意味着类一旦设计完成,就可以独立完成其工作,而不要对类进行任何修改。

对于面向对象来说,需要你依赖抽象,而不是实现,23个经典设计模式中的“策略模式”就是这个实现。对于非面向对象编程,一些API需要你传入一个你可以扩展的函数,比如我们的C 语言的qsort()允许你提供一个“比较器”,STL中的容器类的内存分配,ACE中的多线程的各种锁。对于软件方面,浏览器的各种插件属于这个原则的实践。

Liskov substitution principle (LSP) – 里氏代换原则

软件工程大师Robert C. Martin把里氏代换原则最终简化为一句话:“Subtypes must be substitutable for their base types”。也就是,子类必须能够替换成它们的基类。即:子类应该可以替换任何基类能够出现的地方,并且经过替换以后,代码还能正常工作。另外,不应该在代码中出现if/else之类对子类类型进行判断的条件。里氏替换原则LSP是使代码符合开闭原则的一个重要保证。正是由于子类型的可替换性才使得父类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展。

这么说来,似乎有点教条化,我非常建议大家看看这个原则个两个最经典的案例——“正方形不是长方形”和“鸵鸟不是鸟”。通过这两个案例,你会明白《墨子 小取》中说的 ——“娣,美人也,爱娣,非爱美人也….盗,人也;恶盗,非恶人也。”——妹妹虽然是美人,但喜欢妹妹并不代表喜欢美人。盗贼是人,但讨厌盗贼也并不代表就讨厌人类。这个原则让你考虑的不是语义上对象的间的关系,而是实际需求的环境

在很多情况下,在设计初期我们类之间的关系不是很明确,LSP则给了我们一个判断和设计类之间关系的基准:需不需要继承,以及怎样设计继承关系。

Interface Segregation Principle (ISP) – 接口隔离原则

接口隔离原则意思是把功能实现在接口中,而不是类中,使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。

举个例子,我们对电脑有不同的使用方式,比如:写作,通讯,看电影,打游戏,上网,编程,计算,数据等,如果我们把这些功能都声明在电脑的抽类里面,那么,我们的上网本,PC机,服务器,笔记本的实现类都要实现所有的这些接口,这就显得太复杂了。所以,我们可以把其这些功能接口隔离开来,比如:工作学习接口,编程开发接口,上网娱乐接口,计算和数据服务接口,这样,我们的不同功能的电脑就可以有所选择地继承这些接口。

这个原则可以提升我们“搭积木式”的软件开发。对于设计来说,Java中的各种Event Listener和Adapter,对于软件开发来说,不同的用户权限有不同的功能,不同的版本有不同的功能,都是这个原则的应用。

Dependency Inversion Principle (DIP) – 依赖倒置原则

高层模块不应该依赖于低层模块的实现,而是依赖于高层抽象。

举个例子,墙面的开关不应该依赖于电灯的开关实现,而是应该依赖于一个抽象的开关的标准接口,这样,当我们扩展程序的时候,我们的开关同样可以控制其它不同的灯,甚至不同的电器。也就是说,电灯和其它电器继承并实现我们的标准开关接口,而我们的开关产商就可不需要关于其要控制什么样的设备,只需要关心那个标准的开关标准。这就是依赖倒置原则。

这就好像浏览器并不依赖于后面的web服务器,其只依赖于HTTP协议。这个原则实在是太重要了,社会的分工化,标准化都是这个设计原则的体现。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/Solid_(object-oriented_design)

Common Closure Principle(CCP)– 共同封闭原则

一个包中所有的类应该对同一种类型的变化关闭。一个变化影响一个包,便影响了包中所有的类。一个更简短的说法是:一起修改的类,应该组合在一起(同一个包里)。如果必须修改应用程序里的代码,我们希望所有的修改都发生在一个包里(修改关闭),而不是遍布在很多包里。CCP原则就是把因为某个同样的原因而需要修改的所有类组合进一个包里。如果2个类从物理上或者从概念上联系得非常紧密,它们通常一起发生改变,那么它们应该属于同一个包。

CCP延伸了开闭原则(OCP)的“关闭”概念,当因为某个原因需要修改时,把需要修改的范围限制在一个最小范围内的包里。

参考http://c2.com/cgi/wiki?CommonClosurePrinciple

Common Reuse Principle (CRP) – 共同重用原则

包的所有类被一起重用。如果你重用了其中的一个类,就重用全部。换个说法是,没有被一起重用的类不应该被组合在一起。CRP原则帮助我们决定哪些类应该被放到同一个包里。依赖一个包就是依赖这个包所包含的一切。当一个包发生了改变,并发布新的版本,使用这个包的所有用户都必须在新的包环境下验证他们的工作,即使被他们使用的部分没有发生任何改变。因为如果包中包含有未被使用的类,即使用户不关心该类是否改变,但用户还是不得不升级该包并对原来的功能加以重新测试。

CCP则让系统的维护者受益。CCP让包尽可能大(CCP原则加入功能相关的类),CRP则让包尽可能小(CRP原则剔除不使用的类)。它们的出发点不一样,但不相互冲突。

参考http://c2.com/cgi/wiki?CommonReusePrinciple

Hollywood Principle – 好莱坞原则

好莱坞原则就是一句话——“don’t call us, we’ll call you.”。意思是,好莱坞的经纪人们不希望你去联系他们,而是他们会在需要的时候来联系你。也就是说,所有的组件都是被动的,所有的组件初始化和调用都由容器负责。组件处在一个容器当中,由容器负责管理。

简单的来讲,就是由容器控制程序之间的关系,而非传统实现中,由程序代码直接操控。这也就是所谓“控制反转”的概念所在:

  1. 不创建对象,而是描述创建对象的方式。
  2. 在代码中,对象与服务没有直接联系,而是容器负责将这些联系在一起。

控制权由应用代码中转到了外部容器,控制权的转移,是所谓反转。

好莱坞原则就是IoC(Inversion of Control)或DI(Dependency Injection )的基础原则。这个原则很像依赖倒置原则,依赖接口,而不是实例,但是这个原则要解决的是怎么把这个实例传入调用类中?你可能把其声明成成员,你可以通过构造函数,你可以通过函数参数。但是 IoC可以让你通过配置文件,一个由Service Container 读取的配置文件来产生实际配置的类。但是程序也有可能变得不易读了,程序的性能也有可能还会下降。

参考

High Cohesion & Low/Loose coupling & – 高内聚, 低耦合

这个原则是UNIX操作系统设计的经典原则,把模块间的耦合降到最低,而努力让一个模块做到精益求精。

  • 内聚:一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度
  • 耦合:一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量

内聚意味着重用和独立,耦合意味着多米诺效应牵一发动全身。

参考

Convention over Configuration(CoC)– 惯例优于配置原则

简单点说,就是将一些公认的配置方式和信息作为内部缺省的规则来使用。例如,Hibernate的映射文件,如果约定字段名和类属性一致的话,基本上就可以不要这个配置文件了。你的应用只需要指定不convention的信息即可,从而减少了大量convention而又不得不花时间和精力啰里啰嗦的东东。配置文件很多时候相当的影响开发效率。

Rails 中很少有配置文件(但不是没有,数据库连接就是一个配置文件),Rails 的fans号称期开发效率是 java 开发的 10 倍,估计就是这个原因。Maven也使用了CoC原则,当你执行mvn -compile命令的时候,不需要指源文件放在什么地方,而编译以后的class文件放置在什么地方也没有指定,这就是CoC原则。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/Convention_over_Configuration

Separation of Concerns (SoC) – 关注点分离

SoC 是计算机科学中最重要的努力目标之一。这个原则,就是在软件开发中,通过各种手段,将问题的各个关注点分开。如果一个问题能分解为独立且较小的问题,就是相对较易解决的。问题太过于复杂,要解决问题需要关注的点太多,而程序员的能力是有限的,不能同时关注于问题的各个方面。正如程序员的记忆力相对于计算机知识来说那么有限一样,程序员解决问题的能力相对于要解决的问题的复杂性也是一样的非常有限。在我们分析问题的时候,如果我们把所有的东西混在一起讨论,那么就只会有一个结果——乱。

我记得在上一家公司有一个项目,讨论就讨论了1年多,项目本来不复杂,但是没有使用SoC,全部的东西混为一谈,再加上一堆程序员注入了各种不同的观点和想法,整个项目一下子就失控了。最后,本来一个1年的项目做了3年。

实现关注点分离的方法主要有两种,一种是标准化,另一种是抽象与包装。标准化就是制定一套标准,让使用者都遵守它,将人们的行为统一起来,这样使用标准的人就不用担心别人会有很多种不同的实现,使自己的程序不能和别人的配合。Java EE就是一个标准的大集合。每个开发者只需要关注于标准本身和他所在做的事情就行了。就像是开发镙丝钉的人只专注于开发镙丝钉就行了,而不用关注镙帽是怎么生产的,反正镙帽和镙丝钉按标来就一定能合得上。不断地把程序的某些部分抽像差包装起来,也是实现关注点分离的好方法。一旦一个函数被抽像出来并实现了,那么使用函数的人就不用关心这个函数是如何实现的,同样的,一旦一个类被抽像并实现了,类的使用者也不用再关注于这个类的内部是如何实现的。诸如组件,分层,面向服务,等等这些概念都是在不同的层次上做抽像和包装,以使得使用者不用关心它的内部实现细节。

说白了还是“高内聚,低耦合”。

参考http://sulong.me/archives/99

Design by Contract (DbC) – 契约式设计

DbC的核心思想是对软件系统中的元素之间相互合作以及“责任”与“义务”的比喻。这种比喻从商业活动中“客户”与“供应商”达成“契约”而得来。例如:

  • 供应商必须提供某种产品(责任),并且他有权期望客户已经付款(权利)。
  • 客户必须付款(责任),并且有权得到产品(权利)。
  • 契约双方必须履行那些对所有契约都有效的责任,如法律和规定等。

同样的,如果在程序设计中一个模块提供了某种功能,那么它要:

  • 期望所有调用它的客户模块都保证一定的进入条件:这就是模块的先验条件(客户的义务和供应商的权利,这样它就不用去处理不满足先验条件的情况)。
  • 保证退出时给出特定的属性:这就是模块的后验条件——(供应商的义务,显然也是客户的权利)。
  • 在进入时假定,并在退出时保持一些特定的属性:不变式。

契约就是这些权利和义务的正式形式。我们可以用“三个问题”来总结DbC,并且作为设计者要经常问:

  • 它期望的是什么?
  • 它要保证的是什么?
  • 它要保持的是什么?

根据Bertrand Meyer氏提出的DBC概念的描述,对于类的一个方法,都有一个前提条件以及一个后续条件,前提条件说明方法接受什么样的参数数据等,只有前提条件得到满足时,这个方法才能被调用;同时后续条件用来说明这个方法完成时的状态,如果一个方法的执行会导致这个方法的后续条件不成立,那么这个方法也不应该正常返回。

现在把前提条件以及后续条件应用到继承子类中,子类方法应该满足:

  1. 前提条件不强于基类.
  2. 后续条件不弱于基类.

换句话说,通过基类的接口调用一个对象时,用户只知道基类前提条件以及后续条件。因此继承类不得要求用户提供比基类方法要求的更强的前提条件,亦即,继承类方法必须接受任何基类方法能接受的任何条件(参数)。同样,继承类必须顺从基类的所有后续条件,亦即,继承类方法的行为和输出不得违反由基类建立起来的任何约束,不能让用户对继承类方法的输出感到困惑。

这样,我们就有了基于契约的LSP,基于契约的LSP是LSP的一种强化。

参考http://en.wikipedia.org/wiki/Design_by_contract

Acyclic Dependencies Principle (ADP) – 无环依赖原则

包之间的依赖结构必须是一个直接的无环图形,也就是说,在依赖结构中不允许出现环(循环依赖)。如果包的依赖形成了环状结构,怎么样打破这种循环依赖呢?有2种方法可以打破这种循环依赖关系:第一种方法是创建新的包,如果A、B、C形成环路依赖,那么把这些共同类抽出来放在一个新的包D里。这样就把C依赖A变成了C依赖D以及A依赖D,从而打破了循环依赖关系。第二种方法是使用DIP(依赖倒置原则)和ISP(接口分隔原则)设计原则。

无环依赖原则(ADP)为我们解决包之间的关系耦合问题。在设计模块时,不能有循环依赖。

参考http://c2.com/cgi/wiki?AcyclicDependenciesPrinciple

后记

上面这些原则可能有些学院派,也可能太为理论,我在这里说的也比较模糊和简单,这里只是给大家一个概貌,如果想要了解更多的东西,大家可以多google一下。

不过这些原则看上去都不难,但是要用好却并不那么容易。要能把这些原则用得好用得精,而不教条,我的经验如下:(我以为这是一个理论到应用的过程)

  1. 你可以先粗浅或是表面地知道这些原则。
  2. 但不要急着马上就使用。
  3. 在工作学习中观察和总结别人或自己的设计。
  4. 再回过头来了回顾一下这些原则,相信你会有一些自己的心得。
  5. 有适度地去实践一下。
  6. Goto第 3步。

我相信可能还会有其实一些原则,欢迎大家提供。

(全文完)

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打印质数的各种算法 https://coolshell.cn/articles/3738.html https://coolshell.cn/articles/3738.html#comments Mon, 28 Feb 2011 01:14:10 +0000 http://coolshell.cn/?p=3738 打印质数的算法应该是学习计算机编程的一个经典的问题,在这里想给大家展示一些方法,相信这些方法会对你的编程有一定的启发作用。请你注意几点, 实际应用和教学应用有很...

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打印质数的算法应该是学习计算机编程的一个经典的问题,在这里想给大家展示一些方法,相信这些方法会对你的编程有一定的启发作用。请你注意几点,

  • 实际应用和教学应用有很大的差别。
  • 最后的那个使用编译时而不是运行时的方法大家可以重点看看。

教科书的示例

首先,先给一个教科书的示例。下面这个示例应该是教科书(至少是我上大学时的教科学)中算法复杂度最好的例子了。其想法很简单,先写一个判断是否是质数的函数isPrime(),然后从1到n分别调用isPrime()函数来检查。检查是否是质数的算法是核心,其简单的使用从2到n的开根的数作为除数。这样的算法复杂度几乎是O(n*log(n)),看上去不错,但其实很不经济。

#include <iostream>
using namespace std;

bool isPrime(int nr)
{
    for (int d = 2; (d * d) < (nr + 1); ++d){
        if (!(nr % d)){
            return false;
        }
     }
    return true;
}

int main (int argc, char * const argv[])
{
    for (int i = 0; i < 50; ++i){
        if (isPrime(i)){
            cout << i << endl;
        }
    }
}

较好的算法

我们知道,我们的算法如果写成线性算法,也就是O(n),已经算是不错了,但是最好的是O(Log(n))的算法,这是一个对数级的算法,著名的二分取中(Binary Search)正是O(Log(n))的算法。通常来说,O(Log(n))的算法都是以排除法做为手段的。所以,找质数的算法完全可以采用排除法的方式。如下所示,这种算法的复杂度是O(n(log(logn)))。

示例:打印30以内的质数

一、初始化如下列表。

 2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

二、把第一个数(2)取出来,去掉所有可以被2整除的数。

 2  3     5     7     9    11    13    15    17    19    21    23    25    27    29

三、取第二个数(3),去掉所有可以被 3整除的数。

 2  3     5     7          11    13          17    19          23    25          29

四、取第三个数(5),因为4已经被去除了,再去掉所有可以被5整除的数。

 2  3     5     7          11    13          17    19          23                29

接下来的数是7,但是7的平方是49,其大于了30,所以我们可以停止计算了。剩下的数就是所有的质数了。

实际应用的算法

实际应用中,我们通常不会使用上述的两种算法,因为那是理论学院派的算法。实际中的算法是,我把质数事先就计算好,放在一个文件中,然后在程序启动时(注意是在启动时读这个文件,而不是运行时每调用一次就读一次文件),读取这个文件,然后打印出来就可以了。如果需要查找的化,二分查找或是hash表查找将会获得巨大的性能提升。当然,这样的方法对于空间来说比前面两个都要消耗得大,但是你可以有O(log(n))或是O(1)的时间复杂度。

所以,我想在这里提醒大家——实际和理论的的方法很不一样的,千万不要读书读成书呆子。在游戏编程的世界里,大量的数据都不是运行计算的,而都是写在文件中的。比如,一个火焰效果,一个人物跑动的动作,都是事先写在文件中的。

使用编译时而不是运行时

下面这个例子(本例参考于这里)你需要注意了,这是一个高级用法,使用模式来在编译时计算质数,而不是运行时。这种技术使用了C++编译器对模板的特化时的处理来生成自己相要的结果。这种方法在技术上是相当Cool的,但并不一定实用,这里只是想像大家展示这种用法。这是C++的最骨灰级的用法了。

请看下面的两个模板类,第一个模板以递归的方式检查是否是质数,第二个方法是递归的退出条件(当N=1时),对于模板的重载,请参看相关的C++书籍。

template<int N, int D = N - 1>
struct isPrime {
    enum {
        result = (N % D) && isPrime<N, D-1>::result
    };
};

template<int N>
struct isPrime<N, 1> {
    enum {
        result = true
    };
};

于是,通过这个模板,我们可以使用下面的代码来检查是否是质数:

if (isPrime<3>::result)
    cout << "Guess what: 3 is a prime!";

下一步,我们需要打出一个区间内的质数,所以,我们需要继续设计我们的print模板。

template<int N, bool ISPRIME>
struct printIfPrime {
    static inline void print() {}
};

template <int N>
struct printIfPrime<N, true> {
    static inline void print() {
        std::cout << N << endl;
    }
};

从上面的代码中,我们可以看到,我们的第一个实际是什么也没做,而第二个有输出,注意第二个的模板参数中有一个true,其意味着那个质数的判断。于是我们就可以给出下面的代码来尝试着打印出一段区间内的质数:(请不要编译!!因为那会让编译器进入无限循环中,原因是printPrimes会不停地调用自己永不停止)

template<int N, int MAX>
struct printPrimes {
    static inline void print()
    {
        printIfPrime<N, isPrime<N>::result>::print();
        printPrimes<N + 1, MAX>::print();
    }
};

为了避免这个问题,你需要再加一个模板类,如下所示。这样当N变成MAX的时候,递归就结束了。

template<int N>
struct printPrimes<N, N> {
    static inline void print() {
        printIfPrime<N, isPrime<N>::result>::print();
    }
};

最后,让我们来看看最终的调用:

int main (int argc, char * const argv[])
{
    printPrimes<2, 40>::print();
    return 0;
}

这个方法很NB,但是有两个问题:

  • 比较耗编译时间。
  • 不能在运行时输入MAX的值。

不过,相信这种玩法会启动你很多的编程思路。

当然,还有以前说过的那个——《检查素数的正则表达式

(全文完)

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代码重构的一个示例 https://coolshell.cn/articles/3005.html https://coolshell.cn/articles/3005.html#comments Sat, 25 Sep 2010 00:33:59 +0000 http://coolshell.cn/?p=3005 还记得以前和大家提到过的《各种流行的编程风格》吗?有一些人问我那些编程风格具体是什么样子的。下面是一个代码重构的实例,让我们看看那个流行的编程风格是实践是什么样...

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还记得以前和大家提到过的《各种流行的编程风格》吗?有一些人问我那些编程风格具体是什么样子的。下面是一个代码重构的实例,让我们看看那个流行的编程风格是实践是什么样的。下面的这个实践不是虚构,如有雷同,请对号入座。

首先,我们有一个表达式如下所示:

s = 7;

很明显,这个表达式的变量名太没意义了,很不利于程序的可读性,所以,我们需要取一个有意义的变量名:

slots = 7;

很好,不过,那个常量7是hard-code或是一个Magic number,而且,这常量没有名字也不利于代码的可读性啊。再改:

SEVEN = 7;
...
slots = SEVEN;

靠!上面,是这是哪门子的改法?(不过,我保证这是真实发生的),常量名也要有意义一点嘛,再改:

SLOTS_PER_WIDGET = 7;
...
slots = SLOTS_PER_WIDGET;

这还差不多,不过,名字可能会重名啊,最好放到一个类中:

import widgetConstants;
...
slots = widgetConstants.SLOTS_PER_WIDGET;

现在看起来好很多了,不过,即然面向对象了,我们当然要学会使用Design Pattern,比如Factory啊,或是Singleton啊什么的:

widgetModelFactory = WidgetModelFactory.getInstance();
widgetModel = widgetModelFactory.getWidgetModel() ;
slots = widgetModel.getSlotsPerWidget();

当然,要是考虑到整体的类结构,上面的那些还不够,下面是我们最终的重构代码:(欢迎来到真实的Java世界)

context = Context.getCurrentContext();
serviceDirectoryFactory = ServiceDirectoryFactory.getServiceDirectory(context);
serviceDirectory = serviceDirectoryFactory.getServiceDirectory(context);
serviceDescriptor = ServiceDescriptorFactory.getDescriptor("widgetModelFactory");
widgetModelFactoryServiceLocator = serviceDirectory.getServiceLocator(serviceDescriptor,context);
widgetModelFactory = (WidgetModelFactory)widgetModelFactoryServiceLocator.findService(context);
widgetModel = widgetModelFactory.getWidgetModel(context);

slots = widgetModel.getSlotsPerWidget();

这就是我们的面像对象的编程模式,记得N年前在面试那家著名的以鼓吹敏捷方法论的公司时,在用程序实现一个程序题的时候,他们对我的程序很不屑一顾,原因有两个,其一、我没有使用TDD写UT Case,其二、我的程序里没有设计模式。(我才知道,编程原来是为了测试和设计模式,而不是为了原来的需求),今天,仅以此文献给钟爱于那些流行编码风格的程序员们。

其实,这段代码也是如下而已罢了。

slots = thisWidget.getSlotCount();

(全文完)

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编程时间分配图 https://coolshell.cn/articles/2990.html https://coolshell.cn/articles/2990.html#comments Tue, 21 Sep 2010 00:19:49 +0000 http://coolshell.cn/?p=2990 下面是一个程序员coding的时间分配图,原图在这里。 思考会是一个很重要的过程,当然耽搁拖沓也有可能也是因为没有想好,抽烟/喝咖啡应该也是一种思考,吃点东西是...

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下面是一个程序员coding的时间分配图,原图在这里

编程时间分配图

思考会是一个很重要的过程,当然耽搁拖沓也有可能也是因为没有想好,抽烟/喝咖啡应该也是一种思考,吃点东西是为了让脑子转得更快一点,上网搜索一下灵感可以借鉴一下其它人的想法,抱怨写注释只是一个例子,更多的应该是抱怨加班或是公司的老板。

如果需要加上点什么的话,我觉得应该加点“重构”,“编译”,“调试”,当然,他们都可以算在coding里。不过,我觉得更应该还有:“开会”,“争吵/解释”,“打断”,这些比重也是很大的。

所以,下面是我个人认为比较实际的版本:

编程时间图(酷壳版)

你的编程时间分配图是怎么样的?

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代码优化概要 https://coolshell.cn/articles/2967.html https://coolshell.cn/articles/2967.html#comments Mon, 20 Sep 2010 00:22:31 +0000 http://coolshell.cn/?p=2967 本文译自Dr. Dobb’s Blogger的Walter Bright写的《Overlooked Essentials For Optimizin...

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本文译自Dr. Dobb’s Blogger的Walter Bright写的《Overlooked Essentials For Optimizing Code


我编写程序至今有35年了,我做了很多关于程序执行速度方面优化的工(一个示例),我也看过其它人做的优化。我发现有两个最基本的优化技术总是被人所忽略。 注意,这两个技术并不是避免时机不成熟的优化。并不是把冒泡排序变成快速排序(算法优化)。也不是语言或是编译器的优化。也不是把 i*4写成i<<2 的优化。 这两个技术是:

  1. 使用 一个profiler。
  2. 查看程序执行时的汇编码。

使用这两个技术的人将会成功地写出运行快的代码,不会使用这两个技术的人则不行。下面让我为你细细道来。

使用一个 Profiler

我们知道,程序运行时的90%的时间是用在了10%的代码上。我发现这并不准确。一次又一次地,我发现,几乎所有的程序会在1%的代码上花了99%的运行时间。但是,是哪个1%?一个好的Profiler可以告诉你这个答案。就算我们需要使用100个小时在这1%的代码上进行优化,也比使用100个小时在其它99%的代码上优化产生的效益要高得多得多。 问题是什么?人们不用profiler?不是。我工作过的一个地方使用了一个华丽而奢侈的Profiler,但是自从购买这个Profiler后,它的包装3年来还是那么的暂新。为什么人们不用?我真的不知道。有一次,我和我的同事去了一个负载过大的交易所,我同事坚持说他知道哪里是瓶颈,毕竟,他是一个很有经验的专家。最终,我把我的Profiler在他的项目上运行了一下,我们发现那个瓶颈完全在一个意想不到的地方。 就像是赛车一样。团队是赢在传感器和日志上,这些东西提供了所有的一切。你可以调整一下赛车手的裤子以让其在比赛过程中更舒服,但是这不会让你赢得比赛,也不会让你更有竞争力。如果你不知道你的速度上不去是因为引擎、排气装置、空体动力学、轮胎气压,或是赛车手,那么你将无法获胜。编程为什么会不同呢?只要没有测量,你就永远无法进步。 这个世界上有太多可以使用的Profiler了。随便找一个你就可以看到你的函数的调用层次,调用的次数,以前每条代码的时间分解表(甚至可以到汇编级)。我看过太多的程序员回避使用Profiler,而是把时间花在那些无用的,错误的方向上的“优化”,而被其竞争对手所羞辱。(译者陈皓注:使用Profiler时,重点需要关注:1)花时间多的函数以优化其算法,2)调用次数巨多的函数——如果一个函数每秒被调用300K次,你只需要优化出0.001毫秒,那也是相当大的优化。这就是作者所谓的1%的代码占用了99%的CPU时间)

查看汇编代码

几年前,我有一个同事,Mary Bailey,她在华盛顿大学教矫正代数(remedial algebra),有一次,她在黑板上写下: x + 3 = 5 然后问他的学生“求解x”,然后学生们不知道答案。于是她写下: __ + 3 = 5 然后,再问学生“填空”,所有的学生都可以回答了。未知数x就像是一个有魔法的字母让大家都在想“x意味着代数,而我没有学过代数,所以我就不知道这个怎么做”。 汇编程序就是编程世界的代数。如果某人问我“inline函数是否被编译器展开了?”或是问我“如果我写下i*4,编译器会把其优化为左移位操作吗?”。这个时候,我都会建议他们看看编译器的汇编码。这样的回答是不是很粗暴和无用?通常,在我这样回答了提问者后,提问都通常都会说,对不起,我不知道什么是汇编!甚至C++的专家都会这么回答。 汇编语言是最简单的编程语言了(就算是和C++相比也是这样的),如:

ADD ESI,x

就是(C风格的代码)

ESI += x;

而:

CALL foo

则是:

foo();

细节因为CPU的种类而不同,但这就是其如何工作的。有时候,我们甚至都不需要细节,只需要看看汇编码的长啥样,然后和源代码比一比,你就可以知道汇编代码很多很多了。 那么,这又如何帮助代码优化?举个例子,我几年前认识一个程序员认为他应该去发现一个新的更快的算法。他有一个benchmark来证明这个算法,并且其写了一篇非常漂亮的文章关于他的这个算法。但是,有人看了一下其原来算法以及新算法的汇编,发现了他的改进版本的算法允许其编译器把两个除法操作变成了一个。这和算法真的没有什么关系。我们知道除法操作是一个很昂贵的操作,并且在其算法中,这俩个除法操作还在一个内嵌循环中,所以,他的改进版的算法当然要快一些。但,只需要在原来的算法上做一点点小的改动——使用一个除法操作,那么其原来的算法将会和新的一样快。而他的新发现什么也不是。 下一个例子,一个D用户张贴了一个 benchmark 来显示 dmd (Digital Mars D 编译器)在整型算法上的很糟糕,而ldc (LLVM D 编译器) 就好很多了。对于这样的结果,其相当的有意见。我迅速地看了一下汇编,发现两个编译器编译出来相当的一致,并没有什么明显的东西要对2:1这么大的不同而负责。但是我们看到有一个对long型整数的除法,这个除法调用了运行库。而这个库成为消耗时间的杀手,其它所有的加减法都没有速度上的影响。出乎意料地,benchmark 和算法代码生成一点关系也没有,完全就是long型整数的除法的问题。这暴露了在dmd的运行库中的long型除法的实现很差。修正后就可以提高速度。所以,这和编译器没有什么关系,但是如果不看汇编,你将无法发现这一切。 查看汇编代码经常会给你一些意想不到的东西让你知道为什么程序的性能是那样。一些意想不到的函数调用,预料不到的自傲,以及不应该存在的东西,等等其实所有的一切。但也不需要成为一个汇编代码的黑客才能干的事。

结论

如果你觉得需要程序有更好的执行速度,那么,最基本的方法就是使用一个profiler和愿意去查看一下其汇编代码以找到程序的瓶颈。只有找到了程序的瓶颈,此时才是真正在思考如何去改进的时候,比如思考一个更好的算法,使用更快的语言优化,等等。 常规的做法是制胜法宝是挑选一个最佳的算法而不是进行微优化。虽然这种做法是无可异议的,但是有两件事情是学校没有教给你而需要你重点注意的。第一个也是最重要的,如果你优化的算法没没有参与到你程序性能中的算法,那么你优化他只是在浪费时间和精力,并且还转移了你的注意力让你错过了应该要去优化的部分。第二点,算法的性能总和处理的数据密切相关的,就算是冒泡排序有那么多的笑柄,但是如果其处理的数据基本是排好序的,只有其中几个数据是未排序的,那么冒泡排序也是所有排序算法里性能最好的。所以,担心没有使用好的算法而不去测量,只会浪费时间,无论是你的还是计算机的。 就好像赛车零件的订购速底是不会让你更靠进冠军(就算是你正确安装零件也不会),没有Profiler,你不会知道问题在哪里,不去看汇编,你可能知道问题所在,但你往往不知道为什么。 (全文完)

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