Помоги проекту - поделись книгой:
4. Одна голова хорошо, а две — лучше
Регулярно просматривайте код всей командой. Чем больше глаз — тем выше качество кода. Покажите ваш код другим и познакомьтесь с их кодом — это принесет пользу всем.
Регулярное рецензирование кода другими членами команды приносит свои плоды.
• Повышение качества кода при доброжелательной критике другими.
• Выявление ошибок, непереносимого кода (если это важно) и потенциальных проблем, связанных с масштабированием проекта.
• Улучшение качества дизайна и реализации путем обмена идеями.
• Быстрое обучение новых членов команды.
• Разработка общих принципов в команде.
• Повышение уровня меритократии[1], доверия, профессиональной гордости и сотрудничества в команде.
Во многих фирмах еще не столь популярны, как хотелось бы, вознаграждения за качество кода, а также какие-либо вложения времени или средств в его повышение. Надежд на кардинальное изменение ситуации мало, но все же изменения в этой области, пусть медленно, но происходят; в частности, это связано с вопросами надежности и безопасности программного обеспечения. Коллективное рецензирование кода помогает в решении этих вопросов, в дополнение к тому, что это отличный и к тому же бесплатный метод обучения сотрудников.
Даже если ваш работодатель не намерен заботиться о рецензировании кода, постарайтесь донести мысль о его необходимости до менеджеров (маленькая подсказка: покажите им эту книгу), и в любом случае организуйте такой обмен опытом. Затраченное на это время окупится сторицей. Сделайте рецензирование кода обязательной частью цикла разработки программного обеспечения в вашей команде.
Лучшие результаты дает оперативное рецензирование кода, разрабатываемого в настоящий момент. Для этого не требуется никакого формализма — достаточно простой электронной почты. При такой организации работы легче отслеживать ваши собственные действия и избегать дублирования.
Когда вы работаете с чужим кодом, зачастую удобно иметь под рукой список того, на что именно следует обращать внимание. Мы скромно предлагаем в качестве варианта такого списка оглавление данной книги.
Мы знаем, что читаем проповедь, но мы должны были сказать это вслух. Да, ваше эго может ненавидеть показывать свои исходные тексты для всеобщей критики, но поверьте, маленькому гениальному программисту внутри вас по душе рецензирование его кода, потому что в результате он сможет писать еще более талантливые программы.
Стиль проектирования
Дураки игнорируют сложности. Прагматики терпят их. Некоторые ухитряются их избегать. И только гении устраняют их.
Я также знал, но забыл афоризм Хоара о том, что преждевременная оптимизация — корень всех зол в программировании.
Очень сложно отделить стиль проектирования от стиля кодирования. Мы попытались поместить в очередном разделе те вопросы, которые обычно проявляются, когда вы начинаете писать реальный код.
В этом разделе внимание уделяется принципам и практическим вопросам, область применения которых больше, чем просто отдельный класс или функция. Классические примеры — баланс между простотой и ясностью (рекомендация 6), избежание преждевременной оптимизации (рекомендация 8) и пессимизации (рекомендация 9). Эти рекомендации применимы не только на уровне кодирования отдельной функции, но и к большим областям — проектированию классов и модулей или к решениям с далеко идущими последствиями по поводу архитектуры приложений. (Они применимы также для всех программистов. Если вы считаете иначе — еще раз прочтите приведенную выше цитату Кнута и даже заучите ее на память.)
Многие из прочих рекомендаций этого и следующего разделов имеют дело с управлением зависимостями — краеугольным камнем проектирования программного обеспечения и часто повторяющейся в данной книге темой. Остановитесь и задумайтесь над произвольной методикой проектирования программного обеспечения —
В этом разделе самой важной нам кажется рекомендация 6: "Главное — корректность, простота и ясность".
5. Один объект — одна задача
Концентрируйтесь одновременно только на одной проблеме. Каждый объект (переменная, класс, функция, пространство имен, модуль, библиотека) должны решать одну точно поставленную задачу. С ростом объектов, естественно, увеличивается область их ответственности, но они не должны отклоняться от своего предназначения.
Хорошая идея, будучи высказанной вслух, должна быть пояснена одним предложением. Аналогично, каждая сущность в программе должна иметь одно ясное предназначение.
Объект с разнородными предназначениями обычно несоразмерно трудно использовать, поскольку он представляет собой нечто большее, чем просто сумму решений, сложностей и ошибок составляющих его частей. Такой объект больше по размеру (зачастую без особых на то причин) и сложнее в применении и повторном использовании. Зачастую такие объекты имеют весьма убогий интерфейс для каждого из своих отдельных предназначений, поскольку частичное перекрытие разных областей функциональности приводит к невозможности четкой реализации в каждой из них.
Объекты с разнородными функциями обычно трудны для проектирования и реализации. "Множественная ответственность" зачастую приводит к тому, что количество возможных вариантов поведения и состояния объектов разрастается в соответствии с законами комбинаторики. Предпочтительнее использовать короткие функции с четко указанным единственным предназначением (см. также рекомендацию 39), маленькие классы, предназначенные для решения одной конкретной задачи, и компактные модули с четко очерченными границами.
Абстракции высокого уровня предпочтительно строить из меньших низкоуровневых абстракций. Избегайте объединения нескольких низкоуровневых абстракций в большой низкоуровневый конгломерат. Реализация сложного поведения из набора простых существенно легче решения обратной задачи.
realloc пользуется дурной славой плохо спроектированной функции. Она делает одновременно слишком много дел: выделяет память, если ей передано значение NULL, освобождает ее, если передан нулевой размер, перераспределяет ее на том же месте, если это возможно, или перемещает ее, если такое перераспределение невозможно. Это уже не просто расширение функциональности. Данная функция обычно рассматривается всеми как пример недальновидного, ошибочного проектирования.
std::basic_string служит таким же пользующимся дурной славой примером проектирования монолитного класса. В этот раздутый до неимоверных размеров класс добавлены все функции, о которых только можно было подумать. Этот класс пытается быть контейнером, что не совсем ему удается; в нем так и остается неразрешенным вопрос между применением итераторов и индексированием. Кроме того, в нем совершенно необоснованно дублируется множество стандартных алгоритмов. В то же время этот класс оставляет очень мало возможностей для расширения. (См. пример к рекомендации 44).
6. Главное — корректность, простота и ясность
Корректность лучше быстроты. Простота лучше сложности. Ясность лучше хитроумия. Безопасность лучше ненадежности (см. рекомендации 83 и 99).
Сложно преувеличить значение простоты проектирования и ясности кода. Люди, которые будут сопровождать ваш код, скажут вам только спасибо за то, что вы сделали ваш код понятным. Кстати, зачастую это будете вы сами — когда будете вспоминать, о чем это вы думали полгода назад и как же работает этот код, который вы тогда написали... Прислушайтесь к следующим словам.
Программа должна быть написана для человека, который будет ее читать, и только попутно — для машины, которая будет ее выполнять.
Пишите программы в первую очередь для людей, и только потом для машин.
Самые дешевые, быстрые и надежные компоненты вычислительной системы — те, которых в ней нет.
Эти отсутствующие компоненты также наиболее точны (они никогда не ошибаются), наиболее надежны (никогда не ломаются) и наиболее просты в разработке, документировании, тестировании и сопровождении. Важность простоты дизайна невозможно переоценить.
Многие из рекомендаций этой книги естественным образом приводят к легко изменяемому дизайну и коду, а ясность является наиболее желанным качеством для программы, которую легко сопровождать. То, что вы не в состоянии понять, вы не сможете уверенно и надежно переделать.
Вероятно, наиболее распространенным соперничеством в данной области является соперничество между ясностью кода и его оптимизацией (см. рекомендации 7, 8 и 9). Когда — не если — вы находитесь перед соблазном преждевременной оптимизации для повышения производительности и, таким образом, пессимизации для повышения ясности, — вспомните, что говорит рекомендация 8: гораздо проще сделать корректную программу быстрой, чем быструю — корректной. Избегайте "темных закутков" языка. Используйте простейшие из эффективных методов.
w+c; для того, чтобы добавить в окно w дочерний управляющий элемент с (см. рекомендацию 26).
7. Кодирование с учетом масштабируемости
Всегда помните о возможном росте данных. Подумайте об асимптотической сложности без преждевременной оптимизации. Алгоритмы, которые работают с пользовательскими данными, должны иметь предсказуемое и, желательно, не хуже, чем линейно зависящее от количества обрабатываемых данных время работы. Когда становится важной и необходимой оптимизация, в особенности из-за роста объемов данных, в первую очередь следует улучшать
Эта рекомендация иллюстрирует важную точку равновесия между рекомендациями 8 и 9 — не оптимизируйте преждевременно и не пессимизируйте преждевременно. Это делает данный материал трудным в написании, поскольку он может быть неверно истолкован как совет о "преждевременной оптимизации". Это не так.
Вот предпосылки для данной рекомендации. Память и дисковая емкость растут экспоненциально; например, с 1988 по 2004 год емкость дисков росла примерно на 112% в год (почти в 1900 раз за десятилетие). Очевидным следствием этого факта является то, что любой ваш сегодняшний код завтра может иметь дело с большими объемами данных —
Защита против такого будущего означает, что мы должны избежать встраивания в наши программы того, что станет западней при работе с большими файлами, большими базами данных, с большим количеством пикселей, большим количеством окон, процессов, битов, пересылаемых по каналам связи. Одним из важных факторов успеха такой защиты является то, что стандартная библиотека С++ обеспечивает гарантированную сложность операций и алгоритмов над контейнерами STL.
Здесь и надо искать точку равновесия. Очевидно, что неверно прибегать к преждевременной оптимизации путем использования менее понятных алгоритмов в ожидании больших объемов данных, которые могут никогда не материализоваться. Не менее очевидно и то, что неверно прибегать и к преждевременной пессимизации, закрывая глаза на сложность алгоритмов (О-сложность), а именно — стоимость вычислений как функцию от количества элементов данных, с которыми работает алгоритм.
Данный совет состоит из двух частей. Во-первых, даже до того, как станет известно, будут ли объемы данных достаточно велики, чтобы для конкретных вычислений возникла проблема, по умолчанию следует избегать использования алгоритмов, которые работают с пользовательскими данными (которые могут расти), но не способны к масштабированию, если только использование менее масштабируемого алгоритма не приводит к существенному повышению понятности и удобочитаемости кода (см. рекомендацию 6). Но все мы часто сталкиваемся с сюрпризами. Мы пишем десять фрагментов кода, думая, что они никогда не будут иметь дела с большими наборами данных. И это действительно оказывается так — в девяти случаях из десяти. В десятом случае мы сталкиваемся с проблемами производительности. Это не раз случалось с нами, и мы знаем, что это случалось (или случится) и с вами. Конечно, мы вносили исправления и передавали их потребителям, но лучше было бы избежать таких затруднений и выполнения лишней работы. Так что при прочих равных условиях (включая понятность и удобочитаемость) воспользуйтесь следующими советами.
•
•
• push_back или поиск в хэш-таблице (см. рекомендации 76 и 80). Неплохи алгоритмы со сложностью set/map и lower_bound или upper_bound с итераторами произвольного доступа (см. рекомендации 76, 85 и 86). Допустима линейная сложность Ovector::insert или for_each (см. рекомендации 76, 81 и 84).
•
•
Во-вторых, после того как замеры покажут, что оптимизация действительно нужна и важна, в особенности при росте данных, сконцентрируйте усилия на снижении
Итак, предпочтительно использовать линейные (или лучшие) алгоритмы там, где только это возможно. Избегайте, где можете, алгоритмов с более чем линейной сложностью, и уж тем более — экспоненциальных.
8. Не оптимизируйте преждевременно
Как гласит пословица, не подгоняйте скачущую лошадь. Преждевременная оптимизация непродуктивна и быстро входит в привычку. Первое правило оптимизации: не оптимизируйте. Второе правило оптимизации (только для экспертов): не оптимизируйте ни в коем случае. Семь раз отмерь, один раз оптимизируй.
В [Stroustrup00] §6 имеется замечательная цитата:
Преждевременная оптимизация — корень всех бед.
С другой стороны, мы не можем игнорировать эффективность.
Хоар и Кнут совершенно правы (см. рекомендацию 6 и эту). Но прав и Бентли (рекомендация 9).
Мы определяем преждевременную оптимизацию как усложнение дизайна или кода (что делает его менее удобочитаемым) во имя повышения производительности, когда усилия не оправдываются доказанной необходимостью повышения производительности (например, реальными измерениями и сравнением с поставленной целью). Зачастую такие усилия вообще не приводят к повышению производительности программы.
Всегда помните:
Гораздо, гораздо проще сделать корректную программу быстрой, чем быструю — корректной.
Поэтому по умолчанию не концентрируйтесь на том, чтобы сделать код быстрым, в первую очередь его надо сделать максимально понятным и удобочитаемым (рекомендация 6). Ясный код проще написать корректно, проще понять, проще переделать — и проще оптимизировать. Усложнения, включая оптимизацию, всегда можно внести позже — и только при необходимости.
Имеются две основные причины, почему преждевременная оптимизация зачастую не делает программу быстрее. Во-первых, общеизвестно, что программисты обычно плохо представляют, какой код будет быстрее или меньше по размеру, и где будет самое узкое место в разрабатываемом коде. В число таких программистов входят и авторы этой книги, и вы. Подумайте сами — современные компьютеры представляют собой исключительно сложные вычислительные модели, зачастую с несколькими работающими параллельно процессорами, глубокой иерархией кэширования, предсказанием ветвления, конвейеризацией и многим- многим другим. Компилятор, находящийся над всем этим аппаратным обеспечением, преобразует ваш исходный код в машинный, основываясь на собственном знании аппаратного обеспечения и его особенностей, с тем чтобы этот код в максимальной степени использовал все возможности аппаратного обеспечения. Над компилятором находитесь вы, с вашими представлениями о том, как должен работать тот или иной код. У вас практически нет шансов внести такую микрооптимизацию, которая в состоянии существенно повысить производительность генерируемого интеллектуальным компилятором кода. Итак, оптимизации должны предшествовать измерения, а измерениям должна предшествовать выработка целей оптимизации. Пока необходимость оптимизации не доказана — вашим приоритетом №1 должно быть написание кода для человека. (Если кто-то потребует от вас оптимизации кода —
Во-вторых, в современных программах все больше и больше операций, скорость работы которых ограничена не процессором, а, например, работой с памятью, диском или сетью, ожиданием ответа от Web-сервиса или базы данных. В лучшем случае оптимизация такого кода приведет к тому, что ваша программа будет быстрее ожидать. Это также означает, что программист зря тратит драгоценное время на улучшение того, что не требует улучшений, вместо того, чтобы заняться тем, что действительно требует его вмешательства.
Само собой разумеется, настанет день, когда вам действительно придется заняться оптимизацией вашего кода. Когда вы займетесь этим — начните с оптимизации алгоритмов (рекомендация 7) и попытайтесь инкапсулировать оптимизацию (например, в пределах функции или класса, см. рекомендации 5 и 11), четко указав в комментариях причину проводимой оптимизации и ссылку на использованный алгоритм.
Обычная ошибка новичка состоит в том, что когда он пишет новый код, то — с гордостью! — старается сделать его оптимальным ценой понятности. Чаще всего это приводит к милям "спагетти" (говоря проще — к "соплям" в программе), и даже корректно работающий код становится очень трудно читать и модифицировать (см. рекомендацию 6).
Передача параметров по ссылке (рекомендация 25), использование префиксной формы операторов ++ и -- (рекомендация 28) или подобных идиом, которые при работе должны естественным образом "стекать с кончиков ваших пальцев", преждевременной оптимизацией не являются. Это всего лишь устранение преждевременной пессимизации (рекомендация 9).
Когда вы пишете библиотеки, трудно предсказать, какие операции будут использоваться в критичном по отношению к производительности коде. Но даже автор библиотеки должен испытать свой код на производительность в разнообразных пользовательских приложениях перед тем, как усложнять свой код оптимизацией.
9. Не пессимизируйте преждевременно
То, что просто для вас, — просто и для кода. При прочих равных условиях, в особенности — сложности и удобочитаемости кода, ряд эффективных шаблонов проектирования и идиом кодирования должны естественным образом "стекать с кончиков ваших пальцев" и быть не сложнее в написании, чем их пессимизированные альтернативы. Это не преждевременная оптимизация, а избежание излишней пессимизации.
Поделиться книгой: