转-如何读懂源码（下）

阅读他人的程式码（ 4 ） -望文生义，进而推敲组件的作用先建立系统的架构性认识，然后透过名称及命名惯例，就可以推测出各组件的作用。例如：当AOL的Winamp尝试着初始化一个插件时，它会呼叫这个结构中的初始化函式，以便让每个插件程式有机会初始化自己。当AOL的Winamp打算结束自己或结束某个插件的执行时，便会呼叫退出函式。在阅读程式码的细节之前，我们应先试着捕捉系统的运作情境。在采取由上至下的方式时，系统性的架构是最顶端的层次，而系统的运作情境，则是在它之下的另一个层次。好的说明文件难求，拼凑故事的能力很重要 有些系统提供良善的说明文件，也许还利用UML的充分描述系统的运作情境。那么对于阅读者来说，从系统的分析及设计文件着手，便是快速了解系统运作情境的一个途径。但是，并不是每个软体专案都伴随着良好的系统文件，而许多极具价值的开放原始码专案，也时常不具备此类的文件。对此，阅读者必须尝试自行捕捉，并适度地记录捕捉到的运作情境。 我喜欢将系统的运作情境，比拟成系统会上演的故事情节。在阅读细节性质的程式码前，先知道系统究竟会发生那些故事，是必备的基本功课。你可以利用熟悉或者自己发明的表示工具，描述你所找到的情境。甚至可以只利用简单的列表，直接将它们列出。只要能够达到记录的目的，对程式码阅读来说，都能够提供帮助。或者，你也可以利用基于UML中的类别图，合作图，循序图之类的表示方法，做出更详细的描述。 当你能够列出系统可能会有的情境，表示你对系统所具备的功能，以及在各种情况下的反应，都具备概括性的认识。以此为基础，便可在任何需要的时候，钻进细节处深入了解。 探索架构的第一步─ ─找到程式的入口 在之前，我们在一个开发专案中，曾经需要将系统所得到的的MP3音讯档，放至iPod的这个极受欢迎的播放设备中。 虽然iPod的本身也可以做为可移动式的储存设备，但并不是单纯地将MP3播放档案放到中的iPod ，就可以让苹果的播放器认得这个档案，甚至能够加以播放。 这是因为苹果利用一个特殊的档案结构（ iTunes的数据库） ，记录播放器中可供播放的乐曲，播放清单以及乐曲资讯（例如专辑名称，乐曲长度，演唱者等） 。为了了解并且试着重复使用既有的程式码，我们找到了一个AOL的Winamp的iPod的外挂程式（插件） 。 AOL的Winamp是个人电脑上极受欢迎的播放软体，而我们找到的外挂程式，能让的软件直接显示连接至电脑的的iPod中的歌曲资讯，并且允许的软件直接播放。 我们追踪与阅读这个外挂程式的思路及步骤如下，首先，我们要先了解外挂程式的系统架构。很明显的，大概浏览过原始码后，我们注意到它依循着AOL的Winamp为插件程式所制定的规范，也就是说，它是实作成的Windows上的DLL的，并且透过一个叫做winampGetMediaLibraryPlugin的DLL的函式，提供一个名为winampMediaLibraryPlugin的结构。 当我们不清楚系统的架构究竟为何时，我们会试着探索，而第一步，便是找到程式的入口。如何找到呢？这会依程式的性质不同而有所差别。 对一个本身就是可独立执行的程式来说，我们会找启动程式的主要函式，例如对的C / C + +来说就是主要（ ） ，而对爪哇来说，便是静无效的main （ ） 。在找到入口后，再逐一追踪，摸索出系统的架构。 但有时，我们所欲阅读的程式码是类别库或函式库，它只是用来提供多个类别或函式供用户端程式（客户程序）使用，本身并不具单一入口，此类的程式码具有多重的入口─ ─每个允许用户端程式呼叫的函式或类别，都是它可能的入口。 例如，对AOL的Winamp的iPod的插件来说，它是一个动态链接库形式的函式库，所以当我们想了解它的架构时，必须要先找出它对外提供的函式，而对的Windows的DLL来说，对外提供的函式，皆会以dllexport这个关键字来修饰。所以，不论是利用grep按或gtags之类的工具，我们可以很快从原始码中，找到它只有一个DLL的函式（这对我们而言，真是一个好消息） ，而这个函式便是上述的winampGetMediaLibraryPlugin 。 系统多会采用相同的架构处理插件程式 如果经验不够的话，也许无法直接猜出这个函式的作用。 不过，如果你是个有经验的程式人，多半能从函式所回传的结构，猜出这个函式实际的用途。而事实上，当你已经知道它是一个插件程式时，就应该要明白，它可能采用的，就是许多系统都采用的相同架构处理插件程式。 当一个系统采用所谓插件形式的架构时，它通常不会知道它的插件究竟会怎么实作，实作什么功能。它只会规范插件程式需要满足某个特定介面。当系统初始化时，所有的插件都可以依循相同的方式，向系统注册，合法宣示自己的存在。 虽然系统并不确切知道插件会有什么行为展现，但是因为它制定了一个标准的介面，所以系统仍然可以预期每个插件能够处理的动作类型。这些动作具体上怎么执行，对系统来说并不重要。这也正是物件导向程式设计中的“多型”观念。 随着实务经验，归纳常见的架构模式 我想表达的重点，是当你“涉世越深”之后，所接触的架构越多，就越能触类旁通。只需要瞧上几眼，就能明白系统所用的架构，自然就能够直接联想到其中可能存在的角色，以及角色间的关系。 像上述的插件程式手法，时常可以在许多允许“外挂”程式码的系统中看到。所以，有经验的阅读者，多半能够立即反应，知道像这样的系统的软件，应该是让每个插件程式，都写成DLL的函式库。 而每个插件的DLL的函式库中，都必须提供winampGetMediaLibraryPlugin （ ）这个函式（如果你熟悉的Windows的程式设计，你会知道这是利用加载（ ）和GetProcAddress （ ）来达成的一种多型手法） 。如果你熟悉设计模式，你更会知道这是简单工厂方法这个设计模式的运用。 winampGetMediaLibraryPlugin （ ）所回传的winampMediaLibraryPlugin结构，正好就描述了每个AOL的Winamp插件的实作内容。 善用名称可加速了解 利用gtags这个工具，我们立即发现，这个插件它所定义的初始化，退出， PluginMessageProc这三个名称，都是函式名称。这暗示在多型的作用下，它们都是在某些时间点，会由AOL的Winamp核心本体呼叫的函式。 名称及命名惯例是很重要的。看到“初始化” ，我们会知道它的作用多半是进行初始化的动作，而“退出”大概就是结束时处理函式，而PluginMessageProc多半就是各种讯息的处理常式（过程通常是程序的简写，所以PluginMessageProc意指插件讯息程序）了。 “望文生义”很重要，我们看到函式的名称，就可以猜想到它所代表的作用，例如：当AOL的Winamp尝试着初始化一个插件时，它会呼叫这个结构中的初始化函式，以便让每个插件程式有机会初始化自己;当AOL的Winamp打算结束自己或结束某个插件的执行时，便会呼叫退出函式。当AOL的Winamp要和插件程式沟通时，它会发送各种不同的讯息至插件，而插件程式必须对此做出回应。 我们甚至不需要检视这几个函式的内容，就可以做出推测，而这样的假设，事实上也是正确的。阅读他人的程式码（ 5 ） -找到程式入口，再由上而下抽丝剥茧根据需要决定展开的层数，或展开特定节点，并记录树状结构，然后适度忽略不需要了解的细节─这是一个很重要的态度。因为你不会一次就需要所有的细节，阅读都是有目的的，每次的阅读也许都在探索程式中不同的区域。探索系统架构的第一步，就是找到程式的入口点。找到入口点后，多半采取由上而下（自上而下）的方式，由最外层的结构，一层一层逐渐探索越来越多的细节。 我们的开发团队曾针对AOL的Winamp的iPod的插件进行阅读及探索，不仅找到入口点，也找出，并理解它最根本的基础架构。从这个入口点，可以往下再展开一层，分别找到三个重要的组成及其意义： ●的init （ ） ：初始化动作      ●退出（ ） ：终止化动作      ● PluginMessageProc （ ） ：以讯息的方式处理程式所必须处理的各种事件展开的同时，随手记录树状结构 当我们从一个入口点找到三个分支后，可以顺着每个分支再展开一层，所以分别继续阅读的init ，退出，以及PluginMessageProc的内容，并试着再展开一层。阅读的同时，你可以在文件中试着记录展开的树状结构。 ●的init （ ） ：初始化动作      ● itunesdb_init_cc （ ） ：建立存取iTunes的数据库的同步物件      ●初始化资料结构      ●初始化的GUI元素      ●载入设定      ●建立日志档      ● autoDetectIpod （ ） ：侦测的iPod插入的执行绪      ●退出（ ） ：终止化动作      ● itunesdb_del_cc （ ） ：终止存取iTunes的数据库的同步物件      ●关闭日志档      ●终止化图形用户界面元素      ● PluginMessageProc （ ） ：以讯息的方式处理程式所必须面临的各种事件     ●执行所连接之苹果的MessageProc （ ） 这部分必须要留意几个重点。首先，应该一边阅读，一边记录文件。因为人的记忆力通常有限，对于陌生的事物更是容易遗忘，因此边阅读边记录，是很好的辅助。 再者，因为我们采取由上而下的方式，从一个点再分支出去成为多个点，因此，通常也会以树状的方式记录。除此之外，每次只试着往下探索一层。从的init （ ）来看你便会明白。 以下试着摘要的init （ ）的内容： 诠释的init （ ） （ itunesdb_init_cc （ ） ; currentiPod =空; 苹果=新C_ItemList ; ...略 conf_file = （字符* ） SendMessage （ plugin.hwndWinampParent ， WM_WA_IPC ， 0 ， IPC_GETINIFILE ） ; m_treeview = GetDlgItem （ plugin.hwnd LibraryParent ， 0x3fd ） ; / /这个数字实际上是魔术： ） ...略 g_detectAll = GetPrivateProfileInt （ “ ml_ipod ” ， “ detectAll ” ， 0 ， conf_file ） ！ = 0 ; ...略 g_log = GetPrivateProfileInt （ “ ml_ipod ” ， “日志” ， 0 ， conf_file ） ！ = 0 ; ...略 g_logfile =打开（ g_logfilepath ，有“ A ” ） ; ...略 autoDetectIpod （ ） ; 返回0 ; ） 因为我们只试着多探索一层，而目的是希望发掘出下一层的子动作。所以在的init （ ）中看到像“ itunesdb_init_cc （ ） ; ”这样的函式呼叫动作时，我们知道它是在初始化（ ）之下的一个独立子动作，所以可以直接将它列入。但是当看到如下的程式行： currentiPod =空; 苹果=新C_ItemList ; 我们并不会将它视为的init （ ）下的一个独立的子动作。因为好几行程式，才构成一个具有独立抽象意义的子动作。例如以上这两行构成了一个独立的抽象意义，也就是初始化所需的资料结构。 理论上，原来的程式撰写者，有可能撰写一个叫做init_data_structure （ ）的函式，包含这两行程式码。这样做可读性更高，然而基于种种理由，原作者并没有这么做。身为阅读者，必须自行解读，将这几行合并成单一个子动作，并赋予它一个独立的意义─ ─初始化资料结构。 无法望文生义的函式，先试着预看一层 对于某些不明作用的函式叫用，不是望其文便能生其义的。当我们看到“ itunesdb_init_cc （ ） ”这个名称时，我们或许能从“ itunesdb_init ”的字眼意识到这个函式和苹果所采用的的iTunes数据库的初始化有关，但“循环”却实在令人费解。为了理解这一层某个子动作的真实意义，有时免不了要往前多看一层。 原来它是用来初始化同步化机制用的物件。作用在于这程式一定是用了某个内部的资料结构来储存的iTunes数据库，而这资料结构有可能被多执行绪存取，所以必须以同步物件（此处是视窗的临界区）加以保护。 所以说，当我们试着以树状的方式，逐一展开每个动作的子动作时，有时必须多看一层，才能真正了解子动作的意义。因为有了这样的动作，我们可以在展开树状结构中，为itunesdb_init_cc （ ）附上补充说明：建立存取iTunes的数据库的同步物件。这么一来，当我们在检视自己所写下的树状结构时，就能轻易一目了然的理解每个子动作的真正作用。 根据需要了解的粒度，决定展开的层数 我们究竟需要展开多少层呢？这个问题和阅读程式码时所需的“粒度（粒度） ”有关。如果我们只是需要概括性的了解，那么也许展开两层或三层，就能够对程式有基础的认识。倘若需要更深入的了解，就会需要展开更多的层次才行。 有时候，你并不是一视同仁地针对每个动作，都展开到相同深度的层次。也许，你会基于特殊的需求，专门针对特定的动作展开至深层。例如，我们阅读AOL的Winamp的iPod插件的程式目录，其实是想从中了解究竟应该如何存取的iPod上的iTunes的数据库，使我们能够将MP3播放歌曲或播放清单加至此数据库中，并于的iPod中播放。 当我们层层探索与分解之后，找到了parseIpodDb （ ） ，从函式名称判断它是我们想要的。因为它代表的正是剖析iPod的数据库，正是我们此次阅读的重点，也就达成阅读这程式码的目的。 我们强调一种不同的做法：在阅读程式码时，多半采取由上而下的方式，而本文建议了一种记录阅读的方式，就是试着记录探索追踪时层层展开的树状结构。你可以视自己需要，了解的深入程度，再决定要展开的层数。你更可以依据特殊的需要，只展开某个特定的节点，以探索特定的细目。 适度地忽略不需要了解的细节，是一个很重要的态度，因为你不会一次就需要所有的细节，阅读都是有目的的。每次的阅读也许都在探索程式中不同的区域;而每次探索时，你都可以增补树状结构中的某个子结构。渐渐地，你就会对这个程式更加的了解。阅读他人的程式码（ 6 ） -阅读的乐趣：透过程式码认识作者即便每个人的写作模式多半受到他人的影响，程式人通常还是会融合多种风格，而成为自己独有的特色，如果你知道作者程式设计的偏好，阅读他的程式码就更得心应手。阅读程式码时，多半会采取由上而下，抽丝剥茧的方式。透过记录层层展开的树状结构，程式人可以逐步地建立起对系统的架构观，而且可以依照需要的粒度（粒度） ，决定展开的层次及精致程度。 建立架构观点的认识是最重要的事情。虽然这一系列的文章前提为“阅读他人的程式码” ，但我们真正想做的工作，并不在于彻底地详读每一行程式码的细节，而是想要透过重点式的程式码“摘读” ，达到对系统所需程度的了解。每个人在阅读程式码的动机不尽相同，需要了解的程度也就有深浅的分别。只有极为少数的情况下，你才会需要细读每一行程式码。 阅读程式码是新时代程式人必备的重要技能 这一系列的文章至此已近尾声，回顾曾探讨的主题，我们首先研究了阅读程式码的动机。尤其在开放原始码的风气如此之盛的情况下，妥善利用开放原始码所提供的资源，不仅能够更快学习到新的技术，同时在原始码版权合适时，还可以直接利用现成的程式码，大幅地提高开发阶段的生产力。所以，阅读程式码俨然成为了新时代程式人必备的重要技能之一。 接着，我们提到了阅读程式码前的必要准备，包括了对程式语言，命名惯例的了解等等。在此之后，我们反覆提起了“由上而下”的阅读方向的重要性。 由上而下的阅读方式，是因为我们重视架构更胜于细节。从最外层的架构逐一向内探索，每往内探索一层，我们了解系统的粒度就增加了一个等级。当你识别出系统所用的架构时，便能够轻易了解在这个架构下会有的角色，以及它们之间的动态及静态的关系。如此一来，许多资讯便不言可喻，毋需额外花费力气，便能够快速理解。 好的名称能够摘要性地点出实体的作用 追踪原始码时，固然可以用本来的方式，利用编辑器开启所需的档案，然后利用编辑器提供的机制阅读，但是倘若能够善用工具，阅读程式码的效率及品质都能大大提升。在本系列文章中，我们介绍了一些工具，或许你还可以在坊间找到其他更有用的工具。 我在这一系列的文章中，实际带着大家阅读，追踪了一个名为ml_pod的开放原始码专案。它是一个AOL的Winamp的iPod的外挂程式。在追踪的过程中，我们试着印证这一系列文中所提到的观念及方法。我们采用逐渐开展的树状结构来记录追踪的过程，并借以建立起对系统的概观认识。 就原始码的阅读来说，之前的讨论涉及了工具面及技巧面。但还有一些主题不在这两个范畴之内，例如，善用名称赋予你的提示。名称做为隐喻（隐喻）的作用很大，好的名称能够摘要性地点出实体的作用，例如我们看到autoDetectIpod （ ） ，自然而然能够想像它的作用在于自动（自动）侦测（检测）的iPod的存在。 我们在展开树状结构时，有时候需要预看一层，有时却不需要这么做，便可得到印证。程式人都会有惯用的名称以及组合名称的方法，倘若能够从名称上理解，便毋需钻进细节，可以省去相当多的时间。例如，当我们看到parseIpodDb （ ）时，便可以轻易了解它是剖析（解析）的iPod的资料库（ DB ）的，因此便不需要立即钻进parseIpodDb （ ）中查看底细。 尽管如此，能否理解程式人命名的用意，和自身的经验以及是否了解原作者的文化背景，是息息相关的。 命名本身就是一种文化产物。不同的程式人文化，就会衍生出不同的命名文化。当你自己的经验丰富，看过及接触过的程式码也多时，对于名称的感受及联想的能力自然会有不同。 这种感受和联想的能力，究竟应该如何精进，很难具体描述。就我个人的经验，多观察不同命名体系的差异，并且尝试归纳彼此之间的异同，有助于更快地提升对名称的感受及联想力。 转换立场，理解作者的思考方式 除了工具及技巧之外， “想要阅读程式码，得先试着阅读写这个程式码的程式人的心。 ”这句话说来十分抽象，或许也令人难以理解。 当你在阅读一段程式码时，或许可以试着转换自己的立场，从旁观者的角度转换成为写作者的心态，揣摩原作者的心理及处境。当你试着设身处地站在他的立场，透过他的思考方式来阅读，追踪他所写下的程式码，将会感觉更加流畅。 许多软体专案，都不是由单一程式人所独力完成。因此，在这样的专案中，便有可能呈现多种不同的风格。 许多专案会由架构师决定主体的架构及运作，有既定实施的命名惯例，及程式设计需要遵守方针。在多人开发的模式下，越是好的软体专案，越看不出某程式码片段究竟是由谁所写下的。 不过，有些开放原始码的专案，往往又整合了其他开放原始码的专案。有的时候，也很难求风格的统一，便会出现混杂的情况。好比之前提到的ml_pod专案，因为程式码中混合了不同的来源，而呈现风格不一致的情况。 我在阅读非自己所写的程式码时，会观察原作者写作的习惯，借以对应到脑中所记忆的多种写作模型。在阅读的过程中，读完几行程式码，我会试着猜想原作者在写下这段程式码时的心境。他写下这段程式码的用意是什么？为什么他会采取这样的写法？顺着原作者的思考理路阅读，自己的思考才能更贴近对方写作当时的想法。 当你短暂化身为原作者时，才能更轻易的理解他所写下的程式码。 如果你能知道原作者的背景，程式设计时的偏好，阅读他的程式码，就更能得心应手了。 从程式码着手认识作者独有的风格，进而见贤思齐 我在阅读别人写下的程式码时，我会试着猜想，原作者究竟是属于那一种“流派”呢？每个人都有自己独特的写作模式，即便每个人的写作模式多半受到他人的影响─ ─不论是书籍的作者，学习过程中的指导者，或一同参与专案的同侪，但每个程式人通常会融合多种风格，而成为自己独有的风格。 物件导向的基本教义派，总是会以他心中觉得最优雅的物件导向方式来撰写程式。而阅读惯用，善用设计模式的程式人所写下的程式码时，不难推想出他会在各种常见的应用情境下，套用哪些模式。 有些时候，在阅读之初，你并不知道原作者的习性跟喜好，甚至你也不知道他的功力。但是，在阅读之后，你会慢慢地从一个程式人所写下的程式码，开始认识他。 你或许会在阅读他人的程式码时，发现令人拍案叫绝的技巧或设计。你也有可能在阅读的同时，发现原作者所留下的缺失或写作时的缺点，而暗自警惕于心。这也算是阅读他人程式码时的一项乐趣。 当你从视阅读他人的程式码为畏途，转变成为可以从中获取乐趣的时候，我想，你又进到了另一个境界。