קוד ספרותי = סופן של ההערות בקוד?

טרמינולוגיה: קצת סדר

לאידאל של קוד אסתטי, אלגנטי וקל לקריאה נוהגים לקרוא בימנו "Clean Code" או "קוד נקי".
קוד נקי מורכב מ 2 אלמנטים עיקריים – מבנה הקוד (למשל: כל פונקציה עושה רק דבר אחד) וקוד ספרותי ("קל לקרוא את הקוד כמו ספר קריאה").

בפוסט זה אני רוצה להתמקד ב"קוד הספרותי" (לא לבלבל עם Literate Programming – דבר אחר לגמרי) בלבד. לא בגלל שמבנה הוא פחות חשוב (חלילה!) – פשוט אחרת לא אגמור את הפוסט.

גם בתוך הקוד הספרותי יש 2 אלמנטים מרכזיים: שפה טבעית (מונח שהמצאתי הרגע) ותיעוד עצמי (Self Documentation).

כלומר: רק כאשר יהיה לנו קוד החותר לשפה טבעית וגם "תיעוד עצמי" – נגיע לקוד הספרותי עליו אנו מדברים. כמובן שקוד קריא באמת ("Clean Code") יהיה רק כאשר גם המבנה יהיה "נקי".

גישת הקוד הספרותי היא נפוצה – אם כי איננה קונצנזוס. היא התבססה בעיקר בעקבות 3 ספרים "פורצי-דרך":

• Code Complete, סטיב מקקוול, 1993
• Smalltalk Patterns, קנט בק, 1996
• Clean Code, רוברט ס. מרטין ("הדוד בוב"), 2008

מכתב בשפת Ruby. מקור.

מהו "קוד ספרותי"?

הרעיון של קוד ספרותי מבוסס על 2 הנחות:

1. קוד נקרא הרבה יותר פעמים מאשר הוא נכתב – ועל כן השקעה בקוד כדי שיהיה קריא, היא משתלמת.
2. הערות הן משהו שאנו נוטים (באופן לא מודע, אולי) להתעלם ממנו. אנו יודעים שזה לא העיקר.
   א. הערות יוצאות לאורך הזמן מסנכרון עם הקוד. הקוד הוא האמת – וההערות נשארות צל של העבר.
   ב. אנו מסוגלים לקרוא קוד תוך התעלמות מההערות, להבין את הקוד בצורה שגויה ולהמשיך הלאה.

אם הנחות אלו לא נכונות עבורכם – ייתכן וכל הגישה אינה מתאימה לכם.

קוד ספרותי מבוסס על שני עקרונות:

עיקרון א': שאיפה לשפה טבעית

על הקוד להיות קל לקריאה כמו ספר. השפה אליה אנו שואפים היא אנגלית ולא שפת-מחשב, כך שכל statement צריך לשאוף להיות משפט ברור באנגלית – ולא "קוד סתרים".

האמת ש"קוד ספרותי" הוא שם לא-מדויק, אולי אף מעט מטעה:

סיפור של שייקספיר (מתפלפל) או של ג'ורג .ר.ר מרטין (לא-נגמר) – הם לא המודלים אליהם אנו שואפים. המודל מדויק יותר יהיה עיתון / "קוד עיתונאי":

עיקרון ב': תיעוד עצמי (Self-Documentation)
על הקוד לתאר את עצמו ולהבליט את הכוונה.
כל פעם שאנו מוסיפים הערה – זו נורת אזהרה שכתבנו קוד שלא מסביר את עצמו. עלינו לנסות להסיר את ההערה ולגרום לקוד לבטא את המסר ללא עזרה.

ייתכן ובשלב זה נראה לכם שנכנסנו לדיון פילוסופי-תאורטי.
זה לא המצב. מיד נראה דוגמאות קוד.

אז כיצד כותבים קוד "ספרותי"?

נתחיל בחתירה ל"שפה טבעית". הנה מספר עקרונות שננסה להדגים:

1. שמות (משתנים, פונקציות, מחלקות) ברורים בשפה האנגלית.
2. שמות המתארים "מה" ולא "כיצד". למשל: Parser ולא LineScanner.
3. שמירה על רצף קריאה קולח, ללא צורך לחזור לאחור או לדלג לפנים בקוד בכדי לקבל את ההקשר.

נתחיל במתן שמות:

// bad
var ic; // says nothing
function monitorTransIP() // what is IP?!
var hashUrl = "ae4a0192#erlkde"; // url to a Hash?

// good
int itemCount;
function monitorInProcessTransactions() // proper English
var urlHash = "ae4a0192#erlkde"; // no. a Hash of a URL...

כפי ששמתם לב, על השמות להיות באנגלית ולסייע להרכיב קוד שנראה ככל האפשר כמשפט באנגלית. כמובן שגם Camel Case הוא חשוב. נסו לקרוא שמות כמו mONITORiNpROCESStRANSACTIONS… 🙂

לא קל לקלוע ישר לשמות מוצלחים. ישנן 4 "דרגות" של שם:

1. שם סתמי – המחשה: NetworkManager
2. שם נכון – המחשה: AgentCommunicationManager
3. שם מדויק – המחשה: AgentUdpPacketTracker
4. שם בעל משמעות ("meaningful") – המחשה: AgentHealthCheckMonitor*

* כמובן שהשם AgentHealthCheckMonitor הוא מוצלח רק במערכת בה שם זה מתאר בדיוק וביתר משמעות את אחריות המחלקה. נתתי דוגמאות להמחשה ממערכת שאני מכיר וחושב עליה – כמובן השמות שציינתי לא נכונים / מדויקים / בעלי משמעות באופן אוניברסלי, אלא רק למערכת הספציפית.

עצלנות ולחץ גורמים לנו להיצמד לתחתית הסקלה (1,2), בעוד הקפדה ומקצועיות דוחפים אותנו לראש הסקלה (3,4).

טריק מומלץ הוא לתת לפונקציה / משתנה חדש את השם "foo", מבלי לחשוב. תוך כדי עבודה אתם מבינים מה הפונקציה עושה ומשנים את שמה. לאחר 10 דקות עבודה ייתכן והשם שונה כבר שלוש או ארבע פעמים, אך יהיה ניתן לראות עליות בדרגה של השם. לעתים פשוט צריך לנסות איזה שם ו"לחיות" אתו כמה דקות על מנת למצוא שם מוצלח יותר.

for (int i = 0; i < ObjList.length; i++){
    // doSomething
}

// bad
for (int iterationIndex = 0; iterationIndex < l.length; iterationIndex ++){ 
    // doSomething(l[iterationIndex]) - what is "l" ?!?!
}

// good
for (int i = 0; i < completedTaskList.length; i++){
    // doSomething(completedTaskList[i])
}

// better?
completedTaskList.forEach(function(task){
    // doSomething(task)
});

// not very good
if (node.children() && node.connected()) {
  // doSomething
}

// better
if (node.hasChildren() && node.isConnected()) {
  // doSomething
}

if ("someValue".equals(myString)) { ... }

if (myString.equals("someValue")) { ... }

if (myString == 'someVale') { ... }

if (myString.isEmpty()) { ... }

if (myString.equals("")) { ... }

// switch => reader has to remember 'statusCode' = the context
switch (statusCode) {
  case 169 : // return Something();
  case 201 : // return Something();
  case 307 : // return Something();
  default: // return SomeOtherStuff();
}

// Better: each line is a complete sentence 
switch (true) {
  case statusCode == 169 : // return Something();
  case statusCode == 201 : // return Something();
  case statusCode == 307 : // return Something();
  default: // return SomeOtherStuff();
}

"14" הוא מספר קסם – לא ברור כיצד הגיעו אליו. פירוק לנוסחה (6+6+1+1) משפר את המצב, ובעזרת הערה – המצב אפילו טוב יותר. אבל, ההערה יכולה לצאת מסינכרון עם הקוד ולהפוך ללא-מעודכנת. לבסוף אנו כותבים את ההסבר בעזרת קוד בלבד – כזה שקשה יותר להתעלם ממנו או להשאיר אותו לא מעודכן. מצוין!בואו נראה דוגמה נוספת:

/*= Why do we need this comment ? =*/
// remove "http://" from the url
str = url.slice(7);


/*= Introduce constant; Slightly better =*/
var HTTP_PREFIX_LENGTH = 7;
str = url.slice(HTTP_PREFIX_LENGTH);


/*= comment -> code; Better =*/
str = url.slice('http://'.length);

הצלחנו לבטל את ההערה, ולהפוך אותה לחלק מהקוד – קוד קריא. נהדר!

פירוק של ביטויים לא ברורים לאיבר נוסף עם שם ברור אינה שמורה רק למשתנים. הנה טיפול ב"ביטוי קסם":

/*= Why do we need this comment ? =*/
// check if document is valid
if ((aDocument.isAtEndOfStream() && !aDocument.hasInputErrors()) &&
    (MIN_LINES <= lineCount && lineCount <= MAX_LINES)) {
    print(aDocument);
}


/*= extract method; comment -> code =*/
if (isDocumentValid(docStream, lineCount)) {
    print(aDocument);
}

/*= We need these comments to highlight sections, don't we? =*/
function foo(ObjList){
    var result = [], i;

    // first fill objects
    for (i = 0; i < Objlist.length; i++){
        // doSomething
    }

    // then filter disabled items
    for (i = 0; i < result.length; i++){
        // doSomething
    }

    // sort by priority
    result.sort(function(a, b) {
        // apply some rule
    });

    return result;
}


/*= Extract Methods; comments -> code =*/
function foo(ObjList){
    var result = [];

    result = fillObjects(Objlist);
    result = filterDisabledItems(result);
    result = sortByPriority(result);

    return result;
}

function calcRevenue(){
    /*= Walla! This comment is Absolutely Irreplaceable! =*/

    // Order Matters!
    calcMonthlyRevenue();
    calcQuartrlyRevenue();
    calcAnnualRevenue();
}


function calcRevenue(){
    /*= Hmmm... better luck next time =*/

    var lastMonthRevenue = calcMonthlyRevenue();
    var lastQuarterRevenue = calcQuartrlyRevenue(lastMonthRevenue);
    calcAnnualRevenue(lastQuarterRevenue);
}

/*= Custom data structure: working, but not descriptive =*/
var row = new Array[2]; // team's performance
row[0] = "Liverpool";
row[1] = "15";


/*= Comments -> code; but what are 0 & 1? =*/
var teamPerformance = new Array[2];
teamPerformance[0] = "Liverpool";
teamPerformance[1] = "15";


/*= Introduce Class =*/
var tp = new TeamPerformance();
tp.name = "Liverpool";
tp.wins = "15";

ביקורת

ישנן גם התנגדויות לגישת "הקוד הספרותי". הנה ביקורת מפורסמת (וצבעונית) שהתפרסמה. הנה התגובה של דוד בוב.

אקצר לכם 10 דקות של וידאו (אם הנושא מעניין אתכם – הייתי משקיע את הזמן):
לביקורת, למרות צבעוניותה, יש נקודה: כתיבת קוד ספרותי גורמת לנו לבצע Refactor מסוג Extract הרבה פעמים – מה שיוצר יותר פונקציות קטנות ופחות רצף קריאה של קוד. דוד בוב עונה: פונקציות קטנות מבטיחות קוד "עיתונאי" בו אפשר להביט בנקודה x מבלי לקרוא הרבה שורות קוד קודמות בכדי להבין את הקונטקסט.

בסופו של דבר חשוב להבין ש"קוד ספרותי" הוא כלי. יש להשתמש בו בתבונה ובמידה.
"קוד ספרותי" דורש עוד עבודה.
"קוד ספרותי" דורש מיומנות נרכשת.
"קוד ספרותי" לא גורם ללקוחות לשלם יותר.
אבל אם הקוד שלנו הוא קוד "חי" שעובר הרבה שינויים ותחזוקה – קוד ספרותי יכול להיות מאוד משתלם לאורך זמן.

סיכום

ראינו כיצד ניתן לשפר את הקריאות שלנו ולאו דווקא בעזרת הערות. בעזרת כתיבת קוד שדומה לשפה הטבעית (במקרה זה: אנגלית) הן ברמת התחביר והן ברמת השמות. ראינו שהשמות לא משנים אולי כ"כ ל Compiler, אבל הם משנים הרבה מאוד לבני-אנוש שקוראים את הקוד. לא קל להגיע מיד לשמות מוצלחים, זו עבודה ומיומנות.

ראינו כיצד אפשר לכתוב קוד המבטא את המסר גם ללא עזרה מאותן "הערות נלוות". כתיבת הערה צריכה להדליק לנו נורת אזהרה: "כאן נכתב קוד לא-מספיק-ברור", כזה שמחייב תלאי בדמות הערה בכדי להסביר מה עשינו.
כמובן שיש פעמים בהן נרצה הערות. קוד מתאר "כאן ועכשיו" ולא יכול לבטא כוונות או היסטוריה. לעתים, ניתן לבטא כוונה בעזרת קוד בלבד – אך התוצאה היא מסורבלת ואנו נעדיף הערות. בונוס: כשיש מעט הערות בקוד – קוראים אותן יותר וביתר תשומת-לב.

למדנו ש"קוד ספרותי" הוא רק אבן-דרך אחת בדרך ל"קוד נקי". מבנה התכנית חשוב לא פחות. לעתים קרובות יש לנו אלגוריתם או flow מסובכים / לא-ברורים. כתיבת קוד "ספרותי" תעזור רק במעט, בעוד הפתרון האמיתי הוא להכין לעצמנו כוס גדולה של קפה ולשבת על הקוד עד אשר נבין מדוע הוא מסובך – וכיצד אפשר לפשט אותו. שיפור מבנה הקוד הוא לא משהו שכיסינו בפוסט זה.

בנוסף ל"קוד ספרותי" ו"מבנה" יש אלמנטים נוספים המשפיעים על קריאות הקוד, כגון "אסתטיקה של קוד" (ריווחים, עימוד וכו') ואחידות הקוד.
באחידות של קוד יש לשמור על האיזון בין שימור האחידות הקיימת לחידוש. עם הזמן נפתח סגנון טוב ומתקדם יותר – וכדאי למצוא את הדרך להתחיל ליישם אותו ולא רק "להיתקע עם הסגנון הישן".

בסופו של דבר "קוד ספרותי" הוא לא מדע מדוייק וכדאי לזכור את המטרה: קוד שיהיה קל-מאוד לקריאה עבור אלו שקוראים אותו, גם לאחר מנה הגונה של תחזוקה. חשוב יותר לעשות את מה ש"עובד" עבור הצוות שלכם, מאשר להיצמד לכלל זה או אחר.

איך מתחילים לכתוב "קוד ספרותי"?
הכי פשוט להיצמד לכלל הצופים (The Boy Scout Rule): "השאר את השטח נקי יותר ממה שקיבלת אותו".
כל פעם שאתם נוגעים בקוד ומבצעים שינוי – שפרו מעט את הקריאות וקדמו מעט את הקוד לעבר "קוד ספרותי". עם הזמן – השינוי יהיה ניכר ויגיעו גם התוצאות.

שיהיה בהצלחה!