大學時期自學 C 語言，那時書上都說要從記事本開始寫，底子才會扎實。後來寫出興趣了，選修資工系的課，一個演算法改了八百遍，光一個區域變數的 rename 就耗了 10 分鐘 debug。直到上機考，別人早早就提交出去玩了，我還在用肉眼檢查到底哪個字拼錯導致編譯不過。雖然最後低空飛過，但也讓我對於記事本寫 code 產生深深的陰影。

0. Syntax Highlighting

比較以下這兩個段落，後者明顯好看多了吧

public void DoSomething(Request request) {
    // do something
}

public void DoSomething(Request request) {
    // do something
}

一開始使用 IDE，還以為它除了顏色比較鮮艷，本質跟記事本沒什麼不同 ── 只能靠全域搜尋、手動比對，一個變數名稱改掉，其他地方仍得逐一檢查。隨著工作經驗累積，才知道實際上 IDE 能做的事情可多了。

1. 抽象語法樹 (Abstract Syntax Tree, AST)

光有符號還不夠，IDE 還需要能理解程式的結構。這就是 AST 的工作。
舉例來說：

var x = a + b * c;

對應的 AST 節點可能長這樣：

Assignment
 ├─ Identifier: x
 └─ BinaryExpression (+)
     ├─ Identifier: a
     └─ BinaryExpression (*)
         ├─ Identifier: b
         └─ Identifier: c

更複雜的 AST 示意圖可以參考：

1. [連結 1] (https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/roslyn-sdk/get-started/syntax-analysis#understanding-syntax-trees)
2. [連結 2] (https://www.researchgate.net/figure/C-Hello-World-AST-It-can-be-seen-from-the-ASTs-depicted-in-Figure-1-and-Figure-2-that_fig2_304539782)

IDE 在讀取原始碼後，會先把文字解析成樹狀結構。節點代表語法元素：例如 if、for、函式呼叫、運算子、變數宣告。AST 去除了無關的細節(如空白、縮排)，只保留能夠表達語法邏輯的核心結構，能清楚知道：「這裡是一個變數宣告」、「這裡是一個函式呼叫」、「這個符號屬於什麼 scope」、「這些 statement 是誰的子節點」等。有了 AST，IDE 能夠更精準地理解程式碼的結構關係。進而提供像是語法檢查、重構等功能。當你按下 rename 時，它不會笨笨地把所有叫 request 的字都取代掉，而是透過去找到 AST 裡的正確節點，再重新產生程式碼。

2. 符號分析 (Symbol Analysis)

舉例來說：

x = a + b

建立了 AST 之後，我們還需要知道

1. x 是哪裡宣告的？
2. a、b 是什麼型別？
3. 這些變數的存取權是否正確？
4. 這個 + 是數值相加還是字串串接？

這就是符號分析在做的事情。IDE 會幫每一個識別字 (identifier) 建立對應的符號 (symbol)，並記錄它到底指向哪一個程式元素：DoSomething 是 method 的名稱、大駝峰的 Reqeust 是類別、小駝峰的 request 是變數等。

有了符號分析，IDE 就能做到

1. 重構：進行 rename 時，同名的其他變數不會受到影響，註解中的 request 也完全不會被動到。
2. 自動完成：打 obj. 時，IDE 能知道有哪些成員。
3. 編譯器檢查：防止「找不到變數」、「型別不符」、「存取 private 成員」等錯誤。

[Wiki] (https://en.wikipedia.org/wiki/Symbol_table) 上面也有關於符號表的範例，可以知道一個符號大概會有哪些資訊。

3. 索引 (Indexing)

有了符號分析和 AST，IDE 跟肉眼比起來已經十分強大。但想像一個有上千個檔案的 repo，如果每次查詢或重構都要全專案重新解析，光等結果就能讓人崩潰。

所以 IDE 背後還有一個祕密武器：索引。

就像寫 SQL 都會加索引來加速查詢，IDE 同樣也是。當你打開專案時，IDE 就會在背景持續掃描所有檔案：

1. 建立 AST
2. 綁定符號
3. 把結果存進索引資料庫

有了索引，當你按下 Go to Definition 時，IDE 才能即時反應，也讓你可以瞬間看到某個方法在哪裡被呼叫、有多少參考。

小結

IDE 具有以下特性

1. AST：理解程式結構
2. 符號分析：分辨每個名稱的真實意義
3. 索引：讓這一切隨時都能即時回應

一個簡單的 rename，背後可能是：

1. 透過 AST 解析，找出節點
2. 透過符號分析，確認這是「那個」變數
3. 利用索引查詢，瞬間找到所有使用點
4. 改掉 AST 節點
5. 程式碼重新生成

對使用者來說，只是一秒鐘完成的事，實際上是 IDE 在背後做了黑魔法。這也是為什麼 IDE 的重構功能比手改安全太多。如果說為什麼要用 IDE 的重構工具？因為 IDE 比你更懂程式碼。