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Just enough code with AI: 給新手們的程式設計世界觀系列 第 20 篇

Ch 19. 程式碼也有分漂亮的跟醜的？還有味道？

17th鐵人賽 程式教育 生成式ai 程式碼重構 自學程式設計
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你有沒有聽過軟體工程師討論時，會講到「這段程式碼有壞味道」？程式碼又不是食物，怎麼會有壞味道呢？我們在上一篇討論了軟體工程裡的「版本控制」，而工程師們討論時說的壞味道，就是軟體工程中，討論這段程式碼的品質好不好。有經驗的工程師可以在很短的時間內，看出程式碼品質的好壞，就像厲害的廚師，可以分辨出一道料理的好壞一樣。

程式碼品質在乎的點大概是下列這幾項：

  • 易讀：人類好不好懂
  • 規格：容易看懂要怎麼用嗎？或是有沒有說明書？
  • 意圖：看得出每一行想要處理什麼情況嗎？
  • 完備：有處理到所有的情況嗎？
  • 可測試：有辦法自動確認正確性嗎？
  • 簡潔：邏輯是乾淨清楚還是很亂的
  • 可維護性：容易發現錯誤嗎？找到錯誤容易修嗎？
  • 可擴充性：加新功能會需要大改寫嗎？
  • 效率：跑起來快不快

當然在生成式 AI 的時代中，你可能不用看懂每一行程式碼，所以好不好懂的重要性會稍微降低，但是對於最關鍵的運作邏輯裡，是否能讓人理解還是很重要的。不然程式被別人亂操作，有可能會有不好的後果的。

例如我們做了一個賣玩具的線上商店，只賣我們自己做的「超棒玩具」，一個 100 元。商店的頁面長下面這樣。想買的人輸入他想買的數量，按下結帳，就會跟買的人收取底下「總金額」的價格。

但是有個壞人來用我們的商店，他在「購買數量」的欄位裡，輸入負數！變成我們無緣無故要退錢給他！如果沒有檢查就讓商店運作的話，我們就損失慘重了！

來看有壞味道的程式碼

我們用 JavaScript 的程式碼來示範，除了上次說的函式是 function(){} 以外，JavaScript 比較習慣用駝峰字來命名變數：

# Python 變數/函式名稱用 snake_case
# 蛇形狀的字，用底線分隔
# Elixir, Ruby, PHP, Rust, Perl 語言也是會用這種
snake_case
student_name
item_price

// JavaScript 變數/函式名稱用 camelCase
// 駱駝形狀的字，第一個字小寫，後面大寫開頭
// JAVA, C#, Kotlin, Swift 語言是習慣這種
camelCase
studentName
itemPrice

不過變數的取法只是習慣，多人合作時通常會統一而已，不這樣寫也能運作。

來看程式碼吧：

// ========== 有很多壞味道的購物車程式碼 ==========

// 【全域變數】所有資料都是全域的，容易被意外修改
var cartTotal = 0;

var itemPrice = [
  {name: "遙控車", price: 250}, 
  {name: "玩偶", price: 180}, 
  {name: "拼圖", price: 120}
];  // 商品價格

var amounts = [2, 0, -10]; // 購買數量

// 【超長函式】一個函式做太多事情
// 【有副作用】直接修改全域變數 cartTotal
// 【魔術數字】3 這個數字沒有說明意義
// 【命名不清】t 這個變數不知道是什麼
function calc() {
    // 【副作用】直接修改全域變數
    cartTotal = 0;
    
    console.log("開始計算購物車總金額...");
    
    // 【魔術數字】3 被寫死了
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        // 【命名不清】t 是什麼意思？
        var t = itemPrice[i].price * amounts[i];
        
        // 【副作用】修改全域變數
        cartTotal = cartTotal + t;
    }
    
    // 打折的計算
    if (cartTotal >= 500) {
      //修改全域變數並指派回去
      cartTotal = cartTotal * 0.8
    } else if (cartTotal >= 300) {
      //跟上面一樣，只是乘的數字不同
      cartTotal = cartTotal * 0.85
    } else if (cartTotal >= 100){
      //跟上面一樣
      cartTotal = cartTotal * 0.9
    }
    
    // 【副作用】印出結果
    console.log("購物車總金額：" + cartTotal + " 元");
    console.log("========================");
}

// 執行計算
calc();

// 【全域變數的問題】任何地方都能修改
console.log("目前總金額：" + cartTotal + " 元");

// 糟糕！全域變數被意外修改了
cartTotal = 999999;
console.log("被改掉了！現在總金額：" + cartTotal + " 元");

// 再執行一次
calc();

// 【沒有回傳值】函式沒有回傳值，只能靠全域變數取得結果
// 【無法重複使用】如果要計算另一個購物車，這個函式無法重用

動手改造: 重構

我們希望把程式碼變漂亮，但是功能不變，這個行為有一個聽起來很帥的專有名詞，叫「重構」(Refactoring)。程式界有一本名字就叫「重構」的書，專門在講這個知識。

在這裡我們示範一下不靠 AI ，手工改 Code 的傳統技藝 (以後或許可以去宜蘭傳藝中心表演？)。

重要提醒：重構的第一步，就是把現在的程式碼，在版本控制裡「儲存版本」。這樣出錯時可以隨時倒轉回去。之後每修改一步成功時，都是「儲存版本」的好時機。

提示：雖然我已經試著讓每一步的改動儘可能的小，但下面每一步建議手動跟著操作看看，並且思考為什麼要這樣改是怎麼運作的，也可以跟老師或是 AI 討論看看。

第一步：去掉全域變數

依賴全域變數的程式是非常脆弱的。只要把會影響到的變數放進計算的函式裡，然後把原先的全域變數設成回傳值，就能解決這個問題。

var itemPrice = [
  {name: "遙控車", price: 250}, 
  {name: "玩偶", price: 180}, 
  {name: "拼圖", price: 120}
];  // 商品價格

var amounts = [2, 0, -10]; // 購買數量

// 接受外部傳進來的參數
function calc(amounts) {
    var cartTotal = 0;
    
    console.log("開始計算購物車總金額...");
    
    // 【魔術數字】3 被寫死了
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        // 【命名不清】t 是什麼意思？
        var t = itemPrice[i].price * amounts[i];
        
        cartTotal = cartTotal + t;
    }
    
    // 打折的計算
    if (cartTotal >= 500) {
      //修改變數並指派回去
      cartTotal = cartTotal * 0.8
    } else if (cartTotal >= 300) {
      //跟上面一樣，只是乘的數字不同
      cartTotal = cartTotal * 0.85
    } else if (cartTotal >= 100){
      //跟上面一樣
      cartTotal = cartTotal * 0.9
    }

    // 【副作用】印出結果
    console.log("購物車總金額：" + cartTotal + " 元");
    console.log("========================");

    return cartTotal;
}

// 執行計算，把 amounts 傳進去
let total = calc(amounts);
console.log("目前總金額：" + total + " 元");

// 沒有全域變數 cartTotal 了
// 這樣就不會有副作用的問題了
// 也不會被下面這行程式碼影響
cartTotal = 999999;

// 再執行一次
total = calc(amounts);

第二步：讓函式變短，把可以獨立的抽出去

接著由於打折這塊可以獨立運作，我們把這部份單獨抽出去做成函式。然後在用得到的地方呼叫新函式就好。

var itemPrice = [
  {name: "遙控車", price: 250}, 
  {name: "玩偶", price: 180}, 
  {name: "拼圖", price: 120}
];  // 商品價格

var amounts = [2, 0, -10]; // 購買數量

// 【魔術數字】3 這個數字沒有說明意義
// 【命名不清】t 這個變數不知道是什麼
function calc(amounts) {
    // 【副作用】直接修改全域變數
    var cartTotal = 0;
    
    console.log("開始計算購物車總金額...");
    
    // 【魔術數字】3 被寫死了
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        // 【命名不清】t 是什麼意思？
        var t = itemPrice[i].price * amounts[i];
        
        // 【副作用】修改全域變數
        cartTotal = cartTotal + t;
    }
    
    // 打折的計算
    cartTotal = discount(cartTotal);

    // 【副作用】印出結果
    console.log("購物車總金額：" + cartTotal + " 元");
    console.log("========================");

    return cartTotal
}

function discount(cartTotal) {
    if (cartTotal >= 500) {
      //修改全域變數並指派回去
      cartTotal = cartTotal * 0.8
    } else if (cartTotal >= 300) {
      //跟上面一樣，只是乘的數字不同
      cartTotal = cartTotal * 0.85
    } else if (cartTotal >= 100){
      //跟上面一樣
      cartTotal = cartTotal * 0.9
    }

    return cartTotal;
}

// 執行計算
let total = calc(amounts);
console.log("目前總金額：" + total + " 元");

// 沒有全域變數 cartTotal 了
// 這樣就不會有副作用的問題了
// 也不會被下面這行程式碼影響
cartTotal = 999999;

// 再執行一次
total = calc(amounts);

第三步：最上面的 item_price 跟 amount 不好用

最上面的 item_price 是個陣列，而 amounts 輸入的順序一定要是 1. 遙控車, 2. 玩偶, 3. 拼圖 的順序才能正確運作。我們把它改成比較對的資料型別。

let itemPrice = {
    "遙控車": 250,
    "玩偶": 180,
    "拼圖": 120
}

// 用"購物車"這個比較對的名字
let cart = [
    {name: "遙控車", amount: 2}, 
    {name: "玩偶", amount: 0}, 
    {name: "拼圖", amount: -10}
]

這樣我們迴圈的部份也要跟著修改。我們這裡用了一個厲害的 JavaScript 招式叫「解構賦值」。

for (var i = 0; i < 3; i++) {
    // JavaScript 裡厲害的解構賦值招式
    let {name, amount} = cart[i];
    
    // 因為用了字典，所以可以直接用 name 當 key 來取得價格
    cartTotal = cartTotal + (itemPrice[name] * amount);
}

這個跟據我們的操作，選用比較正確的資料型別，讓程式更好運作的知識，有個專有名詞叫「資料結構」，之後還會再說明，先聽過就好。

Tricks: 解構賦值是想把**物件(或字典)**裡面的值放到變數上的高級招式。像這樣：

//JavaScript
dict = {"name": "小明", age: 15}
//原本要這樣設定變數
let name = dict.name;
let age = dict.age;
// 但當變數取得跟字典的 key 一模一樣時可以改成這樣
let {name, age} = dict;

// 這個招式有好幾個程式語言有，但 python 的字典沒有，陣列才有。

怕手工藝做太快你們會累

今天的程式碼看太多了，休息一下，明天再繼續改。

營火前的小結

我們今天學到了軟體品質這個字，知道我們在乎的是易讀、規格、意圖、可測試、完備、簡潔、可擴充性效率這些條件。

也知道有經驗的工程師是可以嗅出軟體的壞味道的。厲害的工程師能用非常短的程式碼就做出別人要寫很長的程式，而且功能一模一樣，甚至在未來會更好改。也學到了重構就是功能不變的情況下，把程式碼變漂亮。我們還講了資料結構這個酷炫名詞，聽過就好，不用記。

總結一下今天的程式碼最後的樣子，記得要「儲存版本」喔！

// 商品價格字典, 以後可以很方便的新增或修改商品跟價格
let itemPrice = {
    "遙控車": 250,
    "玩偶": 180,
    "拼圖": 120
}

// 改成用物件，可以用 name 當 key 來取得 itemPrice 的價格
let cart = [
    {name: "遙控車", amount: 2}, 
    {name: "玩偶", amount: 0}, 
    {name: "拼圖", amount: -10}
]

function calc(cart) {
    var cartTotal = 0;
    
    console.log("開始計算購物車總金額...");
    
    // 【魔術數字】3 被寫死了
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        // 厲害的解構賦值招式
        let {name, amount} = cart[i];
        
        // 因為用了字典，所以可以直接用 name 當 key 來取得價格
        cartTotal = itemPrice[name] * amount;
    }
    
    // 打折的計算
    cartTotal = discount(cartTotal);

    // 【副作用】印出結果
    console.log("購物車總金額：" + cartTotal + " 元");
    console.log("========================");

    return cartTotal
}

function discount(cartTotal) {
    if (cartTotal >= 500) {
      //修改全域變數並指派回去
      cartTotal = cartTotal * 0.8
    } else if (cartTotal >= 300) {
      //跟上面一樣，只是乘的數字不同
      cartTotal = cartTotal * 0.85
    } else if (cartTotal >= 100){
      //跟上面一樣
      cartTotal = cartTotal * 0.9
    }

    return cartTotal;
}

// 執行計算
let total = calc(cart);
console.log("目前總金額：" + total + " 元");

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    附錄 A. 如何在 mac 上設定開發環境
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    Ch 28. 來做一個線上聊天室吧！
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    Ch 29. 讓全世界用用看你的作品吧！
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    終章：感言，與置入性行銷們
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