防范bug的定義。系統各個(gè)組成部分的開(kāi)發(fā)者都會(huì )做出一些假設，而這些假設之間的不匹配，是大多數致命和難以察覺(jué)的bug的主要來(lái)源。第4、5、6章所討論的獲取概念完整性的途徑，就是直接面對這些問(wèn)題。簡(jiǎn)言之，產(chǎn)品的概念完整性在使它易于使用的同時(shí)，也使開(kāi)發(fā)更容易進(jìn)行以及bug更不容易產(chǎn)生。
上述方法所意味的詳盡體系結構設計正是出于這個(gè)目的。Bell實(shí)驗室安全監控系統項目的V.A.Vyssotsky提出，“關(guān)鍵的工作是產(chǎn)品定義。許許多多的失敗完全源于那些產(chǎn)品未精確定義的地方。1”細致的功能定義、詳細的規格說(shuō)明、規范化的功能描述說(shuō)明以及這些方法的實(shí)施，大大減少了系統中必須查找的bug數量。
測試規格說(shuō)明。在編寫(xiě)任何代碼之前，規格說(shuō)明必須提交給測試小組，以詳細地檢查說(shuō)明的完整性和明確性。如同Vyssotsky所述，開(kāi)發(fā)人員自己不會(huì )完成這項工作：“他們不會(huì )告訴你他們不懂。相反，他們樂(lè )于自己摸索出解決問(wèn)題和澄清疑惑的辦法�！�
自頂向下的設計。在1971年的一篇論文中，Niklaus Wirth把一種被很多最優(yōu)秀的編程人員所使用的設計流程2形式化。盡管他的理念是為了程序設計，同樣也完全適用于復雜系統的軟件開(kāi)發(fā)設計。他將程序開(kāi)發(fā)劃分成體系結構設計、設計實(shí)現和物理編碼實(shí)現，每個(gè)步驟可以使用自頂向下的方法很好地實(shí)現。
簡(jiǎn)言之，Wirth的流程將設計看成一系列精化步驟。開(kāi)始是勾畫(huà)出能得到主要結果的，但比較粗略的任務(wù)定義和大概的解決方案。然后，對該定義和方案進(jìn)行細致的檢查，以判斷結果與期望之間的差距。同時(shí)，將上述步驟的解決方案，在更細的步驟中進(jìn)行分解，每一項任務(wù)定義的精化變成了解決方案中算法的精化，后者還可能伴隨著(zhù)數據表達方式的精化。
在這個(gè)過(guò)程中，當識別出解決方案或者數據的模塊時(shí)，對這些模塊的進(jìn)一步細化可以和其他的工作獨立，而模塊的大小程度決定了程序的適用性和可變化的程度。
Wirth主張在每個(gè)步驟中，盡可能使用級別較高的表達方法來(lái)表現概念和隱藏細節，除非有必要進(jìn)行進(jìn)一步的細化。
好的自頂向下設計從幾個(gè)方面避免了bug。首先，清晰的結構和表達方式更容易對需求和模塊功能進(jìn)行精確的描述。其次，模塊分割和模塊獨立性避免了系統級的bug。另外，細節的隱藏使結構上的缺陷更加容易識別。第四，設計在每個(gè)精化步驟的層次上是可以測試的，所以測試可以盡早開(kāi)始，并且每個(gè)步驟的重點(diǎn)可以放在合適的級別上。
當遇到一些意想不到的問(wèn)題時(shí)，按部就班的流程并不意味著(zhù)步驟不能反過(guò)來(lái)，直到推翻頂層設計，重新開(kāi)始整個(gè)過(guò)程。實(shí)際上，這種情況經(jīng)常發(fā)生。至少，它讓我們更加清楚在什么時(shí)候和為什么拋棄了某個(gè)臃腫的設計，并重新開(kāi)始。一些糟糕的系統往往就是試圖挽救一個(gè)基礎很差的設計，而對它添加了很多表面裝飾般的補丁。自頂向下的方法減少了這樣的企圖。
我確信在十年內，自頂向下進(jìn)行設計將會(huì )是最重要的新型形式化軟件開(kāi)發(fā)方法。
結構化編程。另外一系列減少bug數量的新方法很大程度上來(lái)自Dijkstra3。Bohm和Jacopini的為其提供了理論證明4。
基本上，該方法所設計程序的控制結構，僅包含語(yǔ)句形式的循環(huán)結構，例如DO WHILE，以及IF...THEN...ELSE的條件判斷結構，而具體的條件部分在IF...THEN...ELSE后的花括號中描述。Bohm和Jacopini展示了這些結構在理論上是可以證明的。而Dijkstra認為另外一種方法，即通過(guò)GO TO不加限制的分支跳轉，會(huì )產(chǎn)生導致自身邏輯錯誤的結構。
這種方法的基本理念非常優(yōu)秀，但仍有人提出了一些反面的意見(jiàn)。一些附加的控制結構非常有效，例如，在多個(gè)條件下的多路分支（CASE、SWITCH語(yǔ)句），異常跳轉等（GO TO ABNORMAL END）。此外，關(guān)于完全避免GO TO語(yǔ)句的說(shuō)法顯得有些教條主義，而且似乎有些吹毛求疵。
關(guān)鍵的地方和構建無(wú)bug程序的核心，是把系統的結構作為控制結構來(lái)考慮，而不是獨立的跳轉語(yǔ)句。這種思考方法是我們在程序設計發(fā)展史上向前邁出的一大步。
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