本 文 作 者 简 介 : 比 雅 尼 斯 特 劳 斯 特 鲁 普 (Bjarne Stroustrup) 是 C++ 的 设 计 者 和 最 初 实 现 者 同 时 也 是 C++ 程 序 设 计 语 言 C++ 语 言 的 设 计 和 演 化 程 序 设 计 原 理 与 实 践 和 其 他 诸 多 著 作 的 作 者 斯 特 劳 斯 特 鲁 普 博 士 是 德 州 农 工 大 学 工 程 学 院 计 算 机 科 学 首 席 教 授 他 是 美 国 国 家 工 程 院 会 员 AT&T 会 员 IEEE 会 员 和 ACM 会 员 他 的 研 究 领 域 包 括 分 布 式 系 统 原 型 设 计 编 程 技 术 软 件 开 发 工 具 和 编 程 语 言 他 积 极 参 与 了 ANSI/ISO C++ 的 标 准 化 工 作 翻 译 : 龚 小 聪, 石 葆 光 ( 华 中 科 技 大 学 本 科 生, Dian 团 队 队 员 )
What Should We Teach New Software Developers? Why? 我 们 应 该 教 给 未 来 的 软 件 开 发 者 什 么? 原 因 是 什 么? --- 为 了 更 好 的 迎 合 工 业 界 的 需 求, 我 们 得 从 根 本 上 改 变 计 算 机 科 学 教 育 在 系 统 研 发 中, 处 于 中 心 地 位 的 应 当 是 计 算 机 科 学 知 识 否 则, 我 们 在 研 发 的 过 程 中 通 常 只 会 依 靠 经 验 法 则, 最 后 做 出 来 的 系 统 扩 展 性 差 可 靠 度 低 成 本 高 因 此, 我 们 需 要 改 变 计 算 机 科 学 教 育, 来 提 高 软 件 研 发 的 水 平 问 题 所 在 计 算 机 科 学 教 育 和 工 业 界 需 求 之 间, 往 往 有 很 大 的 差 距 设 想 以 下 场 景 : 著 名 的 计 算 机 教 授 很 自 豪 地 说 : 我 们 教 的 不 是 编 程, 而 是 计 算 机 科 学 企 业 经 理 : 他 们 在 编 程 方 面 简 直 就 是 白 痴 很 多 情 况 下, 他 们 都 是 对 的, 并 且 还 不 只 是 表 面 上 的 正 确 学 术 界 的 工 作 不 仅 仅 就 是 培 养 普 通 的 程 序 员 ; 工 业 界 也 不 仅 仅 需 要 面 面 俱 到 的 高 水 平 的 思 想 者 和 科 学 家 另 一 名 计 算 机 教 授 说 : 我 从 不 写 代 码 另 一 名 企 业 经 理 说 : 我 们 不 雇 佣 计 算 机 专 业 的 毕 业 生 教 物 理 系 毕 业 生 编 程, 比 教 计 算 机 系 毕 业 生 物 理 简 单 多 了 双 方 各 执 一 词, 但 太 过 理 想 化, 并 且 都 有 误 解 教 授 不 能 教 那 些 自 己 不 去 实 践 ( 很 多 时 候 甚 至 就 是 从 未 实 践 过 ) 也 没 有 理 解 的 东 西 ; 而 对 于 企 业 经 理 来 说, 只 有 在 软 件 质 量 需 求 异 常 低, 以 至 于 连 物 理 系 的 学 生 ( 还 有 一 些 没 有 受 过 训 练 的 计 算 机 系 的 学 生 ) 都 能 应 付 这 样 的 情 况 下, 他 的 话 才 是 对 的 当 然, 有 些 物 理 系 的 学 生 十 分 刻 苦 努 力, 在 物 理 学 之 外 又 同 时 掌 握 了 计 算 机 科 学, 他 们 不 包 括 在 内 这 样 具 备 双 重 技 能 的 人, 在 我 看 来 才 是 最 理 想 的 人 才 计 算 机 教 授 ( 谈 论 一 个 学 生 ): 他 在 企 业 找 到 了 一 份 工 作 另 一 个 计 算 机 教 授 : 太 可 惜 了, 他 是 那 么 有 前 途 的 一 个 学 生 这 样 的 脱 节 带 来 了 很 多 问 题, 解 决 起 来 也 很 麻 烦 工 业 界 希 望 计 算 机 系 的 毕 业 生 去 写 软 件 ( 至 少 在 他 们 的 职 业 初 期 是 这 样 的 ) 这 种 软 件 通 常 是 某 个 长 线 代 码 库 的 一 部 分, 并 且 会 被 用 到 需 要 高 可 靠 度 的 系 统 上 去, 例 如 嵌 入 式 系 统 和 分 布 式 系 统 但 是, 很 多 毕 业 生 除 了 有 业 余 编 程 爱 好 外, 没 有 真 真 实 实 地 接 受 过 软 件 开 发 的 教 育 或 培 训 更 甚 的 是, 很 多 学 生 只 是 把 编 程 当 做 完 成 家 庭 作 业 的 小 把 戏, 很 少 在 系 统 测 试 系 统 维 护 文 档 化 和 代 码 可 读 性 等 方 面 上 有 所 重 视 另 外, 学 生 们 不 能 把 在 一 门 课 中 学 到 的 知 识 和 另 一 门 课 联 系 起 来 这 样 一 来, 我 们 经 常 看 到 学 生 在 算 法 数 据 结 构 和 软 件 工 程 的 考 试 中 取 得 很 高 的 分 数, 但 是 他 们 在 操 作 系 统 实 验 课 上 却 全 然 不 顾 数 据 结 构 算 法 和 软 件 架 构, 只 去 照 搬 现 成 的 方 法, 实 验 结 果 一 团 糟 对 于 很 多 人 来 说, 编 程 已 然 成 为 胡 乱 修 改 代 码 调 用 他 人 库 函 数 这 两 种 行 为 的 结 合 对 背 后 的 原 理, 他 们 几 乎 一 无 所 知 系 统 维 护 和 代 码 质 量 的 概 念 他 们 理 解 甚 少, 甚 至 无 视 在 工 业 界, 很 多 人 抱 怨 找 不 到 能 够 理 解 系 统 和 软 件 构 建 的 毕 业 生 这 种 抱 怨 反 映 出 了 现 实 的 问 题 我 的 电 脑 还 没 死 机 呢 大 家 常 抱 怨 软 件 质 量 不 过 在 过 去 的 十 年 里, 很 多 软 件 已 经 大 有 改 善 不 幸 的 是, 这 种 改 善 是 代 价 昂 贵 的 这 个 代 价 体 现 在 人 的 精 力 耗 费 和 计 算 机 资 源 消 耗 上 我 们 学 会 了 怎 样 从 不 可 靠 的
部 分 组 建 出 相 对 可 靠 的 整 体, 方 法 就 是 不 断 地 添 加 运 行 时 检 查, 并 构 建 大 量 的 测 试 代 码 有 时 连 代 码 结 构 本 身 都 被 改 变 了, 而 且 还 不 是 被 改 得 更 好 软 件 层 次 过 多 依 赖 关 系 错 综 复 杂, 让 一 个 无 论 多 么 有 能 力 的 人 都 难 以 理 解 整 个 系 统, 这 不 是 个 好 征 兆 : 或 许 在 将 来, 我 们 不 能 理 解 自 己 的 软 件 系 统, 也 不 能 测 试 系 统 中 的 关 键 部 分 当 然, 有 一 些 系 统 架 构 师, 他 们 顶 着 压 力 反 对 继 续 构 建 规 模 膨 胀 难 以 理 解 的 系 统 当 飞 机 没 有 坠 毁 电 话 还 能 用 邮 件 也 按 时 到 达 的 时 候, 我 们 得 感 谢 他 们 他 们 是 值 得 表 扬 的, 他 们 的 努 力 使 得 软 件 形 成 了 一 套 成 熟 可 靠 的 法 则 工 具 和 技 术 可 惜, 他 们 只 是 少 数 大 多 数 情 况 下, 膨 胀 性 的 软 件 构 建 方 式 支 配 着 人 们 的 印 象 和 思 维 类 似 的 也 有 一 些 教 育 工 作 者, 他 们 反 对 理 论 和 工 业 实 践 分 离 他 们 同 样 也 值 得 赞 扬 和 支 持 事 实 上, 我 所 知 道 的 每 一 所 教 育 机 构 都 有 一 些 项 目, 它 们 旨 在 为 学 生 提 供 实 践 机 会 ; 一 些 教 授 们 也 投 入 了 大 量 精 力, 想 在 某 些 项 目 中 取 得 成 功 但 从 更 广 的 角 度 看, 我 觉 得 没 那 么 好 实 践 项 目 或 者 实 习 固 然 是 好 的 开 始, 但 在 教 会 学 生 全 面 方 法 这 一 点 上, 它 们 并 不 能 取 代 平 衡 的 课 程 体 系 比 起 计 算 机 科 学, 更 加 注 重 软 件 工 程 或 者 IT 这 样 的 东 西, 这 或 许 就 反 映 出 了 教 学 侧 重 点 上 的 变 化 然 而 对 于 解 决 问 题 来 说, 这 样 的 变 化 可 能 还 是 换 汤 不 换 药 我 对 工 业 界 和 学 术 界 的 描 述 有 些 讽 刺 意 味 但 我 相 信, 稍 有 经 验 的 人 都 会 意 识 到 这 其 中 是 反 映 着 现 实 问 题 的 我 是 一 个 工 业 界 的 研 究 人 员 和 管 理 人 员 ( 我 在 AT&T 贝 尔 实 验 室 工 作 了 24 年, 其 中 7 年 是 部 门 经 理 ); 在 学 术 界 我 也 工 作 了 6 年 ( 在 一 个 工 科 学 校 的 计 算 机 系 任 教 ) 我 经 常 出 差, 每 年 跟 来 自 数 十 家 公 司 ( 大 多 数 是 美 国 的 公 司 ) 的 技 术 层 和 管 理 层 的 人 员 都 有 很 认 真 的 探 讨 我 发 现 了 大 学 培 养 的 学 生 不 能 适 应 工 业 界 需 要, 这 对 计 算 机 系 和 计 算 机 产 业 来 说, 都 是 个 严 重 的 威 胁 学 术 界 和 工 业 界 的 脱 节 那 么 我 们 该 怎 么 做 呢? 工 业 界 倾 向 于 雇 佣 那 些 受 过 新 技 术 和 新 工 具 培 训 的 开 发 者 们, 而 学 术 界 最 大 的 目 标 在 于 培 养 出 更 多 的 教 授 我 们 必 须 调 整 这 些 目 标 来 取 得 更 大 的 进 步 即 将 进 入 工 业 界 的 毕 业 生 们, 要 更 好 的 理 解 软 件 开 发 ; 工 业 界 也 要 研 究 出 更 好 的 机 制, 以 便 自 己 能 吸 纳 新 想 法 新 工 具 和 新 技 术 让 一 个 优 秀 的 开 发 者 进 入 到 一 个 企 业 中, 结 果 这 个 企 业 旨 在 避 免 中 等 水 平 程 序 员 犯 技 术 错 误, 这 样 是 没 有 好 处 的, 因 为 这 会 限 制 他 们 尝 试 任 何 更 新 更 好 的 东 西 接 下 来 谈 谈 程 序 规 模 的 问 题 许 多 工 业 系 统 包 含 数 百 万 行 代 码 然 而 一 个 甚 至 连 1000 行 代 码 的 程 序 都 没 写 过 的 学 生, 也 可 以 从 计 算 机 专 业 毕 业 主 流 的 工 业 项 目 都 涉 及 很 多 人, 而 在 校 的 项 目 和 实 践 注 重 个 人 的 努 力, 这 样 就 阻 碍 了 团 队 精 神 的 培 养 许 多 组 织 意 识 到 这 一 点 后, 开 始 专 注 于 简 化 工 具 技 巧 语 言 及 作 业 流 程, 以 尽 量 减 少 对 开 发 者 技 能 的 依 赖 这 是 对 天 赋 和 精 力 的 浪 费, 让 每 个 人 的 作 用 都 被 削 减 到 不 能 再 削 减 的 地 步 工 业 界 既 依 靠 实 践 证 明 正 确 的 工 具 和 技 术, 也 沉 迷 于 梦 想 中 的 灵 丹 革 命 性 突 破, 杀 手 级 应 用, 等 等 他 们 希 望 技 术 水 平 低 可 被 随 时 替 换 的 开 发 者, 被 少 数 牛 到 不 屑 于 关 注 代 码 质 量 的 梦 想 家 所 引 导 这 会 导 致 他 们 在 基 础 工 具 ( 例 如 编 程 语 言 和 操 作 系 统 ) 的 选 择 上 极 度 保 守 这 将 导 致 众 多 的 专 有 代 码 和 互 不 兼 容 的 基 础 设 施 被 开 发 出 来 : 他 们 会 需 要 一 些 超 越 底 层 的 东 西, 这 样 开 发 者 才 能 开 发 应 用 程 序 尽 管 基 础 工 具 之 间 存 在 共 性, 但 是 平 台 的 供 应 商 限 制 了 开 发 人 员 奖 励 制 度 需 要 同 时 适 合 于 企 业 的 长 远 计 划 以 及 短 期 的 成 果 由 此 产 生 的 费 用, 以 及 新 项 目 的 失 败 率, 都 是 惊 人 的 面 对 工 业 界 的 既 有 现 实 和 其 他 类 似 的 阻 碍, 学 术 界 却 闭 关 自 守, 做 自 己 最 擅 长 的 东 西 : 一 小 群 志 同 道 合 的 人 在 一 起, 研 究 可 以 被 隔 离 观 察 的 现 象, 建 立 了 坚 实 的 理 论 基 础, 为 理 想 化 的 问 题 构 造 出 完 美 的 解 决 方 案 那 些 用 来 处 理 规 模 庞 大 风 格 古 老 代 码 的 专 有 工 具, 不 适 合 这 个 模 型 像 工 业 界 一 样, 学 术 界 也 应 有 适 合 自 己 的 激 励 制 度 这 一 切 可 以 很 好 的 提 高 学 术 研 究 的 质 量 因 此 学 术 界 的 成 果 和 工 业 界 的 需 求 如 同 方 枘 圆 凿 一 样 不 合 拍, 为 此 工 业 界 需 要 为 培 训 和 基 础 设 施 的 开 发 付 出 很 大 代 价 总 有 人 建 议 : 只 要 企 业 能 支 付 给 开 发 者 足 够 高 的 工 资, 问 题 就 解 决 了 这 种 方 法 可 能 会 有 所
帮 助, 但 是 为 同 样 的 工 作 支 付 更 多 工 资 的 作 用 不 会 太 大 一 个 可 行 的 方 案 是, 企 业 雇 佣 更 优 秀 的 开 发 者 把 软 件 开 发 当 作 生 产 流 水 线, 流 水 线 上 是 水 平 一 般 并 且 可 以 被 替 换 的 开 发 者, 这 一 想 法 从 根 本 上 就 是 有 问 题 的, 这 会 带 来 资 源 浪 费 它 把 最 具 竞 争 力 的 人 们 赶 出 这 一 行 业, 并 且 让 学 生 们 不 愿 进 入 为 了 打 破 这 种 恶 性 循 环, 学 术 界 必 须 培 养 出 更 多 的 具 备 相 关 技 能 的 毕 业 生, 而 工 业 界 必 须 采 用 能 够 利 用 这 些 技 能 的 工 具 技 术 和 工 艺 关 于 专 业 化 的 设 想 计 算 机 科 学 是 一 个 糟 糕 的 有 误 导 性 的 术 语 计 算 机 科 学 并 不 主 要 是 关 于 计 算 机, 也 不 主 要 是 一 门 科 学 相 反, 它 涉 及 的 是 计 算 机 的 使 用, 以 及 与 计 算 ( 算 法 和 定 量 思 维 ) 有 关 的 思 维 方 式 和 工 作 方 式 它 结 合 了 各 个 方 面, 有 科 学 数 学 和 工 程, 并 且 通 常 通 过 计 算 机 结 合 在 一 起 对 于 几 乎 所 有 计 算 机 系 的 人 来 说, 它 是 纯 计 算 机 科 学, 与 实 际 的 应 用 程 序 是 脱 节 的 一 个 计 算 机 科 学 专 业 的 人, 和 其 他 领 域 ( 如 医 学 或 物 理 学 ) 的 人, 在 开 发 一 个 应 用 程 序 时, 怎 么 区 分 他 们 呢? 答 案 一 定 是 对 计 算 机 科 学 核 心 的 掌 握, 那 么 这 个 核 心 是 什 么 呢? 它 包 含 许 多 在 计 算 机 系 内 开 设 的 课 程 算 法 数 据 结 构 计 算 机 体 系 结 构 编 程 规 范 数 学 ( 主 要 是 定 量 推 理 ) 和 系 统 ( 如 操 作 系 统 和 数 据 库 ) 为 了 整 合 知 识 获 得 解 决 较 难 问 题 的 灵 感, 每 个 学 生 必 须 完 成 若 干 需 要 团 队 合 作 的 项 目 ( 你 可 以 称 之 为 初 级 软 件 工 程 ) 理 论 和 实 践 之 间 需 要 一 个 平 衡, 这 是 很 基 本 的 原 则 计 算 机 科 学 不 仅 仅 是 原 则 和 理 论, 也 不 仅 仅 是 累 代 码 和 计 算 这 整 个 领 域 相 比, 这 个 核 心 明 显 地 更 面 向 计 算 机 因 此, 没 有 计 算 机 领 域 专 业 知 识 ( 例 如 图 形 学 网 络 软 件 架 构 人 机 交 互 和 安 全 ) 的 人, 就 不 能 被 称 为 计 算 机 科 学 家 然 而, 这 些 仍 然 不 够 计 算 机 科 学 的 实 践 本 质 上 是 应 用 的 和 跨 学 科 的, 因 此, 每 一 位 计 算 机 系 的 毕 业 生, 都 应 该 具 备 一 些 其 他 领 域 ( 例 如, 物 理, 医 学 工 程, 历 史, 会 计, 法 国 文 学 ) 的 知 识, 并 且 能 够 达 到 和 辅 修 学 位 一 样 的 水 平 有 经 验 的 教 育 者 们 会 发 现 : 这 根 本 不 可 能, 几 乎 没 有 学 生 能 在 四 年 内 掌 握 那 些 他 们 是 对 的, 需 要 做 一 些 妥 协 我 的 建 议 是, 计 算 机 科 学 系 的 第 一 个 学 位 应 该 是 硕 士 学 位, 并 且 整 个 课 程 体 系 都 是 按 照 以 培 养 硕 士 为 目 的 来 设 计 的, 而 不 是 本 科 阶 段 加 上 一 两 年 的 硕 士 阶 段 立 志 于 学 术 研 究 的 学 生 则 在 硕 士 学 位 之 后, 继 续 攻 读 博 士 学 位 很 多 教 授 会 反 对 : 我 没 有 时 间 写 程 序! 然 而, 我 认 为, 那 些 教 育 准 备 成 为 软 件 开 发 专 业 人 士 的 学 生 的 教 授 们, 要 抽 出 时 间 来 写 程 序, 他 们 所 在 的 教 育 机 构 也 应 该 想 办 法 鼓 励 他 们 写 程 序 计 算 机 科 学 的 终 极 目 标 是 研 发 出 更 好 的 系 统 让 一 个 没 见 过 病 人 的 医 生, 来 教 学 生 怎 么 做 手 术, 或 是 一 个 从 没 碰 过 键 盘 的 钢 琴 教 师 教 学 生 弹 钢 琴, 你 觉 得 靠 谱 吗? 计 算 机 系 的 教 育, 必 须 要 让 学 生 站 在 比 书 本 学 习 更 高 的 层 面, 使 他 们 能 够 掌 握 所 学 知 识 在 一 个 完 整 系 统 里 的 实 际 应 用, 以 及 对 代 码 中 美 学 价 值 的 鉴 赏 能 力 我 使 用 了 专 业 人 士 这 样 一 个 词, 这 是 一 个 具 有 众 多 意 义 和 暗 示 的 词 在 医 学 和 工 程 等 领 域, 这 意 味 着 认 证 认 证 是 一 个 非 常 棘 手 并 且 感 性 的 话 题 然 而, 我 们 的 文 明 有 赖 于 软 件 如 果 任 何 人 都 可 以 根 据 个 人 的 喜 好, 或 者 公 司 的 决 策, 来 修 改 代 码 的 重 要 部 分, 那 这 样 是 合 理 的 么? 如 果 现 在 是, 那 50 年 内 仍 然 是 合 理 的 么? 那 些 数 百 万 人 使 用 的 软 件, 如 果 没 有 质 量 保 障, 合 理 么? 真 正 的 问 题 是, 通 过 认 证 实 现 的 专 业 认 可, 依 赖 大 量 的 知 识 工 具 和 技 术 一 个 具 有 认 证 资 格 的 工 程 师, 可 以 保 证 一 栋 楼 房 用 合 适 的 材 料 和 技 术 建 造 起 来 然 而, 计 算 机 系 学 生 应 当 具 备 哪 些 素 质, 现 在 还 没 有 一 个 被 普 遍 接 受 的 清 单, 我 也 不 知 道 该 如 何 做 如 今, 我 甚 至 不 知 道 如 何 挑 选 出 一 群 人 来 设 计 一 个 认 证 考 试 工 业 界 怎 么 做 才 能 缩 小 与 学 术 界 之 间 的 差 距? 比 起 谈 论 学 术, 描 绘 工 业 界 和 工 业 需 求 要 困 难 得 多 毕 竟, 学 术 界 有 一 个 相 当 标 准 的 结 构 和 比 较 规 范 的 方 法, 以 实 现 其 目 标 工 业 界 则 更 为 多 样 化 : 有 大 有 小, 有 盈 利 也 有 非 盈 利, 在 构 建 系 统 时 使 用 的 方 法 有 一 般 的 也 有 高 端 的, 等 等 因 此, 我 对 于 消 除 这 一 脱 节 还 没 有 一 点 可 行 的 方 法 然 而, 我 已 经 发 现 这 个 脱 节 带 来 的 问 题 : 很 多 明 明 十 分 依 赖 于 计 算 的 企 业, 技 术 水 平 却 低 得 可 怕 工 业 界 的 经 理 : 专 业 知 识 和 技 术 的 引 入, 对 企 业 生 存 至 关 重 要
没 有 机 构 记 忆 (Institutional Memory) 以 及 一 套 能 够 挖 掘 和 招 募 有 天 赋 之 人 的 体 制, 任 何 组 织 都 不 能 成 功 增 强 企 业 界 与 对 软 件 有 兴 趣 的 学 术 界 的 合 作, 可 能 让 双 方 都 更 有 成 效 联 合 研 究, 以 及 对 超 越 课 程 学 习 的 终 生 学 习 的 强 调, 可 能 会 在 合 作 中 扮 演 重 要 角 色 结 论 我 们 必 须 做 得 更 好, 否 则 我 们 的 设 备 就 会 继 续 出 毛 病 膨 胀 耗 费 资 源 最 后, 有 些 部 分 会 以 一 些 不 可 预 知 的 和 灾 难 性 的 方 式 停 止 工 作 ( 想 想 网 络 路 由 网 上 银 行 电 子 投 票 以 及 电 网 控 制 ) 我 们 必 须 让 学 术 界 和 工 业 界 都 做 出 改 变, 使 得 他 们 之 间 的 脱 节 能 够 被 减 轻 我 的 建 议 是 计 算 机 系 的 教 育 要 基 于 专 业 核 心 部 分, 并 且 加 上 一 些 专 业 方 向 和 偏 应 用 的 知 识, 教 育 的 目 标 是 学 生 做 出 的 软 件 能 够 取 得 认 证, 至 少 是 一 部 分 能 取 得 这 可 能 需 要 工 业 界 和 学 术 界 的 长 期 合 作 才 能 实 现 原 文 地 址 :http://cacm.acm.org/magazines/2010/1/55760-what-should-we-teach-new-softwaredevelopers-why/fulltext