EdsgerW.Dijkstra
年初春的早晨,由于一系列巧合,我正式进入了编程界,成为了程序员历史上第一位荷兰人。回想起来,程序员作为一种职业,是以现在很难相信的缓慢速度出现的,至少在我所了解的范围内是这样,这让人非常惊奇。那个缓慢时期的两段清晰回忆让我心存感激。
在有了三年编程经验后,我和当时我在阿姆斯特丹数学中心的老板A.VanWijngaarden(译注:荷兰数学家和计算机科学家),进行了一场讨论,关于这场讨论我在有生之年都会感激他。讨论的焦点在于,我本来是要在编程的同时,在莱顿大学学习理论物理,但是当发现鱼和熊掌不可兼得时,我不得不做出选择,要么停止编程,成为一个名符其实的可敬的理论物理学家;或者把我的物理学研究敷衍了事,而成为一个…那个叫什么?程序员?但那是个受人尊敬的职业么?什么又是编程呢?它作为一门学科所需要的完备知识体系又在哪里呢?我非常清晰得记得自己有多嫉妒我从事硬件的同僚们,因为当被问到专业技能时,他们至少可以谈自己所知道关于真空管,放大器,和其他一些硬件的一切;而被问到这个问题时,我只能茫然无措。满心焦虑,我敲开了vanWijngaarden的办公室大门,问道:“是否能占用他一点时间”;而在几个小时后离开他办公室时,我整个人焕然一新。在耐心听完我的问题后,他同意当时并没有学科是关于编程的,但是他接下来解释说,自动化电脑会继续发展,而我们正处于摸索阶段,那我能不能成为先驱者之一,使编程在未来成为一个受人认可的学科呢?这成了我人生中的一个转折点,促使我尽快完成了我的物理学研究。上述故事的寓意是,我们必须谨慎地向年轻人提供意见,因为有时他们真的会听的!
荷兰婚礼仪式上有要求新人陈述职业的传统,而两年后的年,当我结婚时我宣告自己是一名程序员。但是阿姆斯特丹的市*当局没有接受,理由是并不存在程序员这样一种职业。不管你信不信,在我婚姻证书上“职业”这一栏里,可笑的写着“理论物理学家”!
关于程序员作为一种职业在我国的缓慢出现,就说这么多了。从那时起,我见识到了外面的世界,留下的总体印象是,尽管起步的时间不同,但是其他国家的发展模式是大同小异的。
让我尝试更多地回顾下昔日的一些细节,以期更好地理解现在的情况。现在我们对问题进行分析时,应该知道,关于编程任务很多常见误解是可以追溯到很久以前的。
第一代的电子计算机是独特的机器,并且只能在各种进行开拓性试验的实验室里被找到。从人类见识了自动化计算机那天起,实现它就是对当时现有的电子技术一个巨大挑战,不过有一件事很确定,那就是我们不能否认那些致力于开发这些设备先驱们的勇气。这些设备是如此的令人惊奇,回想起来,至少是有时候,人们只能怀疑,这些机器是否真的运行起来了。最难解决的问题就在于让机器跑起来并让其保持工作秩序。一些较老的计算机科学学会的命名中依然反映着自动计算机硬件方面的当务之急,如美国计算机协会(ACM)和英国计算机协会,这些协会的名称中明确提到了物理设备。
那么可怜的程序员又是什么样的处境呢?实情是:他根本没有被人注意。一方面,第一代计算机是如此得笨重,以至于无法搬来搬去,同时,它们又需要大规模的维护,因此很自然的,人们就在发明这些计算机的实验室里使用它们。另一方面,程序员的工作既不为人所知又缺少魅力,在打动参观者的程度上,展示机器比展示几页代码要高出几个数量级。但是最重要的是,程序员以非常谦逊的眼光看待自己的工作:程序员工作的所有重要性都继承自硬件设备。因为每一台计算机都是不同的,程序员非常清楚,他的程序只有在特定计算机上才能运行,并且由于计算机的寿命有限,导致他的工作会随着机器的老化而丧失价值。最后,还有一种情况对程序员的工作态度产生了深远的影响:一方面,除了不稳定,他工作的机器一般还存在运行缓慢、内存太小等问题,这让巧妇难为无米之炊;另一方面,程序中通常又会存在少量古怪代码来应对突发的状况。在那些日子里,有很多聪明的程序员通过一些巧妙的方法,使他的设备可以完成一些本来不可能完成的任务,以这样的方式来获得智力上的巨大满足感。
关于编程的两种观点就起源于那个时期。我现在提下这件事,等下会回到这个话题。一种观点认为真正专业的程序员应该具有解决问题的头脑,并且非常喜欢聪明的伎俩;另一种观点认为,编程就是在某个方向上优化计算效率的过程。
后一种观点源自于设备落后的年代,那时候有些人简单的期望着,一旦机器变得更为强大,编程将不会成为难题,到那时想尽办法榨干机器的性能将不再有必要,这就是编程的目的,难道不是吗?但是下一个十年里发生了巨变,更为强大的机器被造出来了,不是一个数量级的强大,而是好几个数量级的强大。但是出人意料的是,我们并没有一劳永逸地解决所有的问题,反而发现自己处在了软件危机中!这是怎么回事呢?
一个小小的原因是:现代计算机在一个或两个方面比老式的计算机更难以操作。首先,现代计算机有I/O中断,中断的发生不可预知也不可重现,这个特性与能完全掌控运行过程的旧式计算机相比,是一个巨大的变化,但是这个特性会产生难以预料的逻辑错误,很多程序员花白的头发见证了这一点。第二,现在的计算机配置了多级存储设备,关于设备管理的策略,虽然已经有大量的文献,但是对我们来说仍然相当难以捉摸。关于计算机结构的变化所增加的复杂性就讲这么多了。
但是上面所举的只是“小”原因,真正大的原因是…现代计算机性能比原来强大了好几个数量级!可以不客气的说:当世上没有计算机的时候,根本就不会有编程问题;当我们有了几台性能弱小的计算机后,编程就出现小问题了,现在我们有了性能强大的计算机,编程自然变成了巨大的问题。在这样的发展过程中,电子产业非但没有解决一个问题,而是产生了问题,即使用产品所带来的问题。换种方式说,如果现有计算机性能增长了千分之一,那么社会对于使用这些机器的期望也会以同样的比例增长,而可怜的程序员会发现自己处于到底是目的优先还是方式优先的紧张选择中。硬件性能的提升,加上其可靠性甚至更急剧的提升,使得几年前程序员做梦都不敢想的问题变得可以实现。而几年后,他不得不梦见这个问题,更糟的是,他不得不将这样的梦变成现实!那么我们发现自己仍身处于软件危机中是不是一个奇迹呢?当然不是了,正如你猜测的那样,这些甚至是可以提前预知的,只不过这种小众预测的问题在于五年后你才能知道它是正确的。
接着在六十年代中期,有一件可怕的事情发生:所谓的第三代计算机出现了。官方的文献表示,性价比一直是他们主要的设计目标之一。但是如果你将机器众多组件的占空比作为“表现”的衡量标准,你会看到一个内存被必要性存疑的内部常驻活动所占据的设计。如果你对于价格的定义是硬件的价值,你会看到一个对其编程极其困难的设计:举个例子,无论对于程序员还是系统,用于执行的指令码早期绑定所带来的问题都不能真正得到解决。并且在很大程度上,这些令人不快的可能性看起来已经成为了现实。
当这样的机器宣布发售,其功能规格为人所知后,我们之中的不少人肯定相当难受,至少我是这样。第三代计算机的发行肯定会席卷计算机界,而人们更加期待它的设计能够尽量健全。但是因为这样一个有着如此严重缺陷的设计,让我感觉到计算机科学至少退步了十年:这也让我的职业生涯经历了最为黑暗的一个星期。也许最可悲的事情是,即使有了这么多年令人沮丧的经验,依然有如此多的人天真的相信计算机必须是这样。他们用机器的销量来打消自己的疑虑,并且从这种观察中得到使用这些机器是安全的错觉,毕竟,机器的设计不可能那样糟糕。但是仔细想想,这种被销量欺骗的安全感就和吸烟必须是健康的说法相差无几,因为吸烟的人很多。
正是这方面,我很遗憾,在发表对最新公布的计算机的评论时,计算机领域的科学期刊并没有习惯像其他科学出版物那样做出复查:对机器的复查至少应该同样重要。这里我要检讨:在六十年代早期,我写过这样的评论并准备提交给CACM,尽管我没有向同事们寻求建议,但他们极力主张我这样做,可我还是不敢,因为担心这样无论对我还是对编委会来说,困难都太大。是懦弱没有让我提交这样一份报告,对此我越来越自责。我预见到的困难是当时缺乏普遍接受的标准,虽然确信自己的标准是正确的,但我还是担心我的报告会被拒绝,或者被贴上“个人口味问题”的标签。我仍然认为这样的报告是及其有用的,并且渴望着它们的出现,因为它们的出现将代表着计算机界的成熟。
之所以对硬件保持上面提到那样的