Perl：化繁为简

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提高 Perl 代码的可靠性和可维护性的简单技巧

级别：初级

Teodor Zlatanov (mailto:[email protected]?subject=Perl：化繁为简), 程序员, Gold Software Systems

2000 年 6 月 01 日

用 Perl 语言完成作业很容易。设计这种语言的目的是使简单的任务更容易，使困难的任务有可能完成。可是，该语言内置的简易性可能是一个陷阱。程序员生来不乐意编写文档或设计程序的体系结构。编写纯代码带来的刺激在于与机器直接沟通，明确告诉它要做什么。Teodor Zlatanov 介绍了通过增加代码的清晰性提高 Perl 程序的可靠性和可维护性的技术。他的提示适用于初级或中级 Perl 程序员，着重强调建立好的标准而不是更改特殊的编码风格。

您不必改变想法（或编码！），就可以提高 Perl 代码的清晰性。虽然用 Perl 编写复杂的任务是困难的，但却可以做到。并且可以很巧妙地做到。程序写完后，您不必是唯一可以理解和维护程序的人。使用这九个提示，您可以一直使用 Perl，保持您的风格，并且仍有一个可理解且稳定的程序。

“没有改进余地”

您可能在想：“我有几年的 C/C++/Ada/Assembler/Pascal/LISP/Java 经验，我的代码是完美的。别跟我说什么改进。”我的回答是：编程中没有完美可言，只有对完美的追求。优秀的程序员每天都在学习新知识，并不断改进技术。

作为一门语言，Perl 的可塑性很强。例如，可以如下打印环境变量（从版本 5.005）开始：

用一行代码打印 %ENV 内容

  print "$_ => $ENV{$_}\n" foreach(sort keys %ENV);

或者可以：

用几行代码打印 %ENV 内容

foreach (sort keys %ENV)
                        {
                        print "$_ => $ENV{$_}\n";
                        }

甚至可以使用 Data::Dumper 模块：

用 Data::Dumper 打印 %ENV 内容

use Data::Dumper;
                        print Dumper(\%ENV);

来自 Perl 发行版的文档

Perl 文档（例如 " xyz" 页面）包含在 Perl 发行版中。可以在命令行输入 "perldoc xyz" 访问这些页面。也可以访问 HTML 格式的文档。

这些方法在调试环境中做同样的事。但是，哪一个更易于理解、编写和维护？当然是第三个。如果从没用过 Data::Dumper，则应该阅读文档 ("perldoc Data::Dumper") 并在程序中尝试。

速度不是改进程序代码的唯一标准。还应在任何软件项目中考虑测试、编写和维护的简易性。象 Perl 这样灵活的语言，使除预编码阶段（需求收集与体系结构设计）之外的任何软件项目阶段的优化编码易于进行。

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编写注释：回忆以前编写的脚本时

并没有太多的文档这回事。“清楚”常意味着重复。想象一下将代码展现给全世界。世界上有很多人。您认为多余的一个注释可能会帮助别人更好地理解。五年后的今天，当您添加新特性时，也会感到方便。

编写程序时要作好计划。不必事先确定每个细节。但是应该将程序分成不同的组件部分，并用注释填充组件之间的间隙。

下面举一个小例子：该程序反转除在 /etc/hosts 文件中找到的名称之外的所有输入。

输入反转程序，第一版

#!/usr/bin/perl -w
                        # author, date, revision, etc.
                        # brief summary of program
                        # modules used summary
                        # pragmas used summary
                        # function A summary
                        # function B summary
                        # main loop summary
                        # POD documentation

下面详细说明每一段代码：

输入反转程序，第二版

#!/usr/bin/perl -w
                        # author, date, revision, etc.
                        # This program will process user input with two functions.
                        # Command-line arguments will be treated as input file sources.
                        # No flags are allowed.
                        # modules used: none
                        # pragmas used: strict
                        use strict;
                        # function A: return a parameter with the letters reversed
                        # function B: return true if a word is in the /etc/hosts file
                        # main loop: go through input lines, passing each word to B
                        # and, if B returns false, to A
                        __END__
                        POD documentation

最后，得到带有代码和注释的最终版本。查看脚本： reverser.pl。

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编写有意义的循环

循环可分为单行循环和多行循环。避免将所有循环代码写入一行，即使看起来可能更自然。比较：

除首字母大写外、用小写字母打印并排序所有环境变量的单行循环

print ucfirst lc $_, "\n" foreach (sort keys %ENV);

和：

除首字母大写外、用小写字母打印并排序所有环境变量的多行循环

foreach (sort keys %ENV)
                        {
                        print ucfirst lc $_, "\n";
                        }

第二个循环与第一个循环做同样的事。在必须维护的生产代码中，您更愿意看到哪一个？对。多行循环更易于阅读。

试着忘记基于 C 的语言的坏习惯。一般说来，这是个好建议。但是在某些特殊循环中，情况可能会有不同。应该尽量少用 'for' 语句。

将 if（not 条件）变换成 unless（条件）。

If 变成 unless

print "Yes" if not $false;
                        print "Yes" if !$false;
                        # 变成...
                        print "Yes" unless $false;

类似地，while（not 条件）等价于 until（条件）。

清单 9：while 变成 until

print "No signal" while !$signal;
                        print "No signal" while not $signal;
                        # 变成...
                        print "No signal" until $signal;

'for' 循环是个坏注意。它将三件事浓缩成一行：初始条件、增量和结束条件。这在 Perl 出现之前是必需的，现在，'foreach' 循环使 'for' 循环不再需要。

例如，变量 $i 从 1 增加到 10：

用 foreach 迭代

foreach $i (1 .. 10)
                        {
                        # do something
                        }

与等价的 'for' 循环比较：

用 for 迭代

for ($i=1; $i <= 10; $i++)
                        {
                        # do something
                        }

在某些场合下，'for' 循环可能有用。但是强烈建议记下它的出现情况，并找出不使用 'foreach' 的充分理由。对于初学者和中级 Perl 程序员来说，使用 'for' 结构弊大于利。

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清晰之路

如果怀念 C 时代的 lint 和 -Wall，那么仍然有希望。

使用 -w 标志来运行脚本。对 Perl 解释器使用 'use strict' 指令，以使程序易读、结构化和更好地运行。您不会奇迹般地变成更好的程序员，但这却可以极大地改进代码。例如，不会在第一次使用时缺省创建变量和散列密钥。必须声明变量，这样将避免很多常见故障。

有关如何使用 strict 和 -w 的例子，请参阅 reverser.pl。

不要将常数定义成变量或函数。'use constant' 伪指令可以很好地完成此工作。如果您的 Perl 不支持，则请升级。

Use constant 示例

use constant TIMESLICE => 15;

对函数使用原型。不要在进行中补充函数用法。在编码之前作好计划，这样，您的工作将从计划中受益非浅。

注意小数位、数字和字符串之间的区别。请阅读 FAQ，Programming （或者 Learning）Perl 一书。请大体完成这本书上的课后作业。Perl 使数字和字符串之间的转换易于进行，但是这可能会产生一些需要几小时或几天才能发现的小故障。

有关清晰的主题永远也说不完。应当不断努力编写清晰的代码，并不断学习。这些只是 Perl 语法良好用法的最基本部分。还要看一下 perlsyn 和 perlstyle 页面。它们包含有关此主题的中肯意见。

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今晚 9 点的函数性程序员匿名会议

对于那些希望 Perl 成为具有更强函数性语言的程序员，map 和 grep 可以满足此需求。Map 和 grep 对列表的每个元素计算块或表达式。它们在块语法中十分有用。我们过一会将看一些那个语法的更高级例子。map 和 grep 将 $_ 设置成正在块中检查的当前元素。

经常引用的 Schwartzian 变换实际只是它的其中一个字段的临时数组。这里有一个例子：

Schwartzian 变换

@sorted_list =
                        map { $_->[0] }
                        sort { $a->[1] <=> $b->[1] } # note that this is a numeric sort
                        map { [$_, index_function($_)] }
                        @unsorted_list;

未排序的列表可以包含任何想要的数据。编写一个 index_function 生成一个键，该键用于对未排序列表的元素进行排序。变换将按那些键的数字顺序对元素排序。

如果不理解这个代码清单，则应该仔细阅读有关 map 和 sort 函数的文档。学习理解匿名数组引用和解除数组元素引用的 Perl 符号。Effective Perl Programming 站点（请参阅参考资料）详细解释了 Schwartzian 变换。

map 和 grep 允许使用许多巧妙的技术。例如：

将数组映射成大写

@uc = map { uc } @values;

这将通过把 uc 功能映射成数组中的每个元素，将数组转换成大写。我们以前看到过吗？是的！打印环境变量的循环可以从此方法中受益，以提高易读性：

使用 map，并且除首字母大写外、以小写字母打印并排序所有环境变量的单行循环

print $_, "\n" foreach (map {ucfirst lc } sort keys %ENV);

将格式与函数分离的更清晰、因而也更好的代码是：

使用 map，并且除首字母大写外、以小写字母打印并排序所有环境变量的多行循环

foreach (map {ucfirst lc } sort keys %ENV)
                        {
                        print $_, "\n"
                        }

grep 与 map 的工作方式十分类似，只是在表达式或块返回 true 时，元素只是“通过”。map 允许所有元素通过。可以使用 grep 来抽取每一个是有效文件的数组元素，例如：

过滤文件名数组以检索有效性

@valid = grep { -f } @names;

只有在文件存在时，-f 操作符才返回 true。

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何时使用模块

如果发现有多个程序使用一个特定函数，则需要将此函数放入模块。不必在模块中使用面向对象的方法。简单地说：

使用 Exporter 模块

package My::Package;
                        require Exporter;
                        @ISA = qw(Exporter);
                        @EXPORT = qw(my_function); # symbols to export by default
                        sub my_function()
                        {
                        }
                        1;

就足以创建模块 My::Package，并从中导出函数 my_function。现在，当其它程序声明 "use My::Package" 时，它们将自动导入函数 "my_function"。

关于模块还有很多事情要讲。请阅读 perlmod 文档，并参考本文的参考资料一节。强烈建议您学习模块，并试着使用它们。它们将使您的工作更轻松。总的说来，如果在多个程序中使用一个函数，则该函数应该在模块中。

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面向对象编程和其它不良习惯

面向对象编程 (OOP) 是一种极好的工具。但是，不要将它看成圣典。OOP 不能：