軟件工程及軟件工藝

軟件工程是一個相當耳熟能詳的名詞，軟件工程(Software Engineering)由來已久，亦因此程式設計師(Programmer)又稱為軟件工程 師(Software Engineer)。 而有讀過以前《Programmer 做到三十歲就要轉行？》的朋友，應該對軟件工藝(Software Craftsmanship)這個字不陌生，同時科啟 學院其中一個創院價值，就是於香港資訊科技界推廣軟件工藝，於我們而言，軟件工藝代表的是軟件開發中創造的一面。

軟件工程

軟件開發真的是工程嗎？最容易理解的方法是看看軟件開發與其他工程範疇是否有類近之處：挑戰者號穿梭機因為一個密封圈失靈，就釀成意外。

Source:https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjFwsruy7ffAhURfnAKHVM1AO8QjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DHHjp4cz3KJ4&psig=AOvVaw2DZK3RuxHUiJchlxjiAKPc&ust=1545710871178637

軟件也會因為一個小錯誤，就會 有大問題，著名的Apple Goto fail Bug就造成全世界加密系統的漏洞，而其實查明原因，錯 誤只是因為少了兩個標點符號：{ 及 }。

原本是這樣：

if ((err = SSLHashSHA1.update(&hashCtx, &serverRandom)) != 0)
    goto fail;
if ((err = SSLHashSHA1.update(&hashCtx, &signedParams)) != 0)
    goto fail;
    goto fail;  
if ((err = SSLHashSHA1.final(&hashCtx, &hashOut)) != 0)
    goto fail;

正確應該是這樣：

if ((err = SSLHashSHA1.update(&hashCtx, &serverRandom)) != 0)
    goto fail;
if ((err = SSLHashSHA1.update(&hashCtx, &signedParams)) != 0){ 
    goto fail;
    goto fail;  
}
if ((err = SSLHashSHA1.final(&hashCtx, &hashOut)) != 0)
    goto fail;

造成滿城風雨的Heartbleed bug也是一樣是很小很小的錯誤，也因為出問題的是加密較件，導 致後果嚴重。

此些事例，充份顯示軟件開發的工程一面，工程着重準確(precise)，要求精細(detail-minded)，講究可測量(measurability)，在軟件工程中也有 很多相對應的例子：

1. 效能調較(Performance Tuning)
2. 使用者測試(User Acceptance Testing)
3. 單元測試(Unit Testing)
4. 資訊保安(Cyber-security)

以上各項，都是典型軟件工程的例子，效能調較測試的是運行速度(Speed)、可負載量(Load)；使用者測試也是根據清單逐個逐個測試，不論有任何一個細 項不合格，都不能正式推出；單元測試更會計算測試覆蓋率(Coverage percentage)，去判斷單元測試是否到位；資訊保安經常要做滲透測試 (Penetration Testing )，來判斷軟件是否安全。以上種種，都可以看到軟件開發有非常精細、準確的一面。

軟件工藝

筆者按於2020-11-12: 有讀者認為之前的例子不能反映軟件工藝之分野，只是反映了不同版本的Node.js處理非同步之做法，因此筆者決定更改此例子，以闡術筆者之想法。

資深軟件工程師經常會用到寫得「美妙」、「很醜」等形容詞，這可奇怪了，為何會使用美感的形容詞如美或醜去形容一段程式碼 碼呢？因為軟件工程不只工程一面，還有非常具創造性的一方面。 以下是三段Python 函數的程式碼，所運行的算法是非常相似的，都是嘗試找出所有在n以下0以上之整數的畢氏定理整數組合(Pythagorean Triplets)，即使大家不一定懂得編程，但大家覺得那一個最為簡潔明確呢？

第一個例子用傳統迴圈(Loop)做法：

def pythagoras(n):
    triples = []
    for x in range(1,n+1):
        for y in range(1,n+1):
            for z in range(1,n+1):
                if x**2 + y**2 == z**2:
                    triples.append((x,y,z))
    return triples

第二個例子運用了列表推導式(list comprehension)：

def pythagoras(n):
    return [(x,y,z) 
                for x in range(1,n+1 )
                for y in range(1,n+1 ) 
                for z in range(1,n+1 ) 
                if x**2 + y**2 == z**2
            ]

第三個例子運用了產生函數推導式(generator comprehension)：

from itertools import permutations
def pythagoras(n):
    return ((x,y,z) 
                for (x,y,z) in permutations(range(1,n+1),3)
                if x**2 + y**2 == z**2
            )

這三個方法有何分別呢？且等筆者一一解說:

• 第一個方法運用最傳統的for迴圈及if，本身較容易理解，但寫出來感覺上較累贅，而且也多了許多縮排(Indentation)
• 第二個方法運用了列表推導式(List Comprehension)，是 Python一個較獨有之功能，開發者可以用一個類似寫數學中的集合(Set)的方法去構建列表(List)
• 第三個方法更進一步，運用了Generator，也就是整個運算是Lazy的，所謂Lazy ，就是會等待我們使用一個函數next()才會計算下一個整數組合，另一方面又用了permutations的function ，避免使用了nested loop。也加上了x + y > z 去避免搜尋不可能是整數組合之數字。

以下是一個使用的例子:

from itertools import permutations
def pythagoras(n):
    return ((x,y,z) 
                for (x,y,z) in permutations(range(1,n+1),3)
                if x**2 + y**2 == z**2
                if x + y >  z
            );

>>> gen  = pythagoras(10)
>>> next(gen)
(3, 4, 5)
>>> next(gen)
(4, 3, 5)
>>> next(gen)
(6, 8, 10)
>>> next(gen)
(8, 6, 10)
>>> next(gen)

所以，就算你輸入一個很大的n例如pythagoras(1000)，效能也會較好，因此可以判定方法三比方法二及一都要好。

因為寫程式碼要求其實不只正確那麼簡單，還要着重易讀(Readable)、易寫(Writable)、高效能(Performant)。著名軟件工程師Harold Abelson曾言：

Programs must be written for people to read, and only incidentally for machines to execute

所謂美的代碼，正是兼具易讀(Readable)、易寫(Writable)而又準確的代碼。 軟件工藝所追求，正是重視軟件工程師本身編程的技藝，寫美的代碼，建立好的軟件。

有何分別

如果三個意思上一樣，代表對電腦而言，三個在效能上毫無分別，那為何資深軟件工程師會選擇2或3，而不是1呢？因為寫代碼的要求其實不只正確那麼簡單， 還要着重易讀(Readable)及易寫(Writable)。著名軟件工程師Harold Abelson曾言：

Programs must be written for people to read, and only incidentally for machines to execute

所謂美的代碼，正是兼具易讀(Readable)、易寫(Writable)而又準確的代碼。 軟件工藝所追求，正是重視軟件工程師本身編程的技藝，寫美的代碼，建立好的軟件。

宣言

美國一群軟件工程師曾經提出一個相當精彩的宣言，去綜合軟件工藝的意涵：

As aspiring Software Craftsmen we are raising the bar of professional software development by practicing it and helping others learn the craft. Through this work we have come to value:

Not only working software, but also well-crafted software

Not only responding to change, but also steadily adding value

Not only individuals and interactions, but also a community of professionals

Not only customer collaboration, but also productive partnerships

謹以此四句，送給一直堅持寫好代碼的軟件工程師，共勉之。