《A Philosophy of Software Design》心得 3 — 寫程式時該寫註解 (comments) 嗎？如果要的話該怎麼寫？
2024年3月9日
每當提到在程式中寫註解 (comments)，你大概會在網路上看到兩派人馬，有人覺得應該要寫註解；又有另一群人覺得程式碼應該要寫得夠清楚，如果有註解就代表寫不夠清楚，應該要重構而不是加註解。當然除了這極端的兩派人馬外，多數人都是在中間，部分的程式碼寫註解，但不會全部都寫。
關於寫註解這件事，在 《A Philosophy of Software Design》 書當中也有談及。John Ousterhout 教授的觀點是，如果註解寫得好，將有效改善整體的系統設計。假如你是反註解派的人，或許可以一起來讀讀他為什麼這麼認為。
程式本身寫得夠清楚，就不用註解嗎?
「程式本身寫得夠清楚，就不用註解」是很多人認為不該寫註解的第一大理由。然而程式本身或許可以清楚表達該程式碼做的事，但不能解釋「為什麼」要這樣寫，也不能解釋在什麼情境可能比較適合某個方法。對於這些相對後設 (meta) 的內容，註解就是很好的幫手。
更進一步說，好的軟體設計，應該要把複雜度藏起來，要藏起複雜度，我們需要抽象化，讓其他使用該段程式碼的開發者，可以不用去管背後的細節。因此，如果一個開發者，還要去讀程式的細節才能懂如何用該函式或方法，那就失去抽象化的意義。寫註解可以讓其他開發者，不用去讀程式裡頭的細節也知道如何用該函式或方法，這才能達到抽象化的意義。因此不論程式本身寫的清楚與否，好的抽象化搭配好的註解，都是對整個程式庫的維護有幫助的。
別說你沒時間寫註解
在開發時，很多開發者會認為寫註解的優先順序比較低，因此會想把時間花在寫新功能，而不是為已經開發好的功能寫註解。然而在軟體開發中，永遠有寫不完的功能，如過說因為要開發新功能而沒時間寫註解，就永遠不會有註解。從長遠的角度來看，這樣的代價是程式庫的可維護性會降低。如果從效益與成本的角度來看，寫註解的時間，會遠比其他開發者花在弄懂沒註解的程式所花的時間要少很多。
不要找其他不寫註解的理由
很多開發者也會找其他理由不寫註解。例如認為註解如果沒隨著程式更新，反而會誤導人；或者是因為過去讀過別人寫的註解覺得沒用，就認為註解沒有用。這些都是外部因素，無法證成註解本身沒有效益。此外這些都是可以透過好的流程而解決的，所以作者認為不要找這些理由不寫註解，而是要去打造更好的流程來改善這些問題。
寫註解的好處
上面談了這麼多，大概可以看出 John Ousterhout 教授有強烈的觀點認為要寫註解。不過回過頭來說，寫註解有什麼好處呢? 他認為最大的好處在於註解可以捕捉到程式碼沒辦法傳達的資訊，這能夠讓未來要維護這段程式碼的開發者，能夠更快速地上手。特別對於團隊中加入的新成員，程式碼中的註解可以大幅降低讀程式的認知負擔 (cognitive load)，以及減少未知。
如果沒有記錄下這些脈絡與原因，未來的開發者就不會知道為什麼當初是這樣寫，這變得只能猜測原作者的意圖。這不僅更耗時，也可能會因為理解錯原本的意圖，導致在維護該段程式碼時出錯。很多時候，未來要維護程式碼的是自己，許多人在寫完某段程式碼幾個月後，可能忘了自己當初為什麼這樣寫，所以寫註解不僅是幫助其他開發者，也很可能是在幫助未來的自己。
註解該寫什麼?
雖說 John Ousterhout 教授的觀點是認為寫註解對軟體設計有幫助，但他也同意不是什麼都該寫成註解。他認為只有在程式碼中不顯而易見的才該寫註解 (comments should describe things that aren’t obvious from the code)。
在軟體設計中最重要的抽象化，即是提供一個更簡易的思考方式，讓開發者可以不用深入過於細節的部分。即使開發者可以透過細讀程式碼來了解其如何運作，但這樣做太花時間。John Ousterhout 教授的觀點認為開發者應該要不讀程式碼內容，即可理解模組提供的抽象化，而註解是能夠協助做到這樣的方法。
不要重複程式碼本身
前面提到，註解應該要講「為什麼」這樣寫，而不是講程式碼在做什麼。畢竟程式碼本身就代表程式碼在做的事，如果註解在寫一次，會是多此一舉。下面是書中提到的負面教材，基本上註解就是把程式碼做的事情。
ptr_copy = get_copy(obj) # Get pointer copy
if is_unlocked(ptr_copy): # Is obj free?
return obj # return current obj
if is_copy(ptr_copy): # Already a copy?
return obj # return obj
thread_id = get_thread_id(ptr_copy)
if thread_id == ctx.thread_id: # Locked by current ctx
return ptr_copy # Return copy
要怎麼判斷你寫的這段註解是不是跟程式碼本身一樣? 書中提到，在你寫完註解後可以問問自己「如果某個之前沒讀過這段程式碼的人，能不能看著這段註解寫出程式碼?」如果可以的話，就代表註解只是在描述程式碼，而不是在解釋為什麼這樣寫該段程式碼。因此，在寫完註解後，可以再比對一下程式碼與註解，如果你的註解像是下面那長梗圖一樣 (程式碼本身是 Stop Sign，然後註解寫著「這是一個 Stop Sign」)，這種狀況下註解就真的沒有額外價值，不推薦寫。
從讀者的角度出發
最後 John Ousterhout 教授提到，寫註解要從程式碼讀者的角度出發，要思考有哪些關鍵資訊是讀者不知道的。特別是在程式碼審查 (code review) 時，如果你寫的某段程式碼讓別人說很難懂，或者某個資訊讓別人說並不顯而易見，這時候不要去跟對方爭，而是去想為什麼對方會有困惑，以及你可以如何靠註解讓程式碼更好被理解。
(文末備註：這個章節本身有很多範例，但為了避免筆記變太長，就僅有放其中一個。有興趣透過案例更具體了解作者的觀點的話，推薦直接買這本書來讀)。
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