写代码如盗墓笔记，如何逃出生天？

为什么说写代码如盗墓笔记呢，是因为写代码确实有一些特点和盗墓笔记很像，比如坑比较多，也都处于暗处，没有在明面上，在进入之前是无法知晓整个结构的，只有亲身深入其中，详细探索完每一个地方之后才能知晓。

但是这个探索过程是非常艰难的，因为一切都是未知的，也没有任何导航可用，只能两眼抹黑的往前瞎拱，自然免不了各种迷路，各种碰壁，各种掉坑。

这种艰难的状况经历了多了之后，我们就应该思考了，是什么原因导致了这种状况？那么又有没有方法可以解决这种状况吗？

分析代码的特点

我们重新审视分析下程序代码的特点，只有了解了这些特点，才能探究出原因。
程序代码主要是由数据变量和逻辑控制流构成的，其中逻辑控制流占据了绝大部分。而逻辑控制流包含了许多分支，就像本来是一条道路，却分叉出了许多支路，选择一条支路，走着走着又继续分叉出更多的支路出来，密密麻麻，乱乱糟糟的，这就导致了这些道路非常难走。并且更令人抓狂的是，这些道路没有导航，没有地图，没有路标，非得抹黑走到路的尽头才能知道尽头到底是什么。
数据变量基本上有两个职能，一个是用来标记逻辑控制流的运行状态；另一个就是用来组成数据结构。而实际上离散的数据变量也算是数据结构的一种，只是不同于经典数据结构，不太明显而已，容易让人误认为其仅是一个离散的变量，而忽略其影响并左右逻辑控制流的结构性的意义。

所以整体看来就是，数据变量和逻辑控制流是互相关联互相影响的。

而从分析过程中也可以知道，程序代码的特点就是分支散碎，藏于尽头，难以获知。导致这一特点的原因也是逻辑控制流的复杂性、散碎、藏于尽头。也即，程序代码的这些不好的特点都是由逻辑控制流体现的。

那么逻辑控制流能避免这些缺点吗？答案是不能。因为这是由于逻辑控制流的根本复杂性和本质复杂性所决定的。逻辑控制流说白了就是平常说的过程，所以也是无法跳过的，因为你不能跳过过程而直接获得结果。
所以从这里看来，程序代码的这些缺点也依然存在，无法避免。

什么是数据流向？

不过有一点非常值得思考，逻辑控制流的目的是什么？是进行数据转换，也就是进行数据结构的转换，也就是描述并控制数据的流向。
这也是程序的本质：从输入数据结构，来获取输出数据结构。
所以，写逻辑控制流的意义不是纯粹为了写逻辑控制流，而是为了进行数据结构的转换，描述并控制数据的流向。因此，我们可以获得一个非常重要的有用信息，只要能够理清数据的流向，就能显著降低阅读代码的难度。 我们阅读代码的目的其实也就是为了弄清楚数据的流向。

那么我们就把重心转移到理清数据的流向上来，分析下如何才能更好的理清数据的流向。
因为逻辑控制流的本质复杂性，所以我们无法通过逻辑控制流来清晰的理清数据的流向，这也正是我们一直以来读写代码所采用的方式，事实证明，这不是好的方式，数据流向散落在逻辑控制流的各个地方，根本没有好的办法可以串联起来，形成一个有导航意义的地图。

前文说过，程序代码是由数据变量和逻辑控制流构成的，也提到过，数据变量和逻辑控制流是互相关联互相影响的，并且数据流向自然也离不开数据变量。既然没有好的办法通过逻辑控制流来理清数据流向，那么就需要思考下在数据变量上是否有好的办法。

数据变量是什么？前文解释过，数据变量就是数据结构。
请着重注意结构这个概念，结构表示了层级和关联，而关联就是流向，我们正是想理清流向。所以在数据结构身上，我们看到了理清数据流向的希望。

在开始分析如何通过数据结构来理清数据流向之前，我觉得有必要，也非常有必要重新强化对结构的认知。因为有太多的小伙伴们对结构没有足够的重视，不以为然，莫不关心，没有认知到结构的重要性以及不可或缺性以及根本本质性。

结构是“神”的语言

我们眼前的一切，周围的一切，手机、电脑、衣食住行、山川大海、以及你我，都是由结构构成的，更确切的讲，这一切就是结构。我们第一次认知这个世界就是从结构开始，第一次睁眼看到父母，第一次拆解玩具，第一次感受花草。人类学习结构，利用结构，组成各种各样的新的结构、新的工具来帮助我们生活。人类研究周围的各种物体，以及日月星辰、宇宙天体，其实就是在探索它们的结构，和结构之间的关联。只有知晓了它们的结构与之间的关联，我们才能组装更高级的结构来生产工具，才能进一步知晓周围万物的原理和世界的运行规律。

我们都知道我们身处的宏观世界是三维的立体世界，这个世界中的任何物体都有其形状，有其结构，形状就是结构，没有结构将无法存在于这个世界中。即使加入看不见摸不着的时间维度组成四维的时空世界，结构依然存在于任何一个维度之中。我们都知道万有引力，其中引力并不是虚无飘渺的能量，而是质量在时空中引起的时空扭曲，正是因为时空可以被扭曲，所以任何一个维度都是有结构的，人类一直在探索其中的结构和关联。

在微观世界中，物质是由分子构成的，人类对分子的结构进行探索发现了原子，对原子的结构进行探索发现了原子核，继续不断对结构进行探索发现了夸克。反过来讲就是，各种更小的粒子结构通过关联组合成较大的粒子结构，层层组合最终构成了宏观世界。化学的本质是物理的粒子运动，粒子运动其实是结构之间的关联，人类的情感、想法等都是细胞间的化学信号，而化学信号又是物理的粒子运动，本质又是结构之间的关联，所以我们人类的一切行为，生物的一切行为都是结构之间的关联。

所以，结构是“神”的语言，用结构和结构之间的关联来描述整个世界。

分析如何理清数据流向

数据结构之于程序代码也同样如此，其是程序的根本，数据结构与之间的关联描述了整个程序世界，逻辑控制流依存于数据结构，若离开其，则程序将崩塌不复存在。

现在我们开始分析如何通过数据结构来理清数据流向。
由前文可知，数据的流向是由逻辑控制流来控制的，但是逻辑控制流本身就是复杂的，现在我们换个说法，数据的流向是由逻辑控制流来驱动的，逻辑控制流只是通过一些条件、规则来驱动数据进行流动，其流向并不是在写逻辑控制流的过程中而突然打通的，而是在写逻辑控制流之前，在数据结构定义的时候，就已经开始设计构思其流向了。只是几乎我们每一个程序员都忽略了这一点，我们错误的以为数据流向是存在于逻辑控制流之中的。

这种误解是如何产生的？

首先，程序的原作者在定义数据变量也即数据结构的时候，就已经在脑中设计构思其流向了，但他并没有在该数据结构上做说明来描述数据的流向。然后，他认为数据的流向应该用逻辑控制流来描述就可以，就够用了，所以就零零散散的用代码在逻辑控制流中进行描述。这就导致了别人不得不完整阅读逻辑控制流中的散碎的、反人类的代码来弄清楚数据的流向，原作者留给后来人的仅有这一堆蜿蜒曲折，支离破碎的代码，而清晰的导航地图只留在了原作者的脑海中，别人无法获取。只有神和原作者知道。时间久一点后，就只有神知道了。

强化数据结构的表达

阅读到此，我们已经非常确定数据的流向是隐含于数据结构之上的，只是数据结构太沉默，缺乏表达。而逻辑控制流又太活跃，喧宾夺主。

所以，我们要强化数据结构的表达，在数据结构上描述数据的流向，也就是结构之间的关联。

事实上，当我们把几个独立的数据结构，编排组织在一起成为一个较大的新的结构时，这种关联就已经建立了，只是我们并未对其进行更多的、更详细的描述，关联隐晦其中。我们只是把它当作了数据的存储，然后通过逻辑控制流再对其进行读读写写。

寻找解决方案

有两种方案可以更好的描述结构之间的关联。

注释型方案

一种是注释型方案，在数据结构上通过注解来解释并描述结构之间数据的流动，可以描述流动的方向性，然后通过预处理，静态编译来校验结构之间关联的正确性。我们需要实现一个静态的编译检查工具。

依然还是在逻辑控制流中对数据的流向进行控制，只是额外增加了在数据结构定义时的说明，弊端是程序员可以偷懒不进行注解，这样就又退化回了原始的蛮荒。更主要的弊端是，还是采取了以逻辑控制流为主的编码方式，也就保留了前文说过的逻辑控制流的所有缺点，虽然通过注解有了数据流向的地图，但是辅助作用有限，阅读并梳理代码还是有较大难度，治标不治本。

数据结构化编程

另一种方案是，以数据结构为主，以逻辑控制流为辅，也就是面向数据结构编程（数据结构化编程），而非面向过程。

注意，这不是为了提出新概念，也不是为了喊口号，而是为了改变以往的过程式思维方式，转到结构化思维方式上来。意识形态决定思维方式，思维方式决定实际行为。

这就是为何一直要强调结构的重要性来建立意识形态，从而塑造结构化思维，从而决定实际的代码编写。这个初始的思维转变可能不太习惯，请耐心些，因为我们已经越过了逻辑控制流的层层迷雾，开始直接面对程序的核心“数据结构”，握住了程序的命脉。

结构化思维 & 结构的规则

改变根深蒂固的看法

在结构化思维方式中，我们首先要改变把数据结构仅仅当作数据存储这一根深蒂固的看法。

或许你会认为这违背了以往的准则，离经叛道，数据结构就应该也仅应该当作逻辑控制的存储区域，这样才有简单性。貌似没错，但实际上整个程序代码变简单了吗？用事实说话就是并没有！唯一保持“简单”的只有数据结构，能不简单吗，就是声明定义了一个变量而已，当然简单了。但为此付出的代价是无比高昂的，仅为了保持变量声明的简单性，而不得不在逻辑控制流中来控制其流向，操纵其行为，通过各种令人绝望的骚操作来让其运动起来，引发绝望的复杂性。

这就好比，太阳和地球纯粹就是简单的球体而已，是固定静止的，没有地球绕着太阳旋转，而如果要让地球绕着太阳旋转的话，则只能由上帝额外施加一个神力来让地球绕着太阳旋转。如果我们的宇宙真是这样的话，我们永远无法弄清楚宇宙天体的运行规律，绝不可能！这直接丢弃了万有引力，而是通过神力来模拟引力的效果，而神力却是我们永远无法触及的，除非我们是神。更恐怖的是，一旦引入这个神力，就会破坏原来世界的平衡（蝴蝶效应），而为了维持平衡，则会引入更多的神力，从而陷入无尽的循环。一个充满神力的世界，是极致复杂的，永远不可能弄清楚。

而我们却习惯于在程序代码中充当神的角色，用各种神力来实现目的，并艰难的维护着平衡，以至于自己也难以看懂。摘去神力的面具，这其实是幽灵之力，魔鬼之力，地狱之力，想当神的我们，却实际成为了撒旦。

改变了看法之后，数据结构就不应该是一个静静的数据存储了，数据结构本身一定是有自己的规则。 就像太阳和地球一样，其自身就具有引力的规则，可以自我解释清楚，而不是借助外部的神力。宇宙的规则“物理”的简单之处也就是所有的规则一定是存在于其物质本身的，通过对物质本身的结构和规则进行探索，就能掌握万物的奥秘。

改变主观视角

所以我们要在数据结构上定义规则，用其本身的规则来描述结构之间的关联。

在结构化思维方式中，我们思考的角度应该立足于数据结构上。 这就产生一个非常有意思的思考流程：

首先告诫自己，这是一个从输入数据转化为输出数据的运动规则，一定抽象出两类字段，即输入字段和输出字段。
分析需求，找出提供的物料和期望的结果，在结构上定义一个或多个输入字段，和一个或多个输出字段。
因为要定义规则，规则的最大特点就是可以被动的自动执行（物理规则也是如此；其不同于函数，函数是主动执行的），所以要找到执行的时机。
考虑到函数执行的时机是当所有入参都传入时，所以很自然的，规则的执行时机，应该是规则所依赖的输入字段都准备好时。
这里获知一个很有趣的性质，就是规则的执行是不依赖入参的顺序的，也即无需操心字段的赋值顺序，程序员只需要负责把字段塞满就好，如果有规则该执行，那么就会自动执行。
由此，定义规则就变得简单了，主要分为三部分：
- 所需要的条件（输入数据），即声明需要哪些输入字段
- 规则细节（数据转化的过程），即实现数据转化的过程
- 产生预期输出结果（输出数据），即标明会有哪些输出字段（暂时简化，写此文时，在评估确定较好的通用标明方案）
发现结构化的一个重要性质，即数据流向是清晰的，易于梳理的，这对可维护性很重要。（达到理清数据流向的目标）
发现结构化的另一个重要性质，即数据结构的复用性很高，因为每个结构都是自洽的。
对于复杂的需求，可以构建树形数据结构，由子结构的输出结果作为父结构所需要的条件，执行规则，产生属于父结构的输出结果。最终通过这种简单的方式，在最外层生成最终的预期输出结果，交付给用户。
最终，重新认知到，程序是由简单易懂的数据结构遵循规则运行后，产生预期输出结果（输出字段），而不应该是进入黑盒函数后经过玄学操作返回结果。这是因为，前者的结果是可以预期的，规则是恒定的，可以扁平展开的；而后者的结果是难以预期的，也难以进入梳理运行流程，复杂令人绝望。

结构化的基本性质和特性

可以发现结构化的三大基本性质：易于读写、流向清晰、高度复用。
和高级特性：安全、并发。字段会对数据进行完备校验（不仅校验类型，也校验数据值是否符合预期规则），每个字段都是安全的，那么整个程序就会是安全的。由于字段赋值是不要求顺序的，因而可以有更好的并发性。

定义结构 & 定义规则

实际编程需要做的只有 2 、6 两步，这也正是结构化思维后数据结构的两个根本构成：字段和规则。在以往只有字段的情况下，新添加了规则这一个概念，整个程序世界变得完全不同了，开始变得清晰明朗了，一直萦绕的迷雾消失不见了，如透明般展示于我们的眼前。就像有了货币规则之后，人类的整个文明世界都变得不同了，社会飞速进步。

显而易见的，在走完整个思考流程后，最终我们对程序有了简单易懂的全新认知，获益是巨大的。整个程序如树形结构一般清晰的展示于我们眼前，对于我们阅读来讲，基本上只需要关心字段的输入和输出，而不必探究详细的实现，因为字段是如此的清晰易读。每一个子结构都可以使用同样的方式，扁平展开，阅读复杂度是恒定平缓的，而这在过程式编程中是无法想象的，是不可能的，其复杂度如蜗牛一般是螺旋状的，总能把人搞晕，代码量越多，复杂度就越恐怖。而现在我们终于找到了结构化编程，将复杂度变得平缓，有一种打破枷锁的解放感。

耳听为虚，眼见为实，接下来通过一个示例来体会下结构化编程的简单易懂。（此为演示代码，现在已经有 TypeScript 版可用: https://rainforesters.github.io/rainforest-js ）

// 定义结构

// 定义跳跃的信号结构
typedef JumpSignal {
  jump bool
  event Event
  stage Stage
}

// 定义规则函数

// 这个规则应该解读为：将用户的操作转化为跳跃信号
funcdef JumpSignal (
  // 声明待观察的字段（可以有多个）
  // 一旦所有字段都准备好（被赋值），则触发规则函数
  event
) => {
  if (self.event.type == "tap") {
    self.jump = true // 为 jump 字段赋值，表示 jump 字段已经准备好
  }
}

funcdef JumpSignal (
  stage
) => {
  self.stage.addEventListener("tap", (e) => {
    self.event = e
  })
}


typedef Avatar {
  ...
}

typedef Player {
  avatar Avatar
  jumpSignal JumpSignal
}

// 这个规则应该解读为：当跳跃信号发生时，将角色变成跳跃状态
funcdef Player (
  jumpSignal {
    // 可以直接观察子结构的字段，而无需关心 jumpSignal 是否为空，
    // 因为，遵循结构化编程的思维，这里只需要声明待观察的目标字段，
    // 也就是，我们只期望 jump 准备好，
    // 这也就间接表明了 jumpSignal 肯定会准备好。
    // 这种简单直白的条件声明，是以往过程式编程所无法实现的。
    jump
  }
) => {
  if (self.jumpSignal.jump) {
    self.avatar.state = "jump"
  }
}


func main() {
  // 初始化结构实例
  // avatar jumpSignal 会自动初始化
  const player = typeinit(Player)
  player.jumpSignal.stage = stage // 将舞台赋值给跳跃信号
}

核心是以数据结构为主，在其上定义规则，充分利用规则的被动自动执行。
整个程序的结构现在是完全可视的了，子结构都层次分明，职责明确，可以快速的弄懂结构的意图，梳理整个程序的架构，理清数据的流向。我们能避免像以往过程式编程那样掉入逻辑漩涡，无法自拔，可以松快的读写代码。

结构化编程的新写法

以往的过程式编程的写法是，需要通过逻辑控制流，一步一步小心翼翼的线性编写，同时还要考虑最令人烦恼的分支判断等，需要费很大的力气来编写。

现在，编程方式开始有变化了，通过结构化编程，我们获得了三个恒定的写法：

定义数据结构
定义规则
为字段赋值（让数据准备好）

得益于结构的高复用性，所以，最常用的写法就是为字段赋值，这个活很好干。不用引入逻辑控制流，不用操心赋值顺序，只要需要被赋值，那就赋值好了，只要需要准备的都准备好了，系统会聪明的遵循规则自动运行。这就像是在设置配置文件，简单直白，通俗易懂。

一定要有新认知、新思维

可能依然有些同学会觉得上述示例晦涩难懂，发现不了结构化编程的好处，说白了就是一时还没有转过弯来，依然用过程式的思维来阅读上述代码，旧思维太固执，太根深蒂固。

正如前面花大力气强调的，一定要认知到结构的重要性，一定要改变数据结构是数据存储的固执看法，一定要秉承结构化的思维，以数据结构为主，着眼于结构本身去理解规则。 意识形态决定思维方式，思维方式决定实际的阅读和编写行为。

总之，要扭转过程式思维到结构化思维上来，想通了，就明朗了。

结构化编程的好处

使用结构化编程，我们能获得一些前所未有的令人欣喜的好处，如我们可以直接从结构化的三大基本性质（易于读写、流向清晰、高度复用）中获益，也可以从更高级的安全和并发特性中获益。还有就是得益于结构化编程的新写法，我们可以实现更多工具在静态检查阶段或运行阶段，通过可视化的方案来一览整个程序的数据流向，可以知道哪些字段是输入数据；哪些字段是输出数据；哪些字段是被依赖的，又间接依赖哪些字段；哪些字段已经准备好；哪些字段尚未准备好，等等等等。这在以往的过程式编程中是难以实现的。

还有一个不得不说的性质：高度复用。
同样得益于结构化编程的新写法，我们统一了结构引用定义的方式，和为字段赋值的方式。
这就表示，你自己定义的或者他人定义的结构，都能够复用、通用。这也表示了，如果大家开放自己定义的结构给所有人使用，那么随着积累、沉淀，我们写的代码将会越来越少。
以往，我们受限于组件的不可检索性，只能通过一个项目的文字简介来获知是否对自己适用，而现在得益于结构的完整自描述性（自洽），可以归纳出输入字段的类型和输出字段的类型，构建索引，从而可以提供终端的用户检索。
同时，由于数据结构代表数据本身，可以方便进行序列化，这就表示，可以抹平不同编程语言之间的差异，可以方便的跨语言执行规则，也易于分布式执行规则。

另一个不得不说的特性：安全。
毫不客气的讲，绝大多数程序员最容易忽视的就是安全，除了讨厌写注释之外，就是讨厌写安全校验，不喜欢穿衣服就出门。还有一个长久困扰程序员的麻烦是 Debug，除去明显的逻辑错误，大多数 Debug 的过程其实是把异常数据校正的过程，但是追踪问题根源却要耗费九牛二虎之力。
现在，受益于结构的自洽，我们也可以让类型自洽，对类型进行自我描述，不但要校验输入数据的类型，同时也校验数据的值是否合规，是否符合预期。也即类型是可以有明确语义的，可信的，可以预期的，是安全的。
比如期望是偶数，那么就定义一个偶数类型，然后作为数据结构的字段类型，那么对任何偶数类型字段的赋值都会自动进行校验，校验的目的就是要确保符合预期，保持确定性。
每个字段都是符合预期的，那么整个结构就是符合预期的，从而整个程序也是符合预期的，是安全的。整个程序的状态在任何时刻都是确定的，任何时刻都是安全的。

清晰的数据流向也提高了 可维护性。
现在，整个程序的流向地图不是隐藏于原作者的脑海了，在编写程序的时候就已经开始绘制出来了，这对于后续的维护者来说是天大的福音。
同时，得益于上面所说的安全，让结构保持在确定的、可以预期的状态，这也能减少 Bug 的产生，降低 Debug 的难度。

结构化思维带来的编程写法也更有助于 多人协作。
多人协作的开发方式，提高了开发速度，但也增加了整个程序的不确定性和沟通成本。每个人的思维逻辑都不同，所以代码实现也五花八门，对接接口也千奇百怪。再好的开发规范，也只能约束代码的编写行为，却没办法规范统一人们的逻辑实现。不同的对接风格，增加了沟通成本，也无法保证确定性。
遵循结构化思维，能够将开发人员从以往的主观逻辑实现，拉回到客观的结构规则上来，消除主观差异性，回归到结构本质的输入和输出，令其自洽，易于大家共识。为字段赋值的写法，也简单直白的统一了对接风格，降低沟通成本。并且得益于安全特性，能够更好的消除多人协作带来的不确定性，以更低成本，保证整个程序的安全稳定。

应用场景

结构化编程的方式，除了常规的前端、后端，对于运维等也是大有裨益，就像写配置文件。
由于结构的自洽性，其相当于是物理概念的物质，所以理论上只要结构自身的规则准确，那么可以更容易的对任何场景进行模拟，比如对互相干涉性较强的星系模拟、气候模拟、神经模拟等也非常有潜力。

总结

如前所述，此文的意义在于，打破根深蒂固的陈旧过程式编程观念和思维，找到结构化编程的新观念、新思维，站在更好的视角，拥有更广阔的视野，重塑对程序的认知，建立新的意识形态，发挥优势，提高生产力。