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你正站在十字路口 (2)—論 Application Framework 軟體開發工具
你正站在十字路口 (2)—論 Application Framework 軟體開發工具
侯捷     阅读简体中文版

1994.12

別人手上都是針刺飛彈,
拿著 57 步槍的你如何抗衡 ?
真的要執白梃以撻堅甲利兵嗎 ?

使用 Application Framework,
才跟得上最新介面與最新技術。
如果能因此輕易做出和世界級軟體同等級的 UI 介面,
你心不心動 ? 


每個人都說以 SDK 開發 Windows 軟體多麼煩人,多麼痛苦。我從不認為 ! 如果你了解每一個程序的每一個原由,何難之有 ? 可重復使用的 C++ 軟體元件和設計良好的 C 函式之間有很大的差別嗎 ? 在原有的 Windows 程式碼中玩一點剪貼游戲,把視窗標題和視窗類別名稱改一改、圖式 (icon) 改一改、顏色改一改、表單改一改,然後在視窗函式的 switch 敘述中多打造幾個 case,麻煩嗎 ? 一點也不 ! 倒有一種完全掌握每一點每一滴并且「看你往哪兒跑」的快感。這種快感大概只有骨子里流著 100 ㄆㄚ 理工血液的工程師才享受得到,也才愿意享受。

噢噢,以上是我一年前的想法。自從我知道并了解 Application Framework 這種開發工具,我就不做如是想了。沒有比較,難以分出高下,SDK API 原是高階的應用程式介面,在 Application Framework 面前卻宛如低階的組合語言。

(注 : SDK 全名是 Software Development Kit,軟體開發工具。每一個環境都可以 有它自己的 SDK。例如 DOS Extender 也可以有 SDK。但現在 SDK 三個字常常成為 Windows SDK 的代名詞。其實把所謂的 Windows SDK 程式稱為 Windows API 應用程式 恐怕恰當些,這種程式不限使用 Microsoft SDK,也可以使用 Borland、Symentec 或其他廠商的 Windows 軟體開發工具進行編譯聯結)

■ Application Framework

什麼是 Application Framework ? 你可以說這種產品在良好的規劃與測試之下,提供大量的一般性程式機能;這些機能彼此之間有強大的凝聚力。我們來分析一下這個很文謅謅、很不具體的定義。

1) 在良好的規劃與測試之下 - 這是 Application Framework 設計者與開發人員的責任, 我們只是使用者,不干我們的事。當然,掏錢的時候,你得謹慎評估哪一套 才是良好規劃與測試之下的產品,因為通常選擇了一套 Application Framework, 也幾乎就跟定了一套編譯器。

2) 提供大量的一般性程式機能 - 什麼是一般性程式機能 ? [About] 對話盒、[File] 表單、 [Edit] 表單、[Help] 表單、工具欄 (toolbar)、狀態欄 (status bar) 等等都是。 撇開使用者介面不談,資料的儲存與顯示、印表機輸出與輸出前的預視也都是一般性程式 機能。尤有甚者,SDI (Single Document Interface,單文件介面)、MDI (Multiple Document Interface,多文件介面) 和 OLE (Object Linked & Embedded, 物件聯結與內嵌) 也都算是一般性程式機能,因為它們并不涉及一個應用程式特定 之資料型態。

關於應用程式特定之資料型態,我必須對上面的說明有所補充。上面提到的資料 儲存與顯示、印表機輸出以及輸出預視,都與資料結構有關。Application Framework 絕對不可能知道它的使用者將如何規劃資料格式,所以它提供的只是一個空殼, 和一些管理資料的輔助工具 (諸如陣列、串列)。你,身為一個 Application Framework 的用戶,必須因應實際需要之資料結構,設計出關鍵性的處理函式, 例如檔案存取動作 (在物件導向領域中稱為 Serialization,也就是 MFC 的 Serialize 函式)、顯示幕的輸出動作 (在 MFC 中稱為 OnDraw 函式)。這些位居 關鍵地位并且與應用程式之資料格式息息相關的函式,需要你自己設計。

如果關鍵性的動作都靠我們親手完成的話,Application Framework 除了 對 UI 介面有些貢獻,又帶來什麼其他價值呢 ? 它的價值在於下面一個性質。

3) 機能彼此之間有強大的凝聚力 - 你不妨把 Application Framework 視為一種工具, 可以快速制造出一部汽車的華麗外殼 (目前全世界最流行的外殼),以及汽車內部 的油路電路,只缺最重要的引擎部份。依車主的喜好,植入引擎後,這部汽車就能 上路上工了。在這里我要強調的是「油路電路」,當你使用 Application Framework 提供的各個程式機能 (軟體元件),它們之間有強大的凝聚力,關系密切。舉個例子, 你在 [File Open] 對話盒中 (這是 Application Framework 提供的) 選擇一個 檔名,檔名會自動包裝,開啟一個 Archive 檔案,再把 handle 交給那個負責磁碟讀寫動作的函式 (在 MFC 名為 Serialize)。 所以你 (應用軟體設計者) 不必再管瑣屑的雜事,只要專心於最關鍵的磁碟讀寫動作 即可。不必在取經的大道上,常常迷失於路旁幽徑。

資料的本體我們稱為 Document,資料的外顯我們稱為 View。再舉一個 Document-View 之間關系密切的例子 : 你可以為一份資料產生許多觀察視窗 (許多 View),這些子視窗 的管理已內含在 MDI 介面之中,我們什麼也不必做;如果你在某一個 View 視窗中修改 了資料內容,只要讓 Document 發出命令,所有的 View 視窗都同步更新。

一般的類別庫 (Class Library) 和 Application Framework 有什麼差別 ? 關鍵就在於上述的第三項特質。由於要用就得用一整組類別,所以你得乖乖遵循特定的程式風格(程式寫法)。對於藝術家們,這是難以忍受的事;身為一個工程師的我,想到的卻是一句老話 :「沒有規榘,無以成就方圓」。只要能夠提升我的生產力,又有長遠的支援,我很樂意接受這種沒有痛苦的束縛。

■ MFC 與 OWL

Application Framework 以什麼型態呈現出來 ? 它又該如何使用呢 ?

物件導向產品,當然是以骨子里已有物件導向精神的 C++ 語言來完成最適當。Application Framework 就是以 C++ 類別庫 (Class Library) 的形態呈現出來。只要你充份了解 C++ 語言中的繼承性質,以及虛擬函式的精義,就能夠把 Application Framework 運用得很好。Application Framework 設計者把那些最關鍵性的、最與應用程式特殊格式息息相關的動作通通設計為虛擬函式,等著你改寫 (override) 它。

PC 環境中出現兩套成功的 Application Framework 產品,一是 Microsoft 公司的MFC (Microsoft Foundation Classes),一是 Borland 公司的 OWL (Object Windows Library)。這兩套產品都有上述的 Document-View 架構,類別的劃分大致上也相似。二者技術各有所長,但 MFC 占著東家是 Windows 開創者之便,在 OLE 及 ODBC 等方面的類別支援上,動作比較迅速。另外,以加盟店 (注) 的數目來看,MFC 的聲勢也浩大些。(注: Microsoft、Symantec、Metaware、Watcom 都采用 MFC 做為其開發環境中的 application framework)。

除了 Application Framework 本身,它搭配的整合開發工具也是我之所以認為傳統SDK 程式員太過辛苦的原因。MFC 搭配 Visual C++ 的各個 Wizards,OWL 則搭配Borland C/C++ 的各個 Experts。這些開發工具為我們自動產出骨干程式碼,維護類別與虛擬函式,自動幫我們加上訊息處理常式的空殼、函式原型、訊息映射表格的項目...,總之,為我們做掉一切瑣事,讓程式員在關鍵的虛擬函式身上專心下功夫。

不管你喜歡哪一個產品,我都要說,你是睿智的。選擇 Application Framework 就是一種睿智的表現,因為它是組合式軟體機能最好的杠桿支點。

■ 漸悟 C++

喊了很久,C++ 卻變成程式設計領域里的一個圖騰 --- 一種被崇拜的符號和標幟,用來區分氏族血統。軟體界,至少咱們國內的軟體界,有著 OOP (注) 這麼個小小團體,身上流著貴族的血液。(注 : OOP 是 Object Oriented Programming 的縮寫,發聲類似"巫婆")。

「貴族」表示人數稀少,也表示 C++ 難以親近 (根據我所接觸的軟體界朋友以及研討會學員的反應)。稀少和難以親近不是 Bjarne Stroustrup (C++ 原創者) 的目的。常聽 OO 專家說,人類的思維本來就是物件導向的,并且舉一大堆貓狗蝸牛猴子動物園做為例子,但是根據平庸如我的經驗,我想人類命令電腦解決問題的時候,思路恐怕還是「一條鞭」、循序性的。既然知道電腦沒有人類的智慧,既然知道電腦是一個指令一個指令地執行,我就很難一下子被說服,一段碼和另一段碼會「自動」產生什麼關聯。物件導向式的軟體 UI 介面的確是直覺而非常容易上手的,物件導向式的軟體技術卻需要教導、學習、揣摩。揣摩就表示要慢慢地磨細細地咽,所以平庸如我者,接觸了 C++ 數年之後,才慢慢體會了一些「物件導向」的精神。

C++ 是一種扭轉程式員思維模式的語言。一個人思維模式的扭轉,不可能那麼輕而易舉。傳統循序性語言用得愈多愈久的人,快速接受 C++ 的機率愈低。沒學過 C 而直接學 C++ 者,我只遇過一個 (C++ 中還不是有 C ?!)。至於說 C++ 是他這一生第一個程式語言的人,我還沒有碰過。我講這麼多是要告訴你 : 覺得 C++ 不容易體會的人,你絕對不會是第一個,而且你也絕不會孤單 (至少我與你作伴)。就在今天早上,一位資深 (8 年) 軟體工程師還和我聊到 :『C++ 真的那麼好那麼重要嘛 ? 真的那麼自然嗎 ? 怎麼我 ...』。

大 愈舉愈高的時候,即使看不清楚上面寫些什麼,大多數人也會跟著搖旗吶喊。我們應該有自己的見解。我并不討厭 C++ 和 OO,甚而愈來愈喜歡它,但當你訴說 C++ 多好多好的時候,應該要從內心里說,從自己的體會與經驗來說,不是拾別人的牙慧來說。C++ 很重要,至少,不會 C++ 你就不能使用 Application Framework --- 在我看來這夠嚴重的了。Application Framework 可能會成為學習 C++ 的重大誘因,至少,這個誘因在我身上成立。

■ 效率與移植性

Application Framework 應用程式當然比單純的 Windows API 程式效率低,因為它多了一些包裝。有些動作包裝了好幾層,有些動作包裝比較少。無論如何包裝,都會扯效率的後腿。你該評估的,是這個「慢」有沒有慢在節骨眼兒上。

對於效率,我個人比較不那麼在意。硬體的進步很快,讓 CPU 振蕩頻率為我們解決效率的苦惱,對許多應用領域而言是足夠的。我比較在乎程式的維護、開發效率、以及跨平臺性。Application Framework 既然有包裝,就可以在包裝之下更換不同的 API。MFC 對 16 位元應用程式和 32 位元應用程式的移植性做的不錯 (這是我實地使用 Visual C++ v1.5 和v2.0 之後的心得),OWL 則在跨平臺方面有比較遠大的志向 (宣稱要橫跨 OS/2、Windows、Mac、UNIX)。

■ 良心建議

趕快學習 Application Framework 并且實際應用它,這是我的良心建議。如果別人的手上都是針刺飛彈,拿著 57 步槍的你如何抗衡 ? 真的要執白梃以撻堅甲利兵嗎 ? 像 OLE 這種還在拼命往前沖的新規格與新技術,如果你要在程式中含入它,非得使用 Application Framework 不可。使用它,才跟得上最新介面,最新技術。一位朋友很煩惱手上十萬行的程式,不知如何移植到 MFC。我想他算是好的,至少他已經企圖打開機會的大門。

Andrew Schulman 曾在 Dr Dobb's Journal 上說 :『Microsoft 的應用軟體愈來愈像作業系統的一部份』。你可以從很多角度去想這句話。這話嘲諷 Microsoft 藉著作業系統的優勢哄抬其應用軟體。從軟體開發的角度,我聯想到的是,Microsoft 把它的最佳軟體 (Excel、Word) 上的各種最好最新的使用者介面,都包裝在MFC 類別中給你使用。如果能因此輕易做出和這些世界級軟體同等級的 UI 介面,你心不心動 ?
 

2010-07-28 06:31

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