什么是“文学编程”？

“文学编程”是算法大神高德纳提出的编程方法，希望能用來取代传统的结构化编程方式。

高德纳何许人也？

高德纳（英語：Donald Ervin Knuth，音译：唐纳德·尔文·克努斯，1938年1月10日－），出生于美国密尔沃基，著名计算机科学家，斯坦福大学计算机系荣誉退休教授。高德纳教授是现代计算机科学的先驱人物，创造了演算法分析的領域，在多个理论计算机科学的分支做出基石一般的贡献。在计算机科学及数学领域发表了多部具广泛影响的论文和著作。1974年图灵獎得主。

高德纳也是一个有趣的人，他会奖励每一个找出他的著作中任何错误的人，他们每指出TEX的一个错误，就能得到2.56美元，因为“256美分刚好是十六进制的一美元”（256 pennies is one hexadecimal dollar）；另外，对于每个“有价值的建议”，他设立了0.32美元的奖金。高德纳可以算是一名标准的黑客，他最喜欢的软件是Emacs，并曾向其作者理查·史托曼提交修补补丁。

文学编程的目的、概念与工具

正如高德纳所构想的那样，文学编程的目的是：将程序员从面向机器的枯燥思维中解放出来你，用人类日常使用的语言来自由地表达逻辑。

为了实现这一目标，高德纳定义了三个概念和两个工具：

概念1：巨集。它用来隐藏具体的实现，存在形态通常是一段自然语言的话。你可以把它直观地看作是对一段源代码的高度抽象和描述。

巨集由两个尖括号组成("<<...>>")的标记符号表示，"@"符号在noweb文件中表示一节代码的结束。"<<*>>"符号表示“根”，即最上层节点，文学编程工具要从这里展开巨集组成的网。

例子如下：

这里是由noweb程序wc.nw定义的文件wc.c的概述：

<<*>>=

<<包含头文件>>

<<定义>>

<<全局变量>>

<<函数>>

<<主程序>> @

概念2：绕出。众所周知，计算机最终能识别和运行的是二进制文件，所以上述用自然语言描述的文学源文件，必须通过工具转换成可编译、执行的形态，这个过程称为“绕出”（tangled）。

概念3：织出。相信80%以上的程序员都比较讨厌写文档。将文学源文件的信息抽取出来，形成可读性高的文档的过程，称为“织出”（woven）。

工具1：WEB。它是第一种实现“文学编程”的语言。如前面所讲到的，它的目标是通过在描写性的文字中嵌入源代码，让开发者如同创建文学作品一样编写软件；而非像其他大多数编程语言中一样。相反，所采用的结构更注重人阅读要求，而非编译器的要求。

CWEB是WEB的C语言新版本。

工具2：noweb。是另外一种借鉴了WEB的文学编程工具，但是它的优势在于与语言无关。

这里的代码块做了计数的工作，这正是wc存在的目的，实际上非常容易写。我们查看每一个字母并且如果它是一个单词的开始或结束，则会更改状态。

文学编程的体验

文学编程使得用自然语言进行编程变得可行，而且把传统的“树形编程思维”转换成了“网状编程思维”。后者更符合人类大脑的工作方式——想想人脑的神经元是如何连接的。

来看看高德纳的原话：

"我感觉自顶向下和自底向上是两种截然相反的方法论：一个更适合分析程序，一个更适合创建程序。但是，使用WEB编程后，我意识到不必在自顶向下和自底向上之间艰难抉择，因为我们最好把程序的结构看作网状而不是树状的。层级结构是存在的，但对于程序来说，最重要的是其结构的关系。一个复杂的软件由多个简单部分和它们之间的简单关系构成。程序员的任务是用人类最易理解的顺序，而不是用像自顶向下或自顶向上之类刻板僵硬的顺序，来描述清楚这些部分和关系。"

最后的一点补充

巨集和标准文档中的“节名”不同。文学编程的巨集能隐藏任何代码块，并且被用于任何低层次的机器语言操作符内，常常在如"if", "while"或 "case"这样的逻辑操作符内。

<<扫描文件>>=

while (1) {

<<Fill buffer if it is empty; break at end of file>>

c = *ptr++;

if (c > ' ' && c < 0177) {

/* visible ASCII codes */

if (!in_word) {

word_count++;

in_word = 1;

}

continue;

}

if (c == 'n')

line_count++;

else if (c != ' ' && c != 't')

continue;

in_word = 0; /* c is newline, space, or tab */

}

@