程序員在面試時(shí)如何寫(xiě)出高質(zhì)量的代碼
作者總結自己多年面試他人以及被他人面試的經(jīng)驗，發(fā)現應聘者可以從代碼的規范性、完整性和魯棒性三個(gè)方面提高代碼的質(zhì)量。
程序員在職業(yè)生涯中難免要接受編程面試。有些程序員由于平時(shí)沒(méi)有養成良好的編程習慣，在面試時(shí)寫(xiě)出的代碼質(zhì)量不高，最終遺憾地與心儀的公司和職位失之交臂。因此，如何在面試時(shí)能寫(xiě)出高質(zhì)量的代碼，是很多程序員關(guān)心的問(wèn)題。
代碼的規范性
面試官是根據應聘者寫(xiě)出的代碼來(lái)決定是否錄用一個(gè)應聘者的。應聘者首先要把代碼寫(xiě)得規范，才可以避免很多低級錯誤。如果代碼寫(xiě)得不夠規范，會(huì )影響面試官閱讀代碼的興致，至少印象分會(huì )打折扣。書(shū)寫(xiě)、布局和命名都決定著(zhù)代碼的規范性。
規范的代碼書(shū)寫(xiě)清晰。絕大部分面試都要求應聘者在白紙或者白板上書(shū)寫(xiě)。由于現代人已經(jīng)習慣了敲鍵盤(pán)打字，手寫(xiě)變得越發(fā)不習慣，因此寫(xiě)出來(lái)的字潦草難辨。雖然應聘者沒(méi)有必要為了面試特意去練字，但在面試過(guò)程中減慢寫(xiě)字速度、盡量把每個(gè)字母寫(xiě)清楚還是很有必要的。不用擔心沒(méi)有時(shí)間去寫(xiě)代碼。通常編程面試的代碼量都不會(huì )超過(guò)50行，書(shū)寫(xiě)不用花多少時(shí)間，關(guān)鍵是在寫(xiě)代碼之前形成清晰的思路并能把思路用編程語(yǔ)言清楚地書(shū)寫(xiě)出來(lái)。
規范的代碼布局清晰。平時(shí)程序員在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境如Visual Studio里面寫(xiě)代碼，依靠專(zhuān)業(yè)工具調整代碼的布局，加入合理的縮進(jìn)并讓括號對齊成對呈現。離開(kāi)這些工具，應聘者就要格外注意布局問(wèn)題。當循環(huán)、判斷較多邏輯較復雜時(shí)，縮進(jìn)的層次可能比較多。如果布局不夠清晰，縮進(jìn)也不能體現體現代碼的邏輯，這樣的代碼將會(huì )讓人頭暈腦脹。
規范的代碼命名合理。很多初學(xué)編程的人在寫(xiě)代碼時(shí)總是習慣用最簡(jiǎn)單的名字來(lái)命名，變量名是i、j、k，函數名是f、g、h。由于這樣的名字不能告訴讀者對應的變量或者函數的意義，代碼一長(cháng)就會(huì )變得非�；逎y懂。強烈建議應聘者在寫(xiě)代碼時(shí)，用完整的英文單詞組合命名變量和函數，比如函數需要傳入一個(gè)二叉樹(shù)的根結點(diǎn)作為參數，則可以把該參數命名為BinaryTreeNode* pRoot。不要因為這樣會(huì )多寫(xiě)幾個(gè)字母而覺(jué)得麻煩。如果一眼能看出變量、函數的用途，應聘者就能避免自己搞混淆而犯一些低級的錯誤。同時(shí)合理的命名也能讓面試官一眼就能讀懂代碼的意圖，而不是讓他去猜變量到底是數組中的最大值還是最小值。
代碼的完整性
在面試的過(guò)程中，面試官會(huì )非常關(guān)注應聘者考慮問(wèn)題是否周全。面試官通過(guò)檢查代碼是否完整來(lái)考查應聘者的思維是否全面。通常面試官會(huì )檢查應聘者的代碼是否完成了基本功能、輸入邊界值是否能得到正確的輸出、是否對各種不合規范的非法輸入做出了合理的錯誤處理。
三種測試用例確保代碼的完整性
應聘者在寫(xiě)代碼之前，首先要把可能的輸入都想清楚，從而避免在程序中出現各種各樣的質(zhì)量漏洞。也就是說(shuō)在編碼之前要考慮單元測試。如果能夠設計全面的單元測試用例并在代碼中體現出來(lái)，那么寫(xiě)出的代碼自然也就是完整正確的了。通常程序員可以從功能測試、邊界測試和負面測試三方面設計測試用例，以確保代碼的完整性。
首先要考慮的普通功能測試的測試用例。應聘者首先要保證寫(xiě)出的代碼能夠完成面試官要求的基本功能。比如面試題要求完成的功能是把字符串轉換成整數，應聘者就可以考慮輸入字符串“123”來(lái)測試自己寫(xiě)的代碼。這里要把零、正數（比如123）和負數（比如-123）都考慮進(jìn)去。
考慮功能測試時(shí)，應聘者要盡量突破常規思維的限制，避免忽視某些隱含的功能需求。比如“打印從1到最大的n位數”，很多人覺(jué)得很簡(jiǎn)單。最大的3位數是999、最大的4位數是9999。這些數字很容易就能算出來(lái)。但最大的n位數都能用int型表示嗎？如果超出int的范圍可以考慮long long類(lèi)型。超出long long能夠表示的范圍呢？面試官是不是要求考慮任意大的數字？如果面試官確認題目要求的是任意大的數字，那么這個(gè)題目就是一個(gè)大數問(wèn)題。此時(shí)需要特殊的數據結構來(lái)表示數字，比如用字符串或者數組來(lái)表示大的數字，才能確保不會(huì )溢出。
其次需要考慮各種邊界值的測試用例。很多代碼都包含有循環(huán)或者遞歸。如果代碼是基于循環(huán)，那么結束循環(huán)的邊界條件是否正確？基于循環(huán)的代碼要特別注意開(kāi)區間和閉區間的使用（也就是區分<與<=、>與>=）。如果代碼是基于遞歸，遞歸終止的邊界值是否正確？這些都是邊界測試時(shí)要考慮的用例。還是以字符串轉換成整數的問(wèn)題為例，應聘者寫(xiě)出的代碼應該確保能夠正確轉換最大的正整數和最小的負整數。
再次還需要考慮各種可能的錯誤的'輸入，也就是負面測試的測試用例。應聘者寫(xiě)出的函數除了要順利地完成要求的功能之外，當輸入不符合要求時(shí)，面試官還希望他能做出合理的錯誤處理。在設計把字符串轉換成整數的函數時(shí)，應聘者就要考慮當輸入的字符串不是一個(gè)數字，比如“1a2b3c”，怎么告訴函數的調用者這個(gè)輸入是非法的。
前面討論的都是要全面考慮當前需求對應的各種可能輸入。在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，永遠不變的就是需求會(huì )一直改變。如果應聘者在面試時(shí)寫(xiě)出的代碼能夠把將來(lái)需求可能的變化都考慮進(jìn)去，在需求發(fā)生變化時(shí)能夠盡量減少代碼改動(dòng)的風(fēng)險，那他就向面試官展示了自己對程序可擴展性和可維護性的理解，必定能得到面試官的青睞。如果應聘者在解答面試題“調整數組順序使奇數位于偶數前面”時(shí)能夠考慮可擴展性，他寫(xiě)出的代碼不僅僅只是解決調整奇數和偶數的問(wèn)題，還能考慮到把調整數字順序的功能和判斷一個(gè)數字是奇數還是偶數的功能解耦。這樣當今后需求功能擴展要求解決類(lèi)似的問(wèn)題，比如調整負數和非負數的順序、調整能被3整除的數字和不能被3整除的數字的順序，只需要添加很少的代碼都能做到，于是提高了代碼的可擴展性和可維護性。
三種錯誤處理的方法
通常有三種方式把錯誤信息傳遞給函數調用者。
函數用返回值來(lái)告知調用者是否出錯。比如很多Windows的API就是這個(gè)類(lèi)型。Windows中很多API的返回值為0表示API調用成功，而返回值不為0表示在A(yíng)PI調用的過(guò)程中出錯了。微軟為不同的非零返回值定義了不同的意義，調用者可以根據這些返回值判斷出錯的原因。這種方式最大的問(wèn)題是使用不便，因為函數不能直接把計算結果通過(guò)返回值直接賦值給其他變量，同時(shí)也不能把這個(gè)函數計算的結果直接作為參數傳遞給其他函數。
當發(fā)生錯誤時(shí)設置一個(gè)全局變量。此時(shí)可以在返回值中傳遞計算結果了。這種方法比第一種方法使用起來(lái)更加方便，因為調用者可以直接把返回值賦值給其他變量或者作為參數傳遞給其他函數。Windows的很多API運行出錯之后，也會(huì )設置一個(gè)全局變量。函數調用者可以通過(guò)調用函數GetLastError分析這個(gè)表示錯誤的全局變量從而得知出錯的原因。但這個(gè)方法有個(gè)問(wèn)題：調用者很容易就會(huì )忘記去檢查全局變量，因此在調用出錯時(shí)忘記做相應的錯誤處理，從而留下安全隱患。
異常。當函數運行出錯時(shí)，程序就拋出一個(gè)異常。程序員可以根據不同的出錯原因定義不同的異常類(lèi)型。因此函數的調用者可以根據異常的類(lèi)型就能知道出錯的原因，從而可以做相應的處理。另外，由于顯式劃分了程序正常運行的代碼塊（try模塊）和處理異常的代碼塊（catch模塊），代碼的邏輯比較清晰。異常在高級語(yǔ)言如C#中是強烈推薦的錯誤處理方式，但有些早期的語(yǔ)言比如C語(yǔ)言還不支持異常。另外，當拋出異常時(shí)，程序的執行會(huì )打亂正常的順序，對程序的性能有很大的影響。
上述三種錯誤處理的方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。那么面試時(shí)應聘者該采用哪種方式呢？這要看面試官的需求。在聽(tīng)到面試官的題目之后，應聘者要盡快分析出可能存在哪些非法輸入，并和面試官討論該如何處理這些非法輸入。和面試官進(jìn)行這樣的討論對應聘者是有益的，因為面試官會(huì )覺(jué)得他對錯誤處理有著(zhù)全面的了解，并且還會(huì )覺(jué)得他有很好的溝通能力。
代碼的魯棒性
魯棒性是指程序能夠判斷輸入是否合乎規范要求，并對不合要求的輸入予以合理的處理。容錯性是魯棒性的一個(gè)重要體現。不魯棒的軟件在發(fā)生異常事件時(shí)，比如用戶(hù)輸入錯誤的用戶(hù)名、試圖打開(kāi)的文件不存在或者網(wǎng)絡(luò )不能連接，就會(huì )出現不可預見(jiàn)的詭異行為，或者干脆整個(gè)軟件崩潰。這樣的軟件對于用戶(hù)而言，不亞于一場(chǎng)災難。
由于魯棒性對軟件開(kāi)發(fā)非常重要，面試官在招聘時(shí)對應聘者寫(xiě)出的代碼是否魯棒也非常關(guān)注。提高代碼的魯棒性的有效途徑是進(jìn)行防御性編程。防御性編程是一種編程習慣，是指預見(jiàn)在什么地方可能會(huì )出現問(wèn)題，并為這些可能出現的問(wèn)題制定處理方式。
在面試時(shí)，最簡(jiǎn)單也最實(shí)用的防御性編程就是在函數入口添加代碼以驗證用戶(hù)輸入是否符合要求。通常面試要求的是寫(xiě)一兩個(gè)函數，應聘者需要格外關(guān)注這些函數的輸入參數。如果輸入的是一個(gè)指針，那指針是空指針怎么辦？如果輸入的是一個(gè)字符串，那么字符串的內容為空怎么辦？如果應聘者能把這些問(wèn)題都提前考慮到，并作相應的處理，那么面試官就會(huì )覺(jué)得他有防御性編程的習慣，能夠寫(xiě)出魯棒的軟件。
當然并不是所有與魯棒性相關(guān)的問(wèn)題都只是檢查輸入的參數這么簡(jiǎn)單。應聘者看到問(wèn)題時(shí)，要多問(wèn)幾個(gè)“如果不……那么……”這樣的問(wèn)題。比如面試題“鏈表中倒數第k個(gè)結點(diǎn)”，這里隱含著(zhù)一個(gè)條件就是鏈表中結點(diǎn)的個(gè)數大于k。應聘者就要問(wèn)自己如果鏈表中的結點(diǎn)不是大于k個(gè)，那么代碼會(huì )出什么問(wèn)題？這樣的思考方式，能夠幫助發(fā)現潛在的問(wèn)題并提前解決問(wèn)題。這比事后讓面試官發(fā)現問(wèn)題之后應聘者再去慌忙分析代碼查找問(wèn)題的根源要好很多。
小結
本文從規范性、完整性和魯棒性三方面介紹了應聘者如何在面試時(shí)寫(xiě)出高質(zhì)量代碼（如下圖所示）。
第一，應聘者在白紙或者白板上手寫(xiě)代碼時(shí)要注意規范性，盡量清晰地書(shū)寫(xiě)每個(gè)字母，通過(guò)縮進(jìn)和對齊括號讓代碼布局合理，同時(shí)還要合理命名代碼中的變量和函數。第二，應聘者最好在編碼之前全面考慮所有可能的輸入，確保寫(xiě)出的代碼在完成了基本功能之外，還考慮了邊界條件，并做好了錯誤處理。只有全面考慮到這三方面的代碼才是完整的代碼。第三，應聘者要重視代碼的魯棒性，確保自己寫(xiě)出的程序不會(huì )輕易崩潰。平時(shí)在寫(xiě)代碼時(shí)，應聘者最好養成防御式編程的習慣，在函數入口判斷輸入是否有效并對各種無(wú)效輸入做好相應的處理。應聘者如果能夠做到這三點(diǎn)，自然就能寫(xiě)出高質(zhì)量的代碼，最終通過(guò)面試拿到Offer也將是水到渠成的事情。
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