深入理解運算原理｜從簡單的機器到無所不能的程式

第9章

Toyland 程式設計

程式設計就是要以語法傳達想法給機器。編寫程式時，我們要讓機器在執行程式時，能

完成我們的想法，並且因為我們的程式語言語意可以讓機器瞭解程式每個小片段的意

涵，因而信任我們所使用的程式語言。

但是複雜的電腦程式大於個別陳述式和運算式的總和。只要我們連接眾多小零件，讓它

變成更大且完整的個體，它就能檢查整個程式是不是真的完成了我們原本想要它完成的

工作；這會非常有用。舉例來說，我們可能想要知道它始終會傳回某些結果，或者執行

它會對檔案系統或網路有一定的副作用，又或者它只是沒有包含會讓它因為意料外的輸

入而當機的明顯錯誤。

事實上，我們可能希望我們的程式能有各式各樣的特性，如果我們可以檢查特定程式的

語法來查看它有沒有這些特性，那真的是非常方便，但是我們知道從檢視其原始碼來預

測程式行為的萊斯定理，不一定能給我們正確的答案。想要找出程式將會完成什麼，最

直接的方式當然就是執行它，雖然有時候這種方式的確可行（藉著已知的輸入來執行程

式，並且檢查實際輸出是否一如預期，可以完成許多軟體測試），但是執行程式碼可能

不是可以接受的調查方法，這有幾個原因。

首先，任何有用的程式都可能處理到執行階段才會知道的資訊：與使用者互動的輸入、

傳入作為引數的檔案、讀自網路的資料，等諸如此類的事情。我們當然可以試著以虛構

的輸入來執行程式，進而瞭解它的作用，但這只是讓我們知道程式對這些輸入的行為；

若實際的輸入有所不同，其結果為何？針對所有可能的輸入組合執行程式，通常都不切

實際或不可能，而且以一組特定的輸入測試程式一次，就算那些輸入是真的，也未必能 ...