■プログラミング出来ない奴ちょっと来い

プログラミング出来る方法教える。

世の中「プログラミング言語」を説く本はごまんとあれど「プログラミング」を説く本やブログはあまりない。

いや実際に "ない" というのはかなり語弊があるかもしれない。

しかし、通常この種の説明している本に辿り着くまでには多くの時間が必要だ。

普通の人は、多くの間違った方法を試し、その都度試行錯誤を重ね、プログラミング経験を経ることよって、重要な概念を獲得するのだと思う。

例えば、「計算機プログラムの構造と解釈」や「実用 Common Lisp」、「コンピュータプログラミングの概念・技法・モデル」などの書籍は現実の問題に対し "プログラム" をどう書くかという問題に正面から取り組んでいる良書だ。

しかし、どれだけ”普通の”プログラマが上記のような書籍を読んでいるのだろうか。

そして、"普通のプログラマ" がプログラミングを学ぶ書籍として、それらは果たして適切と言えるだろうか。

僕はそうは思わない。

というのも、多くの人は計算機科学を学び、効率のよいアルゴリズムとデータ構造、美しい階層化・モジュール化されたプログラム、などを作るためにプログラミングするのではない。目の前の問題を解決するためにプログラミングを行うからだ。

それは自分の作りたいアプリだったり、

クライアントから発注されたプロジェクトだったり、

上司から頼まれた仕事だったり、

業務を効率化させるための Excel マクロだったり、

授業で出された宿題だったり、人それぞれだろう。

このような目の前の問題を解決したい人達が、わざわざ Lisp や Mozart など何の役に立つのか分からない言語を、根気よく勉強するのだろうか。（ちなみに、Lisp や Mozart は上記の書籍で実際に使われている言語である。）

目的は現在の問題を解決することであって、

新しいプログラミング言語を学ぶことや、プログラミングの種々の概念を獲得することではない。

もちろんプログラミング言語を上達するためには一つでも多くの概念を会得する必要があるので、あるレベル以上を目指すのであればこれらの書籍を読むことや、抽象化を実現するための様々なツールを手にすることは必須だと思う。

純粋にプログラミングを楽しんでいる人やハッカーを目指したい人はこのような文章を読むのではなく、ぜひ上記に挙げた本を実際に購入し、自分の手で動かして確かめてみることを勧める。プログラミングに対する考え方や姿勢が変わるのは間違いないと思う。

今回はそのような”純粋にプログラミングを楽しんでいる人”に向けた文章でない。

現実の問題をプログラミングを用いて取り組んでいる人に向けて書いた文章だ。

そのような人の中で、なかなかプログラミングが上達しないという人に向けた文章である。

もしプログラミングの学習に限界を感じているのであれば、プログラミングの学習方法が間違っている可能性が高い。

そして残念なことに、初学者向けの書籍では、"プログラミング言語の文法" を説く本はあれど、"プログラミングの学習方法や上達するための正しいスタンス" を説く本はほとんどない。

できるだけ多くの人にプログラムをする楽しみを知ってもらうためにも、

より多くの人がより生産的にプログラムが出来るようになるためにも、

そして特に、右も左も分からなかったプログラミングを始めたばかりの過去の自分に対して、

効果的な学習方法やプログラムする際の指針を書き記したいと思う。

それらは単に指針を示しているだけなので、

どんなプログラミング言語を使っていようとすぐに実践に移せるはずだ。

後はどれだけそれを実践に移し地道にプログラミングしていくだけである。

正しい努力と、ちょっとしたコツさえ知っていれば驚く程生産性を挙げられるはずだと確信している。

プログラマのレベルを以下の 3 つに分けてそれぞれについて説明していきたい。

1. 初心者レベル

・プログラミング歴 半年未満

・使えるプログラミング言語は一つだけ

ただし以下のことは出来ない。

・500行以上のコードが書けない

・エラーが出た時の対処方法が分からない

・写経は出来るが、自分でプログラムが書けない

2. 中級者レベル

・プログラミング歴 半年 〜 3年

・1つ以上のプログラミング言語は使える

・オブジェクト指向は理解している

ただし以下に当てはまる。

・自分が制作しているアプリケーション向けに "実用的なフレームワークやライブラリ" を書けない

・1万行以上のコードだとスパゲッティコードになり、保守不能になる

・重複するコードが多く存在する

・適切なサブルーチン化できない

3. 上級者レベル

・プログラミング歴 3 年以上

・現実の問題に対して適切なデータ構造とアルゴリズムを選択できる

・抽象化について理解し、可変部分と不変部分を考慮した設計ができる

全てのプログラマはどれかのレベルに属するはずである。

またそれぞれのレベルをクリアするには明確な壁がある様に思う。

これらの壁を超えるにはどうすればよいかを説明する。

前置きが長くなったが、以下ではまず初級者レベルの人に向けた具体的なアドバイスをする。

● 初心者レベルの人に向けて

完全に初心者レベルの人はまずどのようにプログラミングを行えばよいのか分からない。一行も書けない。そのため、必然的に以下のような行動を取ると思う。

・検索エンジンで似たプログラムを検索、コピーペーストする

・本に載っているプログラムをそのまま書き写す（いわゆる写経）

上のような行動を行なっているだけでは、いつまで経っても自分でプログラミングが出来るようにならない。

なぜなら上記のプロセスでは決定的に重要なことが学べないからだ。

それは、【プログラミング言語のモデル】を自分の中に作ることである。

プログラミング言語はルールの塊である。

それは普通の言語と同じように文法が存在し、そのしきたりに沿って記述しなければならない。

そのしきたりを学べば書けるようになれる。非常に単純だ。

それなのに、なぜいつまで経っても書けないのか？

それは、”書き写す・コピーする” だけでは、そのしきたりが習得できないからである。

特に最初のうちのプログラミングは頭を作業使う作業でなく、むしろ "体で覚える" 類のものである。

それは例えば、日本語を話すことと似ている。

友達と会話する時、頭を使っているだろうか。

それは簡単な受け答えについては体が覚えているので、考えるより先に日本語が出てくるのではないだろうか。

プログラミングも同様に頭を使うのではなく、こうしたい時はこう書く、という反射神経を育てなければならない。

もちろん日本語話せるだけでは、ミーティングでプレゼン出来ないのと同様に、文法が出来ただけではプログラミングが出来るとは言えない。しかし、文法が出来ないと "現実の問題に対処するソフトウェアを作る" というレベルには到底進めない。そのために、まずそのような文法の反射神経やパイプラインを頭の中に作る必要があるのだ。

それには以下の点を意識してプログラミングすればよい。

・"何をしたい時" に "どう書けば正しく動くか" というデータベース（プログラミング言語のモデル）を自分の中に作ること

このままでは抽象的すぎるので、このような "データベース" や "考える習慣" を自分の中に作るための具体的な指針を以下に挙げる。

1. エラーをたくさん出す

2. デバックの仕方を覚える

3. 小さく動かして確かめる

4. Google を使い倒す

つまり、小さく動かして、エラーをいっぱい出し、デバッグを素早く行なって、分からないことは google などの検索エンジンで解決する。これが上達のコツである。

これらについては以下で詳しく説明するとして、

まず最初に初心者にありがちな間違いをいくつか列挙してする。

・関数やメソッドをたくさん覚えなければいけない

無理して覚えなくてよい。

プログラマは覚えることが星の数ほどあるので、メソッドなどはリファレンス片手に検索できればよい。

よく使うメソッドなどについては自然に覚えていくので、積極的に覚える必要はなし。それこそ、"体" で覚えるはずである。

覚えられないメソッドについてはそもそもあまり使わないから覚えられないので、重要性は低く覚える必要はない。

むしろ実現したい処理が既にメソッドや関数として提供されていないか、調べる力の方が大事。

・エラーがいっぱい出てつらい

全く問題ない。

以下で述べるようにエラーとどう付き合うかが非常に重要。

・写経をしなければならない

教科書や本の中に書いてあることをそのままエディタで書き写し、実行することを写経という。

上記でも述べたように、これからあまり無駄な努力をしないことを願って言えば、

写経にはほとんど意味がないと思って取り組んだ方がいい。

写経して書いた 10000 行のプログラムより、自分で考えて書いた 100 行のプログラムの方が遥かに意義がある。

なぜならば写経は "作業" だからだ。

そこに "言語のモデル" や "思考" が伴わないと意味がない。

”思考” が伴わないとただの書き写す作業をしているだけだ。

自分の中に "モデル" が出来ていないので、いざ自分でプログラミングしようと試みても、写経をしているだけでは全く書き出せないだろう。

写経はそもそもプログラミングに対するスタンスやプロセスそのものを勘違いさせる危険性をはらんでいるいる。

写経する場合、書き写しの間違いがなければプログラムは問題なく動く。

しかし実際のプログラムではコンパイルや実行するまで、そのプログラムが期待通りに動くかどうか、は絶対に分からない。

そして通常は一気に全てを書き上げるのではなく、まず小さなコア部分を書き、少しずつ他のコア以外の部分を書き上げながらプログラムを完璧なものにしていく。

書き間違えさえなければ正しく動くと知っているプログラムを、上から一行ずつ書いていくプロセスとは正反対だ。

また、以下で述べるようにエラーが発生した場合のデバッグ作業は非常に重要であるだが、そのための作法も写経から学ぶことができない。

なぜならば、写経中にエラーが発生した場合、教科書と自分で書いたプログラムの間違い探しをまず一番最初に行うからだ。これはプログラミングに関する作業ではなく、むしろ間違い探し絵本とにらめっこしているに近い内容である。

それでは、デバッグ方法や言語のモデルを作るとても大切なプロセスを経験できない。

ゆえにそのようにして完成したプログラムもおそらく正しく動きはするが、得られる経験値は驚くほど低いはずである。

とは言え、いきなり自分で書けと言われても書けないと思うので、小さなプログラムを一旦は教科書通り写し、その後自分なりに改変していくのがよいと思う。この場合も写経にはほとんどが意味がないと思った方がよい。"自分なりに改変する" というプロセスこそ意味がある。

さて初心者が陥りやすい部分については説明したので、

今度はどのように "言語のモデル" を自分の中に作っていくかについて説明する。

1. エラーをたくさん出す

初心者はエラーを出さない様にと慎重にプログラミングしようとしがちだ。

はっきり言うと、それは間違ったプログラミングスタイルだ。

特に最初のうちは、エラーをなるべく多く出した方がよい。

なぜならば、エラーを出すごとに、その言語の新しいルールを１つずつ学んでいくことになるからだ。

PHP で例えると、

printf の書式だとか

文末に付けるセミコロンだとか

function はネストできないとか

変数には $ を付けなければならないだとか

グローバル変数を関数の中で使う場合は global 宣言するとか

などである。

初心者のうちは一切上のようなルールは知らないはずだからエラーを全て踏むかもしれない。

例え今回作っていたプログラムでエラーを踏まなかったとしても、回数をこなしていけばいくつかエラーに遭遇するだろう。

しかし、それでよいのだ。

エラーを修正することの繰り返しの中で、その言語のモデルが自分の中に出来てくる。

そのようなトライアンドエラーを繰り返えすことで、"言語のモデル" は文字通り体の中に染み込み、プログラムをだんだんと書ける様になっていく。

おそらくこれはは自転車に乗れるようになるプロセスと似たようなものだと思う。

誰しも最初は上手く走れずに転んでばかりいるけれど、何度も何度も転んで起き上がってを繰り返しているうちに少しずつ多くの距離をこげるようになっていくだろう。

そして最終定期には、難なく自転車を乗りこなせるようなっている。

プログラミング言語を学ぶ時も同じである。

最初は何度やってもいろいろなエラーが出てくる。

それらのエラーを地道に１つずつ潰して間違いを訂正していくうちに、少しずつ多くの行数の複雑なプログラム書けるようになっていく。

そして最終的には、自由にプログラミング言語を使いこなせるようになっていることに気付くだろう。

自転車も本を読んだだけで乗れるようにはなれないのと同じで

プログラミング言語も本を読んだだけで出来るようになれると思わない方がよい。

それらはトライアンドエラーの繰り返しの中でしか得ることはできないし、誰かから教わる類のスキルでもない。

そして、プログラミングを行うからにはエラーとは一生付き合っていかなければならない。

早めにそれに気付いて受け入れる必要がある。

2. デバッグの仕方を覚える

さてエラーの重要性については上で強調した。

実際にエラーに遭遇した時に大事なのはエラーに遭遇した時にいかにその原因を突き止めるかだ。

期待しない動作をした時のデバッグという。

まずいちばん基本的で一番重要なデバック方法は printf デバックである。これをまず出来るようにする。

怪しい変数をとにかく printf で出力し、変な値が入っていないかを確かめる方法である。

僕が常々許せないと思っていることは、初学者向けの書籍にはデバッグの重要性やその具体的な方法論が非常に重要であるにも関わらず、それについては解説すらされていないことである。

初心者だからこそ、デバッグの方法論や開発環境をきちんと整えるべきである。

ほとんどの言語処理系では、デバッグ作業を支援する機能を提供している。

分からなければ、"言語 デバッグ方法" でグーグルで検索してみればよい。

例を挙げると、

C言語だったら、gdb

PHP だったら Xdebug

Ruby だったら pp モジュール

Scheme（gauche）だったら #?= デバッグ

javascript だったら firebug

各言語にはいわゆる"定石"と言われるデバッグ方法があるはずで、それらを検索し習得すること。

これは無益な時間を過ごさないためにも本当に重要な要素なので、面倒くさがらずに開発環境を整えや方法論をマスターすること。

3 小さく動かして確かめる

最初の内は、基本的にプログラミングする時は小さな部品に別けてから1つずつ確かめながら作る習慣を付けるようにする。

その理由は簡単で、人間は正確無比に物事を進めるのは苦手な一方で、プログラミングでは正確無比に物事を進めることを要求されるからである。そのため、大きなプログラムを一度も実行せずに作成し、一気に確かめようとするとまず間違いなく正しく動作しない。

そして厄介なことに、大きなプログラムを作ってしまうとどこに問題があるのか切り分けすることが困難になるので、ますますデバックが難しくなってしまう。

そのためまず小さく作って小さく確かめ、部品を組み合わせてプログラムを作っていくことが大事になる。

一般的に言って、どんなに熟練したプログラマーであろうとも、一つのミスもせずに一定以上の大きさのソフトウェアを作り上げることは不可能である。そのため、ミスやエラーはある程度発生することを前提に、少し作っては実行して確かめる、というサイクルをたくさん回す習慣を付ける。

ソフトウェアは一行書き上げた瞬間から指数関数的に複雑性が増大し、気付いた時にはどうにもならなくなっていることも多い。そういう時は思い切って一から作り直すという選択肢も検討してみるべきだ。

"Small is Beautiful"

これは非常に有名な unix （という OS）の設計理念である。

unix の開発者は様々な失敗経験から、このようなソフトウェア開発のベストプラクティスを学んだに違いない。

まだプログラミング経験の浅い人も、これから偉大な開発者の経験から学ぶことができるはずである。"Small is Beautiful"。小さく作って動かすこと。

4 Google を使い倒す

先ほどから何度も書いてあるように、プログラミングする上ではエラーとの付き合い方が非常に重要になってくる。

おそらく何らかの上手くいかない場合は何らかのエラーメッセージが出るはずだ。

原因がどうしても分からない場合は、エラーの文章をそのままコピーして検索してみる。そうすると、おそらくエラーの原因と対策方法などが表示されるので、それを足がかりに再度挑戦する。

現実のプログラミングは、どんなにスキルが伸びようとも、いつも上手くいかないことばかりだ。それこそ、何をしてもエラーが出てくるし、何をしても上手く動作しない。だから僕は初心者のうちで一番大事な能力とは、実は "忍耐力" だろうと少しばかり思っている。

でも悩んでるのはあなただけではなく、おそらく全てのプログラマーが通ってきて道だ。

そして、自分の思い通りに動くプログラムを見た時程うれしいものはない。

ぜひ初心者の人はこれを読んで少しでもプログラミングが出来るようになればと思っている。

つ

Permalink | 記事への反応(32) | 03:13

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