序言

控制復(fù)雜性是計(jì)算機(jī)編程的本質(zhì)?！?Brian Kernighan

前幾天有幸參加了劉光聰同學(xué)組織的Code Retreat活動(dòng)，收獲比較大，其中印象最深刻的是結(jié)對(duì)編程實(shí)踐。通過和幾位高手的結(jié)對(duì)，開了眼界，他們不光設(shè)計(jì)能力超強(qiáng)，而且是鍵盤俠，兩手一抹，數(shù)行高質(zhì)量代碼就躍然眼前，非常過癮。
在Code Retreat活動(dòng)后，筆者打算寫篇文章梳理一下學(xué)到的知識(shí)，同時(shí)分享給大家。

FizzBuzzWhizz問題

FizzBuzzWhizz問題是某公司的面試題目，具體如下所示：

你是一名體育老師，在某次課距離下課還有五分鐘時(shí)，你決定搞一個(gè)游戲。此時(shí)有100名學(xué)生在上課。游戲的規(guī)則是：

1. 你首先說出三個(gè)不同的特殊數(shù)，要求必須是個(gè)位數(shù)，比如3、5、7。

2. 讓所有學(xué)生拍成一隊(duì)，然后按順序報(bào)數(shù)。

3. 學(xué)生報(bào)數(shù)時(shí)，如果所報(bào)數(shù)字是第一個(gè)特殊數(shù)（3）的倍數(shù)，那么不能說該數(shù)字，而要說Fizz；如果所報(bào)數(shù)字是第二個(gè)特殊數(shù)（5）的倍數(shù)，那么要說Buzz；如果所報(bào)數(shù)字是第三個(gè)特殊數(shù)（7）的倍數(shù)，那么要說Whizz。

4. 學(xué)生報(bào)數(shù)時(shí)，如果所報(bào)數(shù)字同時(shí)是兩個(gè)特殊數(shù)的倍數(shù)情況下，也要特殊處理，比如第一個(gè)特殊數(shù)和第二個(gè)特殊數(shù)的倍數(shù)，那么不能說該數(shù)字，而是要說FizzBuzz, 以此類推。如果同時(shí)是三個(gè)特殊數(shù)的倍數(shù)，那么要說FizzBuzzWhizz。

5. 學(xué)生報(bào)數(shù)時(shí)，如果所報(bào)數(shù)字包含了第一個(gè)特殊數(shù)，那么也不能說該數(shù)字，而是要說相應(yīng)的單詞，比如本例中第一個(gè)特殊數(shù)是3，那么要報(bào)13的同學(xué)應(yīng)該說Fizz。如果數(shù)字中包含了第一個(gè)特殊數(shù)，那么忽略規(guī)則3和規(guī)則4，比如要報(bào)35的同學(xué)只報(bào)Fizz，不報(bào)BuzzWhizz。

6. 否則，直接說出要報(bào)的數(shù)字。

DDD建模

該問題域只涉及一個(gè)BC(Bounded Context，限界上下文)，我們先找UL(Ubiquitous language，通用語言)。

通用語言

1. 題目中有三個(gè)數(shù)，我們假定為（n1, n2, n3)，(3, 5, 7)是這三個(gè)數(shù)的一個(gè)例子。
2. 原子操作記作atom，題目中有三個(gè)原子操作，分別為倍數(shù)times、包含contains和默認(rèn)default。
3. 一個(gè)數(shù)如果是ni(i=1,2,3)的倍數(shù)，我們記作times_ni，如果包含ni，我們記作contains_ni。
4. 每個(gè)atom包含兩部分，即匹配器和執(zhí)行器二元組，記作(matcher, Action)，那么針對(duì)三個(gè)原子操作，就有(matcher_times_ni, action_times_ni)、(matcher_contains_ni, action_contains_ni)和(matcher_default, action_default)
5. 題目中有多個(gè)規(guī)則rule，atom是基本的rule，rule可以組合成新rule，組合可以是“與”的關(guān)系allof，也可以是“或”的關(guān)系anyof。

語義模型

我們將rule簡(jiǎn)寫為r，使用UL形式化表達(dá)一下問題域：

r1_n1 = atom(matcher_times_n1, action_times_n1) -> (true, "Fizz") | (false, "")
r1_n2 = atom(matcher_times_n2, action_times_n2) -> (true, "Buzz") | (false, "")
r1_n3 = atom(matcher_times_n2, action_times_n2) -> (true, "Whizz") | (false, "")
r1 = allof(r1_n1, r1_n2, r1_n3)
r2 = atom(matcher_contains_n1, action_contains_n1) -> (true, "Fizz") | (false, "")
rd = atom(matcher_default, action_default) -> "num"
spec = anyof(r2, r1, rd)

從上面的形式化描述，可以很容易地得到FizzBuzzWhizz問題的語義模型：

rule: int -> string
matcher: int -> bool
action: int -> string

其中rule存在三種基本類型：

rule: atom | allof | anyof

三者之間構(gòu)成了樹型結(jié)構(gòu)：

atom: (matcher, action) -> string
allof: rule1 && rule2 && ... && rulen
anyof: rule1 || rule2 || ... || rulen

領(lǐng)域模型

先看core domain的模型圖：

core-domain.png

然后是matcher domain的模型圖：

matcher-domain.png

最后是action domain的模型圖：

action-domain.png

代碼實(shí)現(xiàn)

測(cè)試用例

筆者的xUnit工具使用的是劉光聰同學(xué)的作品cut，感興趣的同學(xué)可以從github上直接下載 :)

FIXTURE(FizzBuzzWhizzSpec)
{
   Game* game;

   SETUP()
   {
       game = new Game(3, 5, 7);
   }

   TEARDOWN()
   {
       delete game;
   }

   void rule(int num, const std::string& expect)
   {
       ASSERT_THAT(game->saying(num), eq(expect));
   }

   TEST("fizz buzz whizz")
   {
       rule(3, "Fizz");
       rule(5, "Buzz");
       rule(7, "Whizz");
       rule(3 * 5, "FizzBuzz");
       rule(3 * 7, "FizzWhizz");
       rule(5 * 7 /* 35 */, "Fizz");
       rule(5 * 7 * 2, "BuzzWhizz");
       rule(3 * 5 * 7, "FizzBuzzWhizz");
       rule(13,"Fizz");
       rule(11, "11");
   }

DSL

r1_n1 = new Atom(matcher_times_n1, action_times_n1);
r1_n2 = new Atom(matcher_times_n2, action_times_n2);
r1_n3 = new Atom(matcher_times_n3, action_times_n3);
r1 = new AllOf({r1_n1, r1_n2, r1_n3});
r2 = new Atom(matcher_contains_n1, action_contains_n1);
rd = new Atom(matcher_default, action_default);
spec = new AnyOf({r2, r1, rd});

細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)，DSL和語義模型一節(jié)中的形式化表達(dá)完全一致 :)

Rule

我們先看Interface:

struct Rule
{
   virtual std::string apply(int num) = 0;

   virtual ~Rule() = default;
};

Atom的實(shí)現(xiàn)：

//Atom.h
struct Atom : Rule
{
   Atom(Matcher* matcher, Action* action);

   virtual std::string apply(int num) override;

private:
   Matcher* matcher;
   Action* action;
};

//Atom.cpp
Atom::Atom(Matcher* matcher, Action* action)
: matcher(matcher), action(action)
{

}

std::string Atom::apply(int num)
{
   if (matcher->match(num)) return action->exec(num);

   return "";
}

AllOf的實(shí)現(xiàn)：

//AllOf.h
struct AllOf : Rule
{
   AllOf(const std::vector<Rule*>& group);

   virtual std::string apply(int num) override;

private:
   std::vector<Rule*> group;
};

//AllOf.cpp
AllOf::AllOf(const std::vector<Rule*>& group)
: group(group)
{

}

std::string AllOf::apply(int num)
{
   std::string output;
   for (Rule* p : group)
   {
       output += p->apply(num);
   }
   return output;
}

AnyOf的實(shí)現(xiàn)和AllOf類似，不同的是apply函數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)短路，不再贅述。

Mather

我們先看Interface:

struct Matcher
{
   virtual bool match(int num) = 0;

   virtual ~Matcher() = default;
};

Matcher子類的實(shí)現(xiàn)都很簡(jiǎn)單，我們以TimersMatcher為例介紹一下：

//TimesMatcher.h
struct TimesMatcher : Matcher
{
   TimesMatcher(int base);

   virtual bool match(int num) override;

private:
   int base;
};

//TimesMatcher.cpp
TimesMatcher::TimesMatcher(int base)
: base(base)
{

}

bool TimesMatcher::match(int num)
{
   return num % base == 0;
}

Action

我們先看Interface:

struct Action
{
   virtual std::string exec(int num) = 0;

   virtual ~Action() = default;
};

Action子類的實(shí)現(xiàn)都很簡(jiǎn)單，我們以DefaultAction為例介紹一下：

//DefaultAction.h
struct DefaultAction : Action
{
   virtual std::string exec(int num) override;
};

//DefaultAction.cpp
std::string DefaultAction::exec(int num)
{
   return toString(num);
}

其中toString接口由基礎(chǔ)實(shí)施提供。

小結(jié)

FizzBuzzWhizz問題本身并不復(fù)雜，本文給出了一種解決思路，即通過尋找通用語言、分析語義模型和建立領(lǐng)域模型等三個(gè)步驟來完成DDD建模，然后使用基本的C++語法對(duì)語義模型和領(lǐng)域模型進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，其中語義模型對(duì)應(yīng)DSL層，領(lǐng)域模型對(duì)應(yīng)Domain層，希望DDD建模的步驟和代碼實(shí)現(xiàn)的思路對(duì)讀者有一定的價(jià)值。