【前言】

Brain Kernighan，加拿大計算機科學家，曾就職于貝爾實驗室，目前為普林斯頓大學教授。他曾參與 Unix 的研發(fā)，也是 AMPL 與 AWK 的共同創(chuàng)造者之一，他和 Dennis Ritchie 共同寫作了C語言的第一本著作《C程序設(shè)計語言》，他是大名鼎鼎的 K & R 里面的 K，當然也是 AWK 里面的 K 。作為 Unix 的開發(fā)者之一、Unix 命名者，親眼見證了 Unix 的誕生。 關(guān)于 Kernighan，還有一個有趣的定律——柯林漢定律。

柯林漢定律：調(diào)試一段代碼的難度是編寫它們的兩倍，因此如果你的代碼寫的盡可能巧妙，按照定義而言，你可能沒有能力來調(diào)試它了。

關(guān)于 Unix ，除了 Kernighan，有三個人的名字需要記?。好绹嬎銠C科學學者和工程師、B語言發(fā)明人 Ken Thompson，美國計算機科學家C語言的創(chuàng)造者、Unix操作系統(tǒng)的關(guān)鍵開發(fā)者Dennis Ritchie 以及 達特茅斯學院的兼職教授、著名數(shù)學家、工程師以及程序員 Doug Mcllory。 Unix 的誕生地貝爾實驗室真的是大神云集，自己好幾天才能做出來的東西別人可能一頓飯工夫就能解決。這種自由的環(huán)境令人不禁想起來著名物理學家費恩曼介紹自己在 Caltech 的有趣故事。在 Unix 的誕生之路上，有哪些人和事給 Kernighan 留下了深刻印象呢?

在貝爾實驗室的第一天就遇到了 Richard Hamming !

1967 年，當 Kernighan 還是一個研究生的時候，就拿到了貝爾實驗室的實習，貝爾實驗室可真大，三千多人在此工作，Kernighan 雖然是實習生，也配置了獨立辦公室，讓我等打工人羨慕不已。令人更酸的是，Kernighan 后來去貝爾實驗室都沒有面試，只要完成博士論文就可以了。和我們一樣，快到中午的時候，也會思考“我中午要吃點什么才好呢?。就像電視劇當中的劇情一樣，真的就有一位紳士來邀請共進午餐。他介紹說自己是 Dick(英文名 Richard 的簡寫和昵稱)，Kernighan 當時也沒有記住他的名字，只能偷偷去他的辦公室看門口的牌牌，他就是 Richard Hamming!

Hamming 的英文維基百科頁面特別的長，隨便哪個都是碾壓級別的：參與曼哈頓計劃為核武器發(fā)射編寫程序、圖靈獎得主、糾錯碼發(fā)明人，為了表彰他的貢獻，IEEE 還特意設(shè)立以他的名字命名的獎項。和費恩曼一樣，Hamming 在實驗室里面也不喜歡當團隊的領(lǐng)導(dǎo)者。

將 Kernighan 對于 Hamming 的描述概括起來就是兩個字——偉大。這可不是高帽，Hamming 真的是這樣要求自己的，這個天賦異丙而又有趣的人，在很多方面對世界做出了深刻的影響。Hamming 說過，他會把周五的下午用來思考偉大的事情。他還會去找其他方向的人聊天，發(fā)出靈魂拷問：“你的研究是否有可能獲得諾貝爾獎?”如果得到否定回答的話，就會化身教鞭“那你為什么要做?這個研究連獲得諾貝爾獎的可能都沒有，肯定沒那么重要了，你為什么要把時間浪費在不重要的事情上呢?”退休幾年之后，他還發(fā)表了關(guān)于如何獲得成功職業(yè)生涯建議的演講，題目為《你和你的研究》。

Fortran 那么難

話題說回 Kernighan，他聽從了 Hamming 的建議，論文研究的課題是圖分割，這個跟著名的旅行商問題比較像。不過他還得用普林斯頓的電腦，要知道，1967年的電腦跟今天的可大不一樣，和段子里面中用針刻光盤類似，那時候的程序員編程還是喜歡用打孔卡，比如 Fortran 和 Combol 語言。Fortran 是用于科學計算的編程語言，現(xiàn)在也有很多科學家的課題組或者專業(yè)軟件在使用Fortran語言編程。

Kernighan 其實也是個有趣的家伙，有一次他們參與了一條廣告的拍攝，他反常地打了一條領(lǐng)帶，結(jié)果幾周后對方表示照片丟失了，需要再拍一張，結(jié)果 Kernighan 堅決表示不打領(lǐng)帶拍攝，后來發(fā)現(xiàn)刊登的還是打領(lǐng)帶的照片，因為那張照片居然被他們找到了。

現(xiàn)在連小學生都會玩電腦和平板，但是大部分見到軟盤的話應(yīng)該會當成“保存按鈕”，就更不用說古老的打孔卡了。感興趣的朋友可以搜索一下關(guān)于打孔卡的歷史。編寫一個程序真的太費功夫了。做好的打孔卡裝在盒子里面，去計算機房，計算機操作人員給你們處理，你就只能等結(jié)果，而且可不會給你顯示什么報錯，就算這樣，在那個時候真的是足夠快、且昂貴了。

【關(guān)于打孔卡】19世紀80年代，美國人口調(diào)查局職員發(fā)明了用于人口普查的穿孔卡片和機器，用于90年的人口普查，用了六周就完成了之前需要7年的工程。何樂禮創(chuàng)建的公司發(fā)展成了今天的 IBM ，1928 年(算到這邊就是民國十七年)，IBM 發(fā)現(xiàn)矩形孔更省空間，發(fā)明了 80 列的矩陣孔卡片。它的設(shè)計是這樣的，最下面的 10 行命名為 0-9 行，頂部兩行為 11、12 行，每列的孔代表一個字符，一些特殊的字符用了額外的單孔雙孔表示。 后來 IBM 又對打孔卡進行了一系列的改進。

80 孔打孔卡

分時系統(tǒng)和 Multics 的誕生

在 Unix 分時系統(tǒng)出現(xiàn)之前，人工和機器的交互簡直就像《瘋狂動物城》里面的樹懶一樣，慢是真慢，而且毫無交互體驗，和現(xiàn)在相同的是，提交者都不希望有 bug 出現(xiàn)，即使多提交幾張打孔卡的代碼也無妨。

Kernighan 講到，他注意到 Jerry Saltzer寫的給博士論文排版的程序，自己也寫了一個代碼來給自己的論文進行排版。但是 Fortran 對于字符的處理實在是不太好，以至于最后論文居然有 3 盒打孔卡，每盒 5000 張，大概 5 公斤那么重，其中 1000 張是程序代碼，等了兩三個小時之后才打出來這份論文。

貝爾實驗室的 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie 開始了一個新的項目——Multics。這是個分時操作系統(tǒng)，在交互式方面有著重要的突破。它允許多人連接到計算機上，每個人都可以獲得一部分時間，給用戶一個獨占整個計算機的感覺，不過計算機實際上還會在他們之間來回切換。如果你可以“獨享”的話，你就可以使用電傳打字機而不需要打孔卡了。電傳打字機這個東西是打字機、打印機和電話線的結(jié)合體，你可以輸入命令，通過電話線傳給計算機，然后輸出。這種原理和現(xiàn)在的 SSH 其實比較類似，

打孔卡的環(huán)境其實叫做批處理環(huán)境，這個提交腳本作業(yè)、Windows 當中的 bat 比較像，如果代碼完正確的話，其實效率還是挺高的，就比如我們現(xiàn)在利用超算提交作業(yè)，往往就是用的批處理腳本，例如著名的競賽網(wǎng)站 Kaggle 平臺就會分別提供 Notebook 交互環(huán)境和 Scripts 的模式。有了分時系統(tǒng)，用戶就可以進行及時的人機交互，對于較小的不成熟的作業(yè)就能夠及時獲得反饋。

了不起的 Ken Thompson

不過，Multics 實在是太貴了，盡管它能提供很好的計算環(huán)境，很多針對它的描述用到了”過度工程“這個詞。 因此，貝爾實驗室在 1969 年退出了項目，只有 MIT 和 AT&T 還在支持。雖然貝爾實驗室退出了 Multics計劃，Ken 可沒閑著，實驗室有一臺 PDP-7，說是一臺微型機，實際上也是需要一件屋子才能放得下，不過還好已經(jīng)有顯示器了。他就用這臺 PDP-7 機器，把自己寫的《Space Travel》 游戲在上面運行了。游戲當中玩家可以互相射擊，而且還加入了引力效果，讓玩家對軌道動力學有了簡單了解。

總是有那么多巧合，Ken 的愛人帶著一歲的孩子去加州呆了三周度假。利用這三周的時間，Ken 完成了可以正常運行的系統(tǒng)，他命名為“Uniplexed Information and Computing System”，縮寫為 UNICS ，這可以說是 Unix 的初代機了。

對于文檔處理軟件，Ken 也很感興趣，為了論文格式之類的問題，他們買了一臺排字機，這個東西有點像現(xiàn)在的激光打印機，打印到感光紙上，然后洗成照片。不過機器本身的軟件很容易出錯，兩人商量了決定逆向一下這個軟件，設(shè)計自己的軟件來運行。一臺機器、使用手冊，匯編語言的代碼，這就是他們目前手頭上有的東西。Kernighan 想著太難了還是先吃個晚飯，等他回來的時候，Ken 已經(jīng)寫出了反匯編程序看到裸機當中代碼了，第二天他甚至還用 B 語言寫了一個解釋器。Kernighan 表示說這些事情你我都可以完成，但絕對不是幾個小時就能搞定的。對 Ken 來說簡直就是砍瓜切菜，手到擒來。

文件系統(tǒng)、shell 和管道

早期的計算機，例如 IBM，實際上沒有什么文件系統(tǒng)，雖然存儲信息的方式比較多，但是都比較局限于特定設(shè)備和場景，但訪問輔助存儲的信息是，你就得記住注入光盤柱面等等奇怪的屬性。而 Ken 在 Unix 當中就實現(xiàn)了更加簡單整潔的文件系統(tǒng)。只要 6 個系統(tǒng)調(diào)用就能獲得處理信息需要的所有東西。

關(guān)于 Unix 另外一個偉大的點在于交互式 shell，也就是我們喜歡的命令行。這個想法最初在 Multics 上就有體現(xiàn)，只是 Unix 上更加清晰。早期的管道概念也是在這里萌生的，你不用經(jīng)過中間件，就能將程序的輸出放到另一個的輸入當中，大概 1973 年，Doug Mcllory 希望把程序接在一起，就像花園里面的水管連接起來一樣，后來反復(fù)提及，他想到了用豎線，也就是我們今天的管道符號。Ken 也將管道符號添加到了 Unix 系統(tǒng)。這個有點像函數(shù)式編程，Unix 程序似乎一下子變成了積木，有了拼接的可能。

Unix 文化

Unix 系統(tǒng)后來被移植到了 PDP-11 上面，放置這臺機器的地方在貝爾實驗室的 6 層，這就是 Unix 房間，房間很大，但是走廊光線很差，還有些二戰(zhàn)時期的垃圾設(shè)備。不過房間本身不錯，就像現(xiàn)在開放式環(huán)境一樣，大家可以閑聊，雖然有點嘈雜，畢竟大家的工作一致，有時候很容易得到啟發(fā)。

你可以在辦公室里面思考程序，也可以寫在黑板上，需要的時候在放回公共區(qū)域，有些人就喜歡一直在公共區(qū)域里。比如 Ken，他從來不在自己的辦公室里面，Kernighan 就喜歡在辦公室里面，然和每隔一兩個小時就去沖個咖啡，和別人交流一下。整棟大樓的人都很愿意和別人交流，樓里面的走廊里面貼著很多東西。計算機方向的人在兩個小走廊直接辦公，他們很愿意來回走動。不過 Unix 房間某個時期在走廊的一端，后來又到了六樓，空間非常緊湊，不過這種布局也更方便了大家交談。這種友善的環(huán)境當中，經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西。

據(jù) Kernighan 講，當時他們還搬來了 10kg 的巧克力，人們用刀切一兩塊帶走，搞得滿地都是渣渣，估計負責清潔的人都要炸了。有時候你走進 Unix 房間，走到旁邊的屋子里面，聽到人們會討論 Unix 多么強大或者給別人介紹我們做的其他東西，有時候還會有一些名人到訪。整個氛圍輕松愉快。Ritchie 經(jīng)常會把他姐姐送給他的英國諷刺刊物《私家偵探》放在桌子上，一般就在巧克力旁邊，我有時候也會翻一下看看里面有趣的卡通畫，不過有些東西真的是英式幽默，沒有在英國生活過可能無法理解。

給 CIA 演示

Unix 的強大引來參觀者無數(shù)，70年代中后期，Kernighan 他們就要給許多名人展示 Unix 系統(tǒng)， 陪同人員還都是貝爾實驗室的高層。不過最有意思的還是中情局局長，William Colby。

展示的內(nèi)容主要基于 Unix 的組合思想，比如管道，多個程序組合就能比寫一個專用程序容易得多。常見的展示就是拼寫檢查，可以把文檔分割成單詞，然后都變成小寫，獲得一片叫好。不過，由于當時的機器比較慢，知道 Colby 要來的時候，提前運行了管道，然后把結(jié)果存在文件里面當天直接打印，畢竟不能讓大人物等三四十秒。這就是一個經(jīng)典的“演示工程”。不過比今天很多"PPT 項目”已經(jīng)好很多了。

如果對于程序誰有新的想法，也可以寫一個新版本來改進，不過這里有個特別的規(guī)則，最后修改這擁有程序的所有權(quán)，Kernighan 后來成為了 ed 文本編輯器的所有者。這時候，其實計算機也是一個社區(qū)，只是你們看不到誰在線而已。那么還有個命令就是 who，不僅能看到誰在線，還能知道他最后做了什么。這種方式方便了信息共享和共同交流。

編程很難，如何變得簡單?

我們今天用的一切，比如分享代碼樹、審查 PR 等等，其機制在四五十年前就出現(xiàn)了。后來 Unix 傳到了貝爾實驗室之外，包括源碼，人們開始給 Unix 貢獻代碼，雖然這不是開源，但是和開源非常相似。

在 Kernighan 看來，今天的代碼編寫太難了，比起某個不知道多少層代碼的文檔中去找需要的函數(shù)，自己寫程序邏輯這種創(chuàng)作的行為更加容易。Ken 的電子游戲或者類旅行商問題哪個更重要其實說不好，那么如何打造一個提升程序員工作效率的環(huán)境?如何讓編程變得更加容易呢?如果做出了一些能對自己有幫助的事情，對他人的工作可能也會有所改善，何樂而不為呢?