如何阅读别人的代码

挺多人问过我“如何阅读已有代码”这个问题，希望我能有一个好的方法。有些人希望通过阅读“优质项目”（比如 Linux 内核）得到启发，改进自己的代码质量。对于这个问题，我一般都不好回答，因为我很少从阅读别人的代码得到提升。每一次阅读别人的代码，对我来说都是一种折磨，而且每一次都不是别人的代码提升了我，而是我提升了别人的代码。
比起阅读代码，我更喜欢看别人的文章或者书。我喜欢他们跟我面对面的交流，用简单的自然语言或者画图解释他们的思想。有了思想，我自然知道如何把它变成代码，而且是优雅的代码。每一次参加学术会议，我都发现自己几乎无法理解会议上的 talk 或者 paper。我会在 talk 结束之后的喝茶时间走到演讲者面前，对他说：“你的 talk 很有意思，你能在三句话之内总结一下你说了什么吗？” 这样交流之后，我忽然就懂了。
如果有同事请我帮他改进代码，我不会拿起代码埋头看，因为我知道看代码往往是没用的。我会让他们先在白板上给我解释那些代码是什么意思。我的同事们都发现，把我讲明白是很困难的。因为我的要求非常高，只要有一点不明白，我就会让他们重新讲。还得画图，我会让他们反复改进画出来的图，直到我能一眼看明白为止。如果图形是 3D 的，我会让他们给我压缩成 2D 的，理解了之后再“推广”到 3D。我无法理解复杂的，高维度的概念，他们必须把它给我变得很简单。
所以跟我讲代码总是需要费很多时间，但这是值得的，因为我明白了之后，往往能挖出其他人都难以看清楚的要点。给我讲解事情，也能提升他们自己的思维和语言能力，帮助他们简化思想，甚至在忽然间发现改进他们自己代码的方法。很多时候我根本没看代码，通过给我讲解，后来他们自己就把代码给简化了。节省了我的脑力和视力，他们也得到了提高。
我最近一次看别人的代码是在 Intel，我们改了 PyTorch 的代码。那不是一次愉悦的经历，因为虽然很多人觉得 PyTorch “好用”，它内部的代码却是非常晦涩，难以理解的。PyTorch 不是 Intel 自己的东西，所以没有人可以给我讲。修改 PyTorch 代码，增加新功能的时候，我发现很难从代码本身看明白应该改哪里。后来我发现，原因在于 PyTorch 的编译构架里自动生成了很多代码，导致你无法理解那些代码是怎么来的。

比如他们有好几个自己设计的文件格式，里面有一些特殊的文本，决定了如何在编译时生成代码。你得理解这些文件里面的内容在说什么，而那不是任何已知的语言。这些文本文件被一些 Python 脚本读进去，吐出来一些奇怪的 C++，CUDA，或者 Python 代码。这其实是一种 DSL。我已经在之前的文章中解释过 DSL 带来的问题。所以要往 PyTorch 里面加功能，你就得理解这些脚本是如何处理这些文本文件，生成代码。而这些脚本写得也比较混乱和草率，所以就是头痛 ²
，头痛的平方。

最后我发现，根本没有办法完全依靠这些代码本身来理解它。那么怎么解决这个问题呢？幸好，网络上有 PyTorch 的内部工程师写了篇 blog
，解释 PyTorch 如何组织代码。Blog 的作者 E. Z. Yang 我见过一面，是在一次 PL 学术会议上。他当时在 MIT 读书，貌似一个挺聪明的小伙子。不过看了这 blog 也只能初步知道它做了什么，应该碰大概哪些文件，而这些每天都可能变化。
这篇 blog 还提到，某几个目录里面是历史遗留代码，如果你不知道那是什么，那么请不要碰！看看那几个目录，里面都是一些利用 C 语言的宏处理生成代码的模板，而它使用 C 语言宏的方式还跟普通的用法不一样。在我看来，所谓“宏”（macro）和 metaprogramming 本身就是一个巨大的误区，而 PyTorch 对宏的用法还如此奇怪，自作聪明。
你以为看了这篇 blog 就能理解 PyTorch 代码了吗？不，仍然是每天各种碰壁。大量的经验都来自折腾，碰壁，在黑暗中摸索。多个人同时在进行这些事情，然后分享自己的经验。讨论会内容经常是：“我发现要做这个，得在这个文件里加这个，然后在那个文件里加那个…… 然后好像就行了。” 下次开会又有人说：“我发现不是像你说的那样，还得改这里和这里，而那里不是关键……” 许多的知其然不知其所以然，盲人摸象，因为“所以然”已经被 PyTorch 原来的作者们掩盖在一堆堆混乱的 DSL 下面了。
所以我从 PyTorch 的代码里面学到了什么呢？什么都没有。我只看到各种软件开发的误区在反复上演。如果他们在早期得到我的建议，根本不可能把代码组织成这种样子，不可能有这么多的宏处理，代码生成，DSL。PyTorch 之类的深度学习框架，本质上是某种简单编程语言的解释器，只不过这些语言写出来的函数可以求导而已。而写解释器是我最在行的事情。
那么我是怎么成为现在这个样子的呢？肯定有某种方法，对吧。我的方法很简单，写最短最精巧的代码，从最薄最精悍的书或者课程里面学，从真正的大师那里学，而不是大型开源项目。
造就我今天的编程能力和洞察力的，不是几百万行的大型项目，而是小到几行，几十行之短的练习。不要小看了这些短小的代码，它们就是编程最精髓的东西。反反复复琢磨这些短小的代码，不断改进和提炼里面的结构，磨砺自己的思维。逐渐的，你的认识水平就超越了所有这些几百万行，让人头痛的项目。
很多人都不知道，有一天我用不到一百行 Scheme 代码就写出了一个“深度学习框架”，它其实是一个小的编程语言。虽然没有性能可言，没有任何 GPU 加速，功能也不完善，但它抓住了 PyTorch 等大型框架的本质——用这个语言写出来的函数能自动求导。这种洞察力才是最关键的东西，只要抓住了关键，细节都可以在需要的时候琢磨出来。几十行代码反复琢磨，往往能帮助你看透上百万行的项目里隐藏的秘密。
所以我如何阅读别人的代码呢？Don’t。除非我真的要使用那个项目的代码，我才会去折腾它。