（零）

 

这个暑假我跟着本校的计算机教授做研究（research），就不回中国不回杭州了。

 

圣路易斯的夏天超级热，这两天气温一直在九十五华氏度左右，我不禁怀念起那北纬四十度的俄亥俄清风拂过村头的清凉。

 

而比天气还热的，是写得正热火朝天的代码。

 

我放假后休息了一星期用来搬家，之后便开始朝九晚五地工作。我有一个办公室，是一个挂着我名字的小隔间；我还有一个队友，是来自俄亥俄北部的女生Kimmy。

 

欣妈：“啥，她是你老乡啊？”

欣欣：“…亲妈你别闹。”

 

我刚来上班的时候，Kimmy已经在写用户界面（user interface）了，我也见证了她把主流语言试了个遍，从php到Java再到Python。我呢，看书为主，几乎每天学一样：SAS，Java Swing，XML，等等。

 

自从上星期Kimmy回俄亥俄以后，继续写用户界面的重任就交到了我手里。虽然我一点也不会写Python，可教授觉得我会，那我就会一下吧。

 

（一）

 

第一天我没有看代码也没有写代码。看掉了一份两百页的教程，过了一本四百页的书。

 

第二天我要开始写了。头皮发麻。硬上。
（二）

 

我打开写一半的代码，打算先运行看结果，结果什么都没运行出来。只见屏幕中央一个四四方方的白色方块，旋转的鼠标显示系统繁忙。我跑去问教授怎么回事。

 

教授：“刚我也以为这个代码有问题，后来Kimmy说这个是因为导入的包比较大，第一次运行大概要加载半小时。”

我：“呃。”

 

原来，代码直接import加一个星号，通配符把文件夹下大大小小所有的文件通通导进了程序。想想还是挺搞笑的，于是我一边笑一边开着窗口做别的事情。

 

 

笑了两小时，我笑不出来了。屏幕还是什么都没有。

 

教授对代码进行了一些改动，根据Qt的当前版本修改了一些写法；我也想办法精简import语句，只导入需要用到的那几个类。

 

周四的早上，代码终于能运行了。那是一个下拉菜单，跟着四个满是复选框的区域，每个区域还带一个“更多（more）”的按钮。非常漂亮。

 

（三）

 

我的第一个任务是，把代码改成循环（loop）的形式。

 

原先的代码生成的屏幕挂件（widget）是特定的，要增加新的挂件需要复制粘贴已有的代码。在研究的第一阶段，只能大致估计研究需要四个分类，每个分类下都要显示一个复选框（multiple choice group box）。原代码于是定义了box1、box2、box3、box4四个变量，所有与之相关的内容也都是这样命名的。

 

我于是定义了一个叫numOfCat的变量，表示一共有多少个分类，在程序的一开始赋值成等于四。又把每样四个头的东西都定义成动态的数组（list），再用大大小小各种循环来做原先要做的事情。这样，四个box开头的变量就变成了box[1]、box[2]、box[3]、box[4]。只要修改numOfCat的值，就能很方便地增加或减少屏幕挂件的个数。

 

然后我开始写文件读入。我写的这个程序要读入一个类似于这样的文本文件：

 

<variables>
<分类 1>
第1个复选框的第1个选项的文字
第1个复选框的第2个选项的文字
第1个复选框的第3个选项的文字
</分类1>
<分类 2>
第1个复选框的第1个选项的文字
第1个复选框的第2个选项的文字
</分类2>

</variables>

 

读进来是什么，复选框的文字便相应地显示什么。用尖括号括起来的标签相当于分隔符，是用来隔开上下相邻的分类的，有特殊的意义。我用一个动态的二维数组来储存这些字符串，数组的第一维对应不同的分类，第二维对应每个分类下不同的选项。我还增加了各种检测，确保读进来的数据是正确的格式，找不到文件的时候会给出警告。

 

写完这个，我发现numOfCat也可以不需要手动指定了，程序读出几个标签numOfCat就是几。好处是，不用修改程序源码，不用担心索引越界。

 

以上这些都不难，充其量帮我熟悉了Python的基本语法。接下来的几样才叫头疼。

 

（四）

 

关于用户界面，据说Python自带的包非常弱，所以Kimmy用的是基于Qt5的guidata。这个东西虽然很高级，用起来也很坑，网上能搜到的相关资料并不多，主要得自己去开发者文档里找调用它的写法。问题是，开发者文档都很难找，要很认真地找才能在谷歌的某个角落翻出来。而且，这个文档写得非常简略，还不如直接看源码。

 

靠着Qt的文档和guidata的源码，我着手对界面的大改造。

 

教授说，原代码生成的四个复选框，连着四个滚动条，看着不够清晰方便，最好能改成只有一个滚动条。

 

我定睛一看，原代码的界面的结构是这样的：主窗口绑定了一个splitter类的容器，里面装着四个复选框，由splitter来智能调整大小；滚动条和复选框是一对一绑定的，显然滚动条不能直接绑定多个复选框。

 

在那个周五的下午，我喝牛奶的时候灵光一现，想出了小splitter嵌套进主splitter的方法。我看到有个网友一个水平方向的splitter里嵌了好两个竖直方向的splitter，我觉得他嵌这么多都可行，那我嵌一个总没问题吧。

 

然后，我就去吃韩国烤肉了。

 

星期一回办公室，我成功地把四个滚动条变成了一个。小splitter绑定一个滚动条，再把四个复选框都丢进这个小splitter。即使两个splitter是同方向的，它们还是可以自动调整到合适的大小。主splitter的其它挂件也不会受到滚动条的影响。

 

超开心。
（五）

 

我从教授那里得到一本Python的书，一千多页，最后一章讲的是元类（metaclass）。书里说，百分之九十九的人用不到它。我要加一句，剩下那百分之一，用到的都哭瞎了。

 

我就是那百分之一。

 

有个问题从我接手代码的时候就产生了。guidata如果要生成一个复选框，需要传入一个参数来指定复选框里的内容。反人类的是，这个参数是一个继承DataSet的类（class），而不是这个类的实例（instance）。

 

原代码定义了四个类，又写了四行语句来生成四个复选框。我在改写成循环时，暂时简化为传入同一个类。四个复选框显示的文字一模一样，而我回头修改才发现这看似容易的最后一步，没有我想象的那么简单。

 

有多少个复选框，就需要多少个对应的类。所以，在分类的数量numOfCat变成动态的那一刻起，我没法提前预知类的数量，也就必须动态生成新的类。注意是类本身，而不是同一个类的实例。这就是为什么我尝试给这个类传入额外参数、试图指定复选框内容的时候，会得到一堆运行错误。我需要用新的知识，来解决这个难题。

 

我一时找不到答案，于是漫无目的地翻着教授那本书的目录。

 

由于中文相关资料比较少，我搜索和使用的所有资料都是英文的，包括那本书。当我看到元类（metaclass）那一章，标题的“meta”让我眼前一亮。这个英文词根的有“超越”的意思，比如“metamorphic”是“形而上的”。“metaclass”顾名思义，大概是超越了类本身的限制，凌驾于类原本框架的高级类。

 

我看到章节开头那句警告：“如果你在思考你到底需不需要元类，那就别用了，因为你正在思考的行为说明你其实并不需要它。”我心想，我思考是因为我第一次见到这玩意儿。当我看到元类的适用范围包括“根据用户输入，动态生成一些类”的时候，我几乎可以确定，我需要的就是它。

 

我觉得我是史上最暴力的程序员了，在学习Python的第六天，用元类强行造出一堆类，再用类里的一堆字符串数组造复选框。难题解决。
（六）

 

我写代码一直注重可扩展性。早年编写游戏的经历告诉我，如果想要在日后增加新功能时少费周折，那么写第一个版本时便要将可扩展性铭记于心。

 

我定义numOfCat的初衷便是如此。现在有四个分类不代表以后真正开始处理数据时也是四个分类，实验室的另一头，两个男生还在不断整理出新的数据文件，我手上的这些信息随时可能变化。我改写后的程序，只要输入文件（input）是正确的格式，无需我改动一丝一毫就能读入包含任意数量分类的文件。

 

除此之外，我还做了其它一些改动。我把读入文件的几十行语句抽离成一个函数，只要把文件名传入这个函数，它就会返回一个带着所有复选框选项文字的二维数组，我的程序可以在未来干净地读入多个文件。甚至，在教授说每个选项都有两个别名时，我轻松地给数组增加了一个维度，只修改这个函数的内容，便达到了想要的效果。

 

我还把那几个复选框装进一个我自己写的继承滚动条区域（ScrollArea）的类，进一步优化了代码结构。
（七）

 

一星期过去了，程序最重要的功能却没有解决。每天，我绞尽脑汁，却还没有发现可行的方法。

 

这个功能是什么，我又将会如何解决呢？等待我的下一个挑战是什么？除了研究，我空余时间又在忙些什么？

 

请待下回分解。

（溜走）