[Program] 巢狀結構

巢狀程式結構與可讀性

巢狀程式結構，尤其當其深度過深時，會顯著降低程式碼的可讀性，並增加後續維護的難度。通常，為了保持高可讀性，程式碼的深度應最多不超過三層。嚴格遵守此原則的程式設計師，常被稱為 「Never Nester」。

消除(Eliminating)巢狀程式的手法

以下是草稿中提到的消除巢狀程式結構的幾種主要手法：

1. Extraction (抽出法)
   原理： 從複雜或多層的巢狀結構中，將一部分程式碼抽出成獨立的函式（function）或方法（method）。
   說明： 當程式碼內部有重複邏輯、或某個程式區塊承擔了過多的責任時，可以將這部分邏輯提取出來，形成一個新的、具有單一職責的函式。這不僅能減少原始函式的巢狀深度，也能提高程式碼的模組化程度和重用性。
   範例：
   • 將一個複雜的條件判斷邏輯包裝成一個布林函式。
   • 將一個迴圈內部的複雜計算過程抽出成一個輔助函式。
2. Inversion (反轉法)
   原理： 將**跳出函式（Early Exit / Guard Clause）**的判斷條件移至函式的最頂部。
   說明： Inversion 的核心思想是盡早處理無效或不需要繼續執行的情況。而不是將判斷條件放在深層的巢狀結構中，將這些「守衛條件」前置，一旦條件不符就立即返回（return）或拋出例外（throw exception）。這能有效減少主邏輯的巢狀深度，使正常執行的路徑更加清晰。

// 原始巢狀結構
if (userIsAuthenticated) {
    if (userHasPermission) {
        // 核心業務邏輯
    } else {
        // 處理無權限
    }
} else {
    // 處理未登入
}

// Inversion 後
if (!userIsAuthenticated) {
    // 處理未登入
    return;
}
if (!userHasPermission) {
    // 處理無權限
    return;
}
// 核心業務邏輯 (巢狀深度降低)

3. 依據契約式程式設計 (Design by Contract, DbC) 移除不必要判斷
   原理： 根據契約式程式設計的原則，假設程式碼的使用者（呼叫端）會傳入合法的參數，進而移除程式碼內部不必要的參數合法性判斷。
   說明： 契約式程式設計強調在函式（或方法）的前置條件（Preconditions）、**後置條件（Postconditions）和不變條件（Invariants）**之間建立明確的「契約」。前置條件規定了呼叫端必須滿足的條件才能呼叫函式。如果程式設計師能夠信任呼叫端會確保這些前置條件被滿足，那麼在被呼叫的函式內部就可以省略對這些條件的重複判斷。
   重要考量：
   • 公共介面與內部函式： 對於對外公開的 API 或函式，通常仍建議進行參數驗證，因為無法完全信任外部呼叫者。然而，對於僅供內部使用的函式，如果其前置條件能在呼叫端被保證，則可以考慮移除重複判斷以簡化程式碼。
   • 信任與防禦性： 這是信任呼叫端與防禦性程式設計之間的一種權衡。過度的防禦性判斷會增加程式碼複雜度，但過於信任也可能導致未預期的錯誤。

總結

綜合運用 Extraction、Inversion 以及基於 契約式程式設計 的判斷移除，可以有效降低程式碼的巢狀深度，顯著提升程式碼的可讀性、可維護性，並使程式邏輯更加清晰。