ما هي أكواد البرمجة

في مقال اليوم سنوضح لك ما هي أكواد البرمجة، وما أهمية تعلمها في عالم اليوم الذي يزداد فيه تعاملنا مع الآلات والأجهزة الرقمية بشكل كبير، وتزداد معه حاجتنا إلى توجيه هذه الأجهزة وتسخيرها لتلبّي حاجاتنا ومتطلباتنا. فكل جهاز رقمي يخطر في بالك اليوم، سواء أكان حاسوبًا أم تلفازًا حديثًا أم جوالًا أم صاروخًا فضائيًّا، لا يعمل إلا بالكود البرمجي. فما هو الكود البرمجي؟ وكيف يعمل؟ وما طريقة كتابته؟

ما هو الكود البرمجي

الكود code كلمةٌ إنكليزية الأصل، تطوّر معناها على مرّ العصور فقد كانت تعني في البداية كتابة القوانين، ثم أصبحت تشير إلى نظام تخاطب سري تحكم استخدامه قوانين خاصة، ثم أخيرًا تطور معناها ليصبح نظامًا أو أسلوبًا للتعبير عن المعلومات والتعليمات في صيغة يمكن للحاسوب فهمها.

فالكود البرمجي فهو مجموعة من التعليمات أو نظام من القواعد المكتوبة بلغة برمجية معينة. وتستخدم أكواد البرمجة في تطوير مختلف أنواع التطبيقات، كما تستخدم في بناء أنظمة الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، وبرمجة الألعاب الإلكترونية وغيرها من مجالات البرمجة المختلفة.

كانت كتابة الكود البرمجي في البداية عملية صعبة ومعقدة وتعتمد على لغات برمجة منخفضة المستوى وقريبة من مستوى الجهاز أو الآلة التي يعمل عليها مثل لغة الآلة ولغة التجميع، في حين يكتب الكود البرمجي اليوم بلغات عالية المستوى وقريبة للغات البشرية المحكية مثل لغة بايثون وجافا وجافاسكربت وغيرها.

بعدها يمرّ هذا الكود البرمجي بمراحل من التفسير interpretation أو التصريف compilation لينتقل من الأسلوب القريب من الفهم البشري إلى ما هو أقرب إلى العتاد الحاسوبي الذي يتعامل مع مواقع ذاكرة الحاسوب ووحدة المعالجة المركزية مباشرة ويدير العمليات فيها.

ويُسمّى كود البرمجة الذي يكتبه المبرمج قبل أن يُترجَم كود المصدر أو الكود المصدري source code، وهو الذي تجري على تعليماته بعد ذلك برامج ترجمة أو تفسير لتنتج كودًا آخر بلغة الآلة يُسمّى الكود الهدف target code أو الكود المترجَم compiled code.

ما معنى كود برمجي نظيف Clean Code

نظافة كود البرمجة هو اصطلاح يضمّ عدة معايير ويتبع مجموعة قواعد اعتمدها مجتمع المبرمجين بوصفها مقياسًا لجودة هذا الكود. وتعلم كتابة الأكواد البرمجية النظيفة مهارة لا بدّ منها لكل مطور أو مبرمج محترف يريد أن يعمل في فريق أو شركة أو يبرمج تطبيقات مختلفة، ومن شروط الكود البرمجي النظيف نذكر:

أن تكون أسماء المتحولات والدوال المستخدمة في الكود البرمجي ذات معنى ودلالة.
أن تكون لكل مهمة محددة وظيفة أو دالة واحدة تنجزها.
أن يحتوي على تعليقات توضح عمل الكود البرمجي وتبيّن مواضع اللبس فيه.
أن يكون منظَّمًا في الصيغة والإزاحات.
ألا يحتوي على تكرار لنفس الكود عدة مرات.
أن يُعالج الأخطاء في حال حدوثها.
أن يحتوي على اختبارات تفحص وظائفه.

إليك مثالًا عن كود نظيف مكتوب بلغة بايثون لحساب مساحات الأشكال يحقق المعايير المطلوبة:

import math


def calculate_circle_area(radius):
    """
    تقوم هذه الدالة بحساب مساحة دائرة معطاة نصف قطرها.
    الدخل:
    radius (float): نصف قطر الدائرة.
    الخرج:
    float: مساحة الدائرة.
    """
    # حساب المساحة باستخدام الصيغة πr^2
    area = math.pi * radius * radius
    return area


# مثال على استخدام الدالة
radius = 5
area = calculate_circle_area(radius)
print("مساحة الدائرة التي نصف قطرها", radius, "=", round(area, 2))

لابد أن سنفهم بسهولة كود البرمجة السابق والهدف منه حتى لو لم تكن على دراية مسبقة بلغة البرمجة التي كتب بها، الآن قارن كود البرمجة السابق بالكود التالي غير النظيف الذي يؤدي الوظيفة نفسها:

import math

def func1(r):
    x = math.pi * r * r
    return x

x = func1(5)
print("area =", x)

أنواع الكود البرمجي

كما تختلف أهداف البرمجة ومقاصدها، وكما تختلف أنظمة التشغيل والأجهزة، تختلف أنواع الكود البرمجي من جهتين هما:

لغة البرمجة المستخدمة لكتابة كود البرمجة.
أسلوب كتابة الكود البرمجي.

فلنلق نظرة على كل منهما.

لغات كتابة أكواد البرمجة

لكل لغة برمجة مجال تتفوق فيه على غيرها، وإن كانت معظم لغات البرمجة عالية المستوى اليوم متعددة الاستخدامات بفضل المكتبات المتعددة التي تتوفر فيها. ومن أشهر لغات البرمجة التي يمكنك كتابة أكواد برمجة باستخدامها نذكر:

جافاسكريبت JavaScript: تتفوق هذه اللغة في إضافة الديناميكية إلى صفحات الويب، وإن كانت استخداماتها قد اتسعت لتشمل مجالات كثيرة، من بناء الواجهات الخلفية لتطبيقات الويب إلى بناء تطبيقات الجوال.
بايثون Python: تصدّرت هذه اللغة مجال الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، ولطالما جذبت هذه اللغة المبتدئين لسهولة قراءة وكتابة أكوادها البرمجية. كما تتنوع تطبيقات ومجالات لغة بايثون من بناء الواجهات الخلفية لتطبيقات الويب إلى تطبيقات الذكاء الاصطناعي وتطبيقات استخلاص المعلومات من مواقع الويب وأتمتة المهام المتكررة وغير ذلك.
جافا Java: تتميز لغة البرمجة جافا بأدائها العالي ومجتمعها الواسع ودعمها للبرمجة كائنية التوجه oop. وتستخدم لغة جافا في العديد من المجالات من أبرزها بناء التطبيقات الضخمة التي تتعامل مع قواعد البيانات، كما تستخدم في بناء الواجهات الخلفية لمواقع وتطبيقات الويب.
روبي Ruby: تتميز لغة روبي على غيرها من لغات البرمجة عالية المستوى بسهولة قراءة وكتابة كود البرمجة المكتوب بها. وتعد هذه اللغة من أسهل لغات البرمجة على المبتدئين وتتعدد استخداماتها من تطوير تطبيقات الويب والجوال إلى برمجة الألعاب وتحليل البيانات وحتى تطبيقات الذكاء الصنعي.
جو Go: تتصدر لغة البرمجة Go المشهد في التطبيقات المتوازية التي تعتمد على مبدأ خيوط المعالجة المتوازية وتمكنك من الاستفادة من كامل قوة المعالج. وتناسب التطبيقات التي تهتم بالأداء العالي، مثل التطبيقات الشبكية والسحابية وتطوير الويب وتحليل البيانات والألعاب الإلكترونية.

أساليب كتابة أكواد البرمجة

تتنوع أساليب تنظيم الكود بين لغات البرمجة وبين المطورين. وقد تدعم لغة البرمجة الواحدة عدة أساليب برمجية، وقد تقتصر على أسلوب واحد. وفيما يلي نذكر أهم أساليب كتابة كود البرمجة:

البرمجة كائنية التوجه OOP أو البرمجة بالكائنات هي أسلوب في كتابة أكواد البرمجة يعتمد على مفهوم الكائن object الذي يمكن أن يحتوي على بيانات أو خصائص تصفه properties وعلى توابع برمجية methods تتعامل مع هذه البيانات، وتعد البرمجة كائنية التوجه من أهم وأشهر أساليب كتابة الأكواد والشيفرات البرمجية، وهي مدعومة في عدة لغات برمجة مثل جافا وبايثون (التي تتبع برمجة كائنية التوجه قائمة على مفهوم الصنف class) وفي جافاسكريبت (التي تتبع مفهوم برمجة كائنية التوجه قائمة على مفهوم الخاصية prototype).
البرمجة الإجرائية Procedural Programming: هي أسلوب في كتابة الكود البرمجي يعتمد على مفهوم الإجراءات ونعني بها سلسلة من الخطوات لإنجاز مهمة محددة وينفذها الحاسوب لدى استدعاء هذه الإجرائية. تدعم لغات بايثون وسي وجافا سكريبت وغيرها مبدأ البرمجةَ الإجرائية.
البرمجة الوظيفية Functional Programming: هي نموذج برمجي يعتمد على تطبيق الدوال أو التوابع وتركيبها، وتشيع في اللغات المستعملة في الصناعة والتعليم، مثل لغة وولفرام Wolfram كما تدعمها لغة بايثون وكوتلن Kotlin وغيرها.
البرمجة المنطقية Logic Programming: هي نموذج برمجي يعتمد على المنطق الصُّوَري أو الرسمي formal logic، ويُستخدم لاستنتاج قيم مجهولة بناءً على قواعد ومعارف معلومة، من أهم اللغات التي تعتمد على برمجة المنطق لغة برولوغ Prolog.

برامج كتابة الكود البرمجي

يعتمد المطورون على برامج تسهّل وتيسّر كتابة الكود البرمجي، منها بيئات التطوير المتكاملة IDEs ومحررات الأكواد البرمجية إذ يمكن للمبرمج استخدام كل بيئات التطوير المتكاملة والمحررات في كتابة وتحرير الأكواد البرمجية، لكن بيئات التطوير المتكاملة تتميز بدعمها لميزات أكبر مثل توفير أدوات مدمجة لتسهيل كتابة الكود وتصريفه وتشغيله وتصحيح أخطائه.

ومن أشهر برامج كتابة أكواد البرمجة نذكر:

فيجوال استوديو كود Visual Studio Code: أشهر وأوسع بيئات التطوير المتكاملة، تدعم مختلفة أنظمة التشغيل، ومعظم لغات البرمجة.
IntelliJ IDEA: من أشهر بيئات التطوير المستعملة للغة جافا Java، ويمكن استعمالها مع لغات أخرى مثل Javascript وغيرها.
PyCharm: بيئة تطوير مبنية خصيصًا لتحرير أكواد بايثون، وتدعم لغات برمجة كثيرة أخرى.
NetBeans: من بيئات التطوير الشائعة والمجانية، وتدعم البرمجة بلغات جافا وجافا سكريبت و PHP و C++‎ وغيرها.

خطوات كتابة أكواد البرمجة

كيف إذًا تبدأ تعلم كتابة أكواد البرمجة؟ إن تعلم لغات البرمجة وفهم مبادئ الخوارزميات وأصول التفكير المنطقي هي البداية التي يجب على كل مهندس برمجيات الانطلاق منها.

إليك هذه الخطوات التي تساعدك على كتابة الأكواد البرمجية:

أمعن التفكير في المشكلة المطلوب حلها: لا بد من إمعان النظر في المشكلة قبل البدء بكتابة كود البرمجة، يمكنك استخدام الورقة والقلم لفهم المشكلة جيدًا وإيجاد حل منطقي لها، كما يستعمل مهندسو البرمجيات مخططات ووثائق لتحليل المتطلبات وحالات الاستخدام لتطوير البرامج والتطبيقات.
قسّم المشكلة إلى مشكلات أصغر قدر الإمكان: بمعنى آخر اعتمد مبدأ فرّق تسُد، فكلما كانت الوحدات البرمجية في كودك محددة وتركز على مهمة واحدة كان الكود أعلى جودة وأفضل أداءً.
حدد المدخلات والمخرجات لكود البرمجة ولكل وحداته الجزئية: تفيد هذه المعلومات في كتابة أكواد البرمجة وتسهيل مهمة صيانتها فيما بعد.
حدد لغة البرمجة المناسبة لمشكلتك: هل تحتاج المشكلة إلى ذكاء صنعي وتعلم آلة؟ هل تحتاج إلى موقع ويب؟ هل تحتاج إلى تطبيق جوال أو حاسوب؟ لكل خيار من هذه الخيارات لغة برمجة هي الأمثل في نطاقه.
ابدأ التطبيق العملي للحل: انتقل من التحليل والتصميم إلى التطبيق والإنجاز، وتذكّر الالتزام بقواعد كتابة الكود النظيف.
اختبر أكواد البرمجة التي تكتبها: بعد كتابة الكود، اختبره بوسائل الاختبار اليدوي والبرمجي. توفّر كل لغات البرمجة أدوات لاختبار الوحدات والأنظمة والتكامل بين وحدات النظام.
لا تتوقف عن صيانة وتطوير كود البرمجة: فالكود الناجح هو الكود الذي تستمر صيانته ويستمر تطويره بعد تسليم النسخة الأولى منه. لذا احرص على تطويره وإضافة المزيد من المميزات في أي كود تكتبه، وأصلح أي خلل يظهر بعد تسليمه للحصول على منتج برمجي عالي الجودة والكفاءة.

توثيق أكواد البرمجة

إن توثيق أكواد البرمجة هو العملية المسؤولة عن شرح كيفية عمل الكود وكيفية استخدامه، وهو أمر لا بد منه في كتابة الأكواد البرمجية حتى لو كان الكود البرمجي مكتوبًا بشكل مفهوم بالنسبة لك ولا يحتاج لشرح، فعملية التوثيق تسهّل صيانة الكود البرمجي وتساعدك أنت شخصيًا على تذكر وظيفته عند العودة له بعد فترة من الزمن، كما يسهّل الكود الموثق جيدًا التعاون بين أعضاء الفريق البرمجي ويرفع مستوى التفاهم فيما بينهم.

ومن أهم عناصر توثيق كود البرمجة:

كتابة التعليقات ضمن كود البرمجة: حيث تساعد التعليقات داخل الكود على توثيق الكود وزيادة وضوحه وفهم كيفية عمله وكيفية استعماله، وتعد كتابة التعليقات كما شرحنا سابقًا أحد من شروط الكود النظيف.
إنشاء مستندات التوثيق: هي مستندات تشرح كيفية عمل الكود البرمجي وكيفية استخدامه والاستفادة منه ومن واجهاته مثل واجهات برمجة التطبيقات APIs، وتشرح القرارات البرمجية التي اتخذها فريق التطوير والدوافع وراءها، ويكمن أن تنشر هذه المستندات على هيئة قاعدة معرفة، أو ضمن مستودع الكود أو في ملفات مستقلة تتضمن مقتطفات من الكود البرمجي مرفقة بشرحه.
لا تنسَ أن التوثيق يحتاج إلى الصيانة والمراجعة والتطوير مثل الكود تمامًا، كما يجب أن يكون مستواه مناسبًا للفئة المستهدفة.

خاتمة

بهذا نكون وصلنا إلى ختام مقالنا الذي وضحنا فيه مفهوم أكواد البرمجة. أرجو أن يكون هذا المقال قد وفّر لك ملعومات وافية حول معنى الكود البرمجي، وساعدك على معرفة أنواع أكواد البرمجة وطرق كتابتها المختلفة. وإذا كان لديك أي سؤال بخصوص ما ورد في المقال، فلا تتردد في كتابته في قسم التعليقات.