开发环境与工具

开发环境 是一组用于开发软件的工具。开发环境的核心是文本编辑功能，以及配套的语法高亮、类型检查、代码格式化和自动补全等特性。像 VS Code 这样的 集成开发环境（IDE）会把这些功能整合到一个应用中。基于终端的开发工作流则会把 tmux（终端复用器）、Vim（文本编辑器）、Zsh（一种 Shell），以及语言特定的命令行工具组合在一起，例如 Ruff（Python 的 linter 和代码格式化工具）和 Mypy（Python 的类型检查器）。

IDE 和基于终端的工作流各有优劣。比如，图形化 IDE 往往更容易上手，而且如今的 IDE 一般也有更完善的开箱即用 AI 集成能力，例如 AI 自动补全；另一方面，基于终端的工作流更轻量，在没有 GUI 或无法安装软件的环境里，它们甚至可能是你唯一的选择。我们建议你对两者都建立基本熟悉度，并至少精通其中一种。如果你现在还没有偏好的 IDE，我们建议从 VS Code 开始。

在这节课中，我们将介绍：

文本编辑与 Vim

编程时，你的大部分时间都花在代码间导航、阅读代码片段和修改代码上，而不是长时间连续输入，或者从头到尾线性地通读文件。Vim 正是针对这种任务分布而优化的文本编辑器。

Vim 的哲学。 Vim 建立在一个非常优美的想法之上：它的界面本身就是一种用于导航和编辑文本的编程语言。按键操作（并带有助记名）就是命令，而这些命令是可以组合的。Vim 避免使用鼠标，因为鼠标太慢了；Vim 甚至避免使用方向键，因为那需要太多手部移动。结果就是：这个编辑器会让人感觉像在使用脑机接口一样，速度能跟上你的思维。

其他软件中的 Vim 支持。 你不必真的使用 Vim 本体，也能从它的核心思想中受益。许多涉及文本编辑的软件都支持 “Vim mode”，要么是内建功能，要么是插件。例如，VS Code 有 VSCodeVim 插件，Zsh 内建了 Vim 模拟支持，就连 Claude Code 也内建了 Vim 编辑模式。你几乎可以认为，任何涉及文本编辑的工具，多少都会以某种方式支持 Vim mode。

Vim 是一个 模态编辑器：它针对不同类别的任务提供不同的工作模式。

在不同操作模式下，按键的含义也不同。比如，字母 x 在插入模式下只会插入字面字符 x，但在正常模式下，它会删除光标所在字符，而在可视化模式下，它会删除当前选区。

在默认配置下，Vim 会在左下角显示当前模式。初始/默认模式是正常模式。通常你会把大多数时间花在正常模式和插入模式之间切换。

你可以通过按 <ESC>（Escape 键）从任意模式返回正常模式。在正常模式下，按 i 进入插入模式，按 R 进入替换模式，按 v 进入可视化模式，按 V 进入可视化行模式，按 <C-v>（Ctrl-V，有时也写作 ^V）进入可视化块模式，按 : 进入命令模式。

使用 Vim 时你会频繁按 <ESC>：可以考虑把 Caps Lock 重映射为 Escape（macOS 教程），或者为 <ESC> 设置一个由简单按键序列触发的替代映射。

基础：插入文本

在正常模式下，按 i 进入插入模式。此时 Vim 的行为就和其他文本编辑器差不多，直到你按下 <ESC> 返回正常模式。只要掌握这一点，再加上前面提到的基础知识，你就已经可以开始用 Vim 编辑文件了。当然，如果你总是停留在插入模式中，效率并不会特别高。

Vim 的界面本身是一种编程语言

Vim 的界面本身就是一种编程语言。按键操作（带有助记名）就是命令，而这些命令是可以 组合 的。这让移动和编辑都能非常高效，尤其是当这些命令变成肌肉记忆之后，就像你熟悉了键盘布局后，打字也会变得非常高效一样。

移动

你应该把大多数时间花在正常模式中，使用移动命令在文件里导航。在 Vim 中，移动命令也被称为 “名词（nouns）”，因为它们指向的是一段文本。

选择

可视化模式包括：

你可以使用移动键来扩展选择范围。

编辑

你过去用鼠标完成的事情，现在都可以通过键盘上的编辑命令配合移动命令来完成。到了这里，Vim 的界面就开始真正像一门编程语言了。Vim 的编辑命令也被称为 “动词（verbs）”，因为动词作用于名词。

计数

你可以给名词和动词加上计数，从而把某个动作执行多次。

修饰符

你可以使用修饰符来改变名词的含义。有些修饰符是 i，表示 “inner” 或 “inside”；还有 a，表示 “around”。

综合起来看

下面是一个有问题的 fizz buzz 实现：

def fizz_buzz(limit):
    for i in range(limit):
        if i % 3 == 0:
            print("fizz", end="")
        if i % 5 == 0:
            print("fizz", end="")
        if i % 3 and i % 5:
            print(i, end="")
        print()

def main():
    fizz_buzz(20)

我们从正常模式开始，使用下面这一串命令来修复这些问题：

学习 Vim

学习 Vim 最好的方式，就是先掌握基础（也就是我们目前讲过的这些内容），然后在你使用的所有软件里都启用 Vim mode，并在实践中真正去用它。别总想去用鼠标或方向键；在一些编辑器里，你甚至可以直接解绑方向键，强迫自己养成更好的习惯。

更多资源

代码智能与语言服务器

IDE 通常会通过扩展提供语言特定支持，而这些功能需要对代码有语义级理解；这些扩展会连接实现了 Language Server Protocol 的 语言服务器（language servers）。例如，VS Code 的 Python 扩展依赖 Pylance，而 VS Code 的 Go 扩展依赖官方的 gopls。只要为你使用的语言安装对应的扩展和语言服务器，就可以在 IDE 中启用许多语言特定功能，例如：

配置语言服务器

对于某些语言，你只需要安装扩展和语言服务器，就万事俱备了。对另一些语言来说，若想把语言服务器的价值发挥到最大，你还需要告诉 IDE 你的环境信息。比如，让 VS Code 指向你的 Python 环境，就能让语言服务器看到你已安装的包。关于环境，我们会在代码打包与发布一讲中更详细地介绍。

根据不同语言，你还可以为语言服务器配置一些设置。例如，在 VS Code 中使用 Python 支持时，你可以为那些没有使用 Python 可选类型注解的项目禁用静态类型检查。

AI 驱动的开发

自 2021 年中 GitHub Copilot 引入 OpenAI 的 Codex 模型 以来，大型语言模型（LLMs） 已被广泛应用于软件工程。目前主要有三种形态：自动补全、内联聊天和编程代理。

自动补全

AI 驱动的自动补全在形态上与 IDE 中传统的自动补全类似：当你输入时，它会在光标位置给出补全建议。有时，它会作为一种“开箱即用”的被动能力存在。除此之外，AI 自动补全通常还可以通过代码注释来进行提示。

例如，假设我们要写一个脚本，下载这些讲义的内容并提取其中所有链接。我们可以从下面开始：

import requests

def download_contents(url: str) -> str:

模型会自动补全这个函数体：

    response = requests.get(url)
    return response.text

我们还可以通过注释进一步引导补全。例如，如果我们开始写一个提取所有 Markdown 链接的函数，但函数名并不特别具有描述性：

def extract(contents: str) -> list[str]:

模型可能会补全成这样：

    lines = contents.splitlines()
    return [line for line in lines if line.strip()]

我们可以通过代码注释来引导补全：

def extract(content: str) -> list[str]:
    # 从内容中提取所有 Markdown 链接

这一次，模型会给出更好的补全：

    import re
    pattern = r'\[.*?\]\((.*?)\)'
    return re.findall(pattern, content)

这里我们可以看到这种 AI 编程工具的一个缺点：它只能在光标所在位置给出补全。在这个例子里，更好的实践应该是把 import re 放在模块层级，而不是函数内部。

上面的例子故意用了一个命名很差的函数，来演示如何通过注释引导代码补全；在实际中，你当然会希望把函数命名得更清楚一些，例如 extract_links，也会希望写上 docstring（在这种情况下，模型也应该生成与上面类似的补全）。

为了演示，我们可以把脚本补完整：

print(extract(download_contents("https://raw.githubusercontent.com/missing-semester/missing-semester/refs/heads/master/_2026/development-environment.md")))

内联聊天

内联聊天允许你选中一行或一段代码，然后直接向 AI 模型发出提示，让它提出编辑建议。在这种交互模式下，模型可以修改现有代码（这点不同于自动补全，后者只能补全光标之后的代码）。

继续前面的例子，假设我们决定不使用第三方 requests 库。我们可以选中相关的三行代码，调用内联聊天，并输入类似下面这样的提示：

改用内置库

模型会提出这样的修改：

from urllib.request import urlopen

def download_contents(url: str) -> str:
    with urlopen(url) as response:
        return response.read().decode('utf-8')

编程代理

我们会在Agentic Coding一讲中深入介绍编程代理。

一些流行的 AI IDE 包括带有 GitHub Copilot 扩展的 VS Code，以及 Cursor。GitHub Copilot 目前对学生、教师以及热门开源项目的维护者提供免费使用。这是一个变化非常快的领域。许多头部产品的功能其实大致相当。

扩展与 IDE 的其他功能

IDE 本身已经是很强大的工具，而 扩展 会让它们更加强大。我们不可能在一节课里覆盖所有这些功能，但这里会先给出几个常见扩展的线索。我们鼓励你自己继续探索这一空间；网上有很多 IDE 热门扩展清单，例如针对 Vim 插件的 Vim Awesome，以及按安装量排序的 VS Code 扩展列表。

练习

  1. 在你使用的所有支持 Vim mode 的软件中启用 Vim 模式，例如编辑器和 Shell，并在接下来一个月里把所有文本编辑都用 Vim 模式完成。每当你觉得哪里低效，或者想到“肯定有更好的办法”时，就去 Google 一下，通常真的有更好的办法。
  2. 完成一道 VimGolf 挑战。
  3. 为你正在做的一个项目配置 IDE 扩展和语言服务器。确保所有预期功能都能正常工作，例如对库依赖进行跳转到定义。如果你手头没有可用于这个练习的代码，也可以从 GitHub 上找一个开源项目来用（例如这个）。
  4. 浏览一份 IDE 扩展列表，安装一个看起来对你有用的扩展。

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