《软件工程概论》郑人杰版-第9章-软件实现

第9章软件实现•程序设计语言•程序设计风格•编码规范•程序效率与性能分析9.1程序设计语言•程序设计语言的性能从软件心理学及软件工程角度对程序设计语言的性能进行讨论。9.1程序设计语言•软件心理学的观点(1)一致性。表示一种语言所使用符号的兼容程度、允许随意规定限制，以及允许对语法或语义破例的程度。(2)二义性。虽然语言的编译程序总是以一种机械的规则来解释语句，但读者则可能用不同的方式来理解语句。(3)简洁性。程序设计语言的简洁性用来表示为了用该语言编写程序，必须记忆的关于代码的信息量。9.1程序设计语言•软件心理学的观点(4)局部性。是指程序设计语言的综合特性。在编码的过程中，由语句组合成模块，由模块组装为程序系统结构，并在组装过程中实现模块的高内聚和低耦合，可使程序的局部性加强。(5)传统性。人们学习一种新的程序设计语言的能力受到传统的影响。9.1程序设计语言•软件工程的观点(1)详细设计应能直接地容易地翻译成代码程序。(2)源程序应具有可移植性。(3)编译程序应具有较高的效率。(4)尽可能应用代码生成的自动工具。(5)可维护性。9.1程序设计语言•程序设计语言的分类从软件工程的角度，根据程序设计语言发展的历程，可以将程序设计语言大致分为4类。(1)从属于机器的语言——第一代语言(2)汇编语言——第二代语言(3)高级程序设计语言——第三代语言从20世纪50年代就开始出现，它们的特点是用途广泛。典型的高级程序设计语言有ALGOL、FORTRAN、COBOL、BASIC、PASCAL、C、C++、Lisp、PROLOG、Ada等。9.1程序设计语言•程序设计语言的分类(4)第四代语言（4GL）4GL以数据库管理系统所提供的功能为核心，进一步构造了开发高层软件系统的开发环境，如报表生成系统、多窗口表格设计系统、菜单生成系统等。4GL提供了功能强大的非过程化问题定义手段，用户只需告诉系统做什么，而无须说明怎么做。9.1程序设计语言•程序设计语言的选择在选择编程语言时，可以考虑以下因素。(1)应用领域：目标系统的应用领域不同，需要采取的系统开发范型也不同，所以要考虑支持相应范型的编程语言。(2)系统用户的要求。(3)编程语言自身的功能。(4)编码和维护成本及开发环境。(5)编程人员的技能。(6)软件可移植性。9.2程序设计风格•在软件生存期中，人们经常要阅读程序。特别是在软件测试阶段和维护阶段，编写程序的人和参与测试、维护的人都要阅读程序。•在编写程序时多花些工夫，讲求程序的风格，这将大量地减少人们读程序的时间。•本节对程序设计风格的4个方面，即源程序文档化、数据说明的方法、语句结构和输入/输出方法中值得注意的问题进行概要的讨论9.2程序设计风格•源程序文档化源程序文档化包括标识符的命名、安排注释以及程序的视觉组织等。9.2程序设计风格•标识符的命名标识符包括模块名、变量名、常量名、标号名、子程序名以及数据区名、缓冲区名等。这些名字应能反映它所代表的实际东西，使其能够见名知意，有助于对程序功能的理解。应当选择精练的意义明确的名字，才能简化程序语句，易于对程序功能的理解。9.2程序设计风格•程序的注释正确的注释能够帮助读者理解程序，为测试和维护阶段提供明确的指导。注释行的数量占到整个源程序的1/3到1/2。注释分为序言性注释和功能性注释。序言性注释通常置于每个程序模块的开头部分，它应当给出程序的整体说明，对于理解程序本身具有引导作用。9.2程序设计风格•序言性注释有些软件开发部门对序言性注释做了明确而严格的规定，要求程序编制者逐项列出。(1)程序标题。(2)有关本模块功能和目的的说明。(3)主要算法。(4)接口说明：包括调用形式，参数描述，子程序清单。(5)有关数据描述：重要的变量及其用途，约束或限制条件，以及其他有关信息。(6)模块位置：在哪一个源文件中，或隶属于哪一个软件包。(7)开发简历：模块设计者，复审者，复审日期，修改日期、有关说明等。9.2程序设计风格•功能性注释功能性注释嵌在源程序体中，用以描述其后的语句或程序段，也就是解释下面要“做什么”，或是执行了下面的语句会怎么样。例如，下面的注释行仅仅重复了后面的语句，对于理解它的工作并没有什么作用。/*Addamounttototal*/total=amount＋total;如果注明把月销售额计入年度总额，便使读者理解了下面语句的意图：/*Addmonthly-salestoannual-total*/total=amount＋total;9.2程序设计风格•功能性注释书写功能性注释，要注意以下几点。(1)用于描述一段程序，而不是每一个语句。(2)用缩进和空行，使程序与注释容易区别。(3)注释要正确。9.2程序设计风格•视觉组织—空格、空行和移行空格：恰当地利用空格，可以突出运算的优先性，避免发生运算的错误。例如，将表达式(a＜－17)&&!(b＜＝49)||c写成(a＜－17)&&!(b＜＝49)||c就更清楚。空行：自然的程序段之间可用空行隔开。9.2程序设计风格•视觉组织—空格、空行和移行移行：移行也叫做向右缩格。对于选择语句和循环语句，把其中的程序段语句向右做阶梯式移行，可使程序的逻辑结构更加清晰，层次更加分明。9.2程序设计风格•数据说明标准化为了使程序中数据说明更易于理解和维护，在编写程序时，需要注意数据说明的风格。(1)数据说明的次序应当规范化，使数据属性容易查找，也有利于测试、排错和维护。①常量说明。②简单变量类型说明。③数组说明。④公用数据块说明。⑤所有的文件说明。9.2程序设计风格•数据说明标准化(2)当多个变量名用一个语句说明时，应当对这些变量按字母顺序排列。例如，将intsize，length，width，cost，price;进行如下改写更好。intcost，length，price，size，width;(3)对于复杂的数据结构，应当使用注释对其进行说明。9.2程序设计风格•语句结构简单化在编码阶段，语句结构要力求简单、直接，不能为了片面追求效率而使语句复杂化。(1)在一行内只写一条语句，并且采取适当的移行格式，使程序的逻辑和功能变得更加明确。例如，下面程序的可读性很差。for(i=1;i=n-1;i++){t=i;for(j=i+1;j=n;j++)if(a[j]a[t])t=j;if(t!=i){temp=a[t];a[t]=a[i];a[i]=temp}}9.2程序设计风格•可以将上面的程序段改写成如下形式：9.2程序设计风格(2)程序编写首先应当考虑清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序编写得过于紧凑。例如，有一个用C语句写出的程序段：如果改写成下面的程序段，其功能就能够一目了然了。9.2程序设计风格(3)程序编写得要简单，写清楚，直截了当地说明程序员的用意。例如，下面是是一个有双重循环的程序段，得到的结果是一个N×N的二维数组。如果写成以下的形式，就能让读者直接了解程序编写者的意图了。9.2程序设计风格(4)除非对效率有特殊的要求，程序编写要做到清晰第一，效率第二。(5)避免使用临时变量而使可读性下降。例如，由于简单变量的运算比下标变量的运算要快，有的程序员为了追求效率，会将语句x＝a[i]＋1/a[i];写成ai＝a[i];x＝ai＋1/ai;这样做，虽然效率要高一些，但引进了临时变量，把一个计算公式拆成了几行，增加了理解的难度。9.2程序设计风格(6)让编译程序做简单的优化。(7)尽可能使用库函数。(8)避免不必要的转移，同时如果能保持程序可读性，则不必用GOTO语句。9.2程序设计风格•例如，有一个求3个数中最小值的程序，对应的流程图及程序如下：9.2程序设计风格(9)尽量只采用3种基本的控制结构来编写程序。(10)避免使用空的else语句和if…thenif…语句。这种结构容易使读者产生误解。例如，下面的程序可能产生二义性问题。9.2程序设计风格(11)避免采用过于复杂的条件测试。(12)尽量减少使用“否定”条件的条件语句。例如，如果在程序中出现if（!（char＜'0'||char＞'9'））……将其改成下面的语句，含义会更直接。if（char='0'&&char='9'）……9.2程序设计风格•输入/输出规范化输入/输出信息是与用户的使用直接相关的。输入/输出的方式和格式应当尽可能方便用户的使用。输入/输出的风格随着人工干预程度的不同而有所不同。9.2程序设计风格•输入/输出的原则(1)对所有的输入数据都进行检验，从而识别错误的输入，以保证每个数据的有效性。(2)检查输入项的各种重要组合的合理性，必要时报告输入状态信息。(3)使得输入的步骤和操作尽可能简单，并保持简单的输入格式。(4)输入数据时，应允许使用自由格式输入。(5)应允许默认值。(6)输入一批数据时，最好使用输入结束标志，而不要由用户指定输入数据数目。9.2程序设计风格•输入/输出的原则(续)(7)在以交互式输入/输出方式进行输入时，要在屏幕上使用提示符明确提示交互输入的请求，指明可使用选择项的种类和取值范围。同时，在数据输入的过程中和输入结束时，也要在屏幕上给出状态信息。(8)当程序设计语言对输入/输出格式有严格要求时，应保持输入格式与输入语句要求的一致性。(9)给所有的输出加注解，并设计输出报表格式。9.3编码规范•在参考微软、Bell等公司编码规范的基础上，本节以C/C++为示例对编码规范给出简要介绍。•规范涉及版面、注释、标识符命名、变量使用、代码可测性、程序效率、质量保证、代码编译、单元测试、程序版本与维护。1.版面(1)程序块要采用缩进风格编写，缩进的空格数为4个。但对于由开发工具自动生成的代码可以有不一致。(2)相对独立的程序块之间、变量说明之后应加空行。(3)较长的语句（80字符）要分成多行写，长表达式要在低优先级操作符处划分新行，操作符放在新行之首，划分出的新行要进行适当的缩进，使排版整齐，语句可读。(4)循环、判断等语句中的条件测试若有较长的表达式，则要进行适应的划分，长表达式要在低优先级操作符处划分新行，操作符放在新行之首。1.版面(5)不允许把多个短语句写在一行中，即一行只写一条语句。(6)if、while、for、default、do等语句自占一行。(7)只用空格键，不要使用TAB键。以免用不同的编辑器阅读程序时，因TAB键所设置的空格数目不同而造成程序布局不整齐。(8)函数或过程的开始、结构的定义及循环、判断等语句中的代码都要采用缩进风格，case语句下的情况处理语句也要遵从语句缩进要求。1.版面(9)程序块的分界符（如C／C++语言的大括号‘{’和‘}’）应各独占一行并且位于同一列，同时与引用它们的语句左对齐。在函数体开始、类定义、结构定义、枚举定义以及if、for、do、while、switch、case语句中的程序都要采用如上的缩进方式。1.版面•例如，下面的程序段不符合规范。•应书写为以下格式：1.版面(10)在两个以上的变量、常量间进行判等操作时，操作符之前、之后或者前后要加空格；进行非判等操作时，如果是关系密切的操作符（如-、::），后面不应加空格。由于留空格所产生的清晰性是相对的，所以，在已非常清晰的语句中没有必要再留空格，如括号内侧（左括号后面和右括号前面）不要加空格，多重括号间不必加空格。2.注释•注释的原则是有助于对程序的阅读理解。(1)一般情况下，注释量一般控制在20%到50%之间。(2)说明性文件（如头文件.h文件、.inc文件、编译说明文件.cfg等）头部应进行注释，注释必须列出：版权说明、版本、生成日期、作者、内容、功能、与其他文件的关系、修改日志等，头文件的注释中还应有函数功能简要说明。(3)源文件头部应进行注释，列出：版权说明、版本号、生成日期、作者、模块目的/功能、主要函数及其功能、修改日志等。2.注释(4)函数头部应进行注释，列出：函数的目的/功能、输入参数、输出参数、返回值、调用关系（函数、表）等。(5)注释的内容要清楚、明了、含