一例看懂C语言程序中的内聚和耦合

点击蓝字

4dacdf5ffbee6238e6eb6f8a89267a03.png

关注我们

来源自网络,侵删

一、原理篇

(清楚相关原理的读者,请直接看第二部分示例篇)

在软件工程中,模块的内聚和耦合是度量模块化质量的标准之一。内聚是指模块的功能强度的度量,即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。若一个模块内各元素(语名之间、程序段之间)联系的越紧密,则它的内聚性就越高。耦合是程序中各模块之间相互联系紧密程度的一种度量。各模块之间联系越紧密,其耦合性就越强。模块间耦合高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。

在程序设计中提倡的是高内聚低耦合。所谓高内聚,是指模块是由相关性很强的代码组成,只负责一项任务,也就是常说的单一责任原则,这样的模块,无论从设计、实现还是阅读,都能体现出其保持专一性带来的好处。而低耦合,是指模块之间尽可能的使其独立存在,模块之间不产生联系不可能,但模块与模块之间的接口应该尽量少而简单。这样,高内聚从整个程序中每一个模块的内部特征角度,低耦合从程序中各个模块之间的关联关系角度,对我们的设计提出了要求。

程序设计和软件工程发展过程中产生的很多技术、设计原则,都可以从内聚和耦合的角度进行解读。作为C语言程序设计的初学者,结合当前对于函数的理解可达到的程度,我们探讨一下如何做到高内聚低耦合。

针对低耦合。耦合程度最低的是非直接耦合,指两个函数之间的联系完全是通过共同的调用函数的控制和调用来实现的,耦合度最弱,函数的独立性最强。但一组函数之间没有数据传递显然不现实,次之追求数据耦合,调用函数和被调用函数之间只传递简单的数据参数,例如采用值传递方式的函数。

有些函数数在调用时,利用形式参数传地址的方式,在函数体内通过指针可以修改其指向的作用域以外的存储单元,这构成了更强的耦合,称为特征耦合,在这里,使函数之间产生联系的是地址这样的特征标识。另外,有两个函数可能会打开同一个文件进行操作,这也构成了特征耦合的一种形式。

更强的耦合是外部耦合,这里,一组模块都访问同一全局变量,而且不通过参数表传递该全局变量的信息,当发现程序执行结果异常时,很难定位到是在哪个函数中出了差错。不少初学者觉得参数传递麻烦,将要处理的数据尽可能地定义为全局变量,这样,函数之间的接口简单了,但形成的是耦合性很强的结构。

在C语言中,还可以通过静态局部变量,在同一个程序的两次调用之间共享数据,这也可以视为是一种外部耦合,只不过静态局部变量的作用域限于函数内部,其影响也只在函数内部,耦合程度比使全局变量也还是弱很多。由此,我们可以理解前述在使用全局变量、静态局部变量时提出的“用在合适的时候,不滥用”的原则。

针对高内聚。内聚程度最高的是功能内聚,模块内所有元素的各个组成部分全部都为完成同一个功能而存在,共同完成一个单一的功能,模块已不可再分。这样的函数功能非常清晰、明确,一般出现在程序结构图的较低被调用的层次上。

次之的是顺序内聚,一个函数中各个处理元素和同一个功能密切相关,通常前一个处理元素的输出是后一个处理元素的输入。对于这样的函数,如果不致于产生高耦合的话,可以分开两个函数实现。

有的函数,其中的不同处理功能仅仅是由于都访问某一个公用数据而发生关联,这称为通信内聚和信息内聚,内聚程度进一步下降。内聚程度再低的情况就不再一一列举,最差的偶然内聚中,一个函数内的各处理元素之间没有任何联系,只是偶然地被凑到一起。

可以想像这样的模块东一榔头西一锤子,类似一个毫无凝聚力的团伙,对应的是低质量。总之,在解决问题划分函数时,要遵循“一个函数,一个功能”的原则,尽可能使模块达到功能内聚。

要做到高内聚低耦合,重点是要在写代码之前花些时间做好设计。在下面的例子中,将讨论结合具体的问题,如何将以上的因素考虑进去。


二、示例篇

本例受裘宗燕老师《从问题到程序——程序设计与C语言引论》启发。

任务:输出200以内的完全平方数(一个数如果是另一个整数的完全平方,那么我们就称这个数为完全平方数,也叫做平方数)要求每隔5个数据要输出一个换行。解决方案及点评 对于这个简单任务,我们在一个main函数中完成了任务。

程序如方案1

//方案1:内聚性较高的单模块实现方案
#include <stdio.h>
int main()
{int m, num=0;for (m = 1; m * m <= 200; m++){printf("%d ", m * m);num++;if (num%5==0)printf("\n");}return 0;
}

由于任务本身简单,将之在一个main函数中实现后,这个函数的内聚程度接近功能内聚,已经相当高了,就任务本身,不需再进行分解。为使读者能深入理解模块质量方面的技术,我们将试图将内聚程序再提高一些,然后考察耦合程度不同的各种解决方案。

要提高上面解决方案中函数(仅main一个函数)的内聚程度,我们考察程度的功能“找出完全平方数并输出”——“找出完全平方数”和“输出”这本身就是两个功能,再细分输出时还有“要求5个数据在一行”的要求,这些功能的实现细节都在一个函数当中,可见是有余地再提高内聚程度的。

在实现的应用中,几乎所有的处理都可以分解为“输入-计算-输出”的模式,优秀的解决方案往往至少要将这三个模块都独立出来,对于“计算”模块而言,其内部不再包括输入输出,专门接受输入的数据,计算完成后返回结果即可。当然,对于复杂的问题,在各个环节上可能还需要再做分解。

下面,我们探讨将“找出完全平方数输出”和“每5个数据后换行”分开实现的方案。这样的分解有助于提高内聚性,与此同时,分解后的两个模块间的耦合程度,成为我们要关注的焦点。

现在将“找出完全平方数并输出”的功能仍放在main函数中(独立成为单独的函数也可以,但不必要了),而“每5个数据后换行”的功能,设计一个名称为format的函数,它每调用一次就输出一个空格作为两个完全平方数间的分隔,而每调用到第5次时,输出的是一个换行。

这两个模块之间,需要有一个“现在是第几次调用”的信息需要传递,不可能用耦合程度最松散的非直接耦合.我们考虑数据耦合,用简单形式参数传值,

得到方案2

//方案2:一个耦合度低,但不能完成功能要求的解决方案
#include <stdio.h>
void format(int);
int main()
{int m, num=0;for (m = 1; m * m <= 200; m++){printf("%d", m * m);format(num);}return 0;
}
void format(int n)
{n++;if (n%5==0)printf("\n");elseprintf(" ");return;
}

在这个程序结构中,format与main函数的耦合程度为数据耦合。在main中定义了局部变量num,在一次都未输出时,置初值为0是合理的。在调用format时,将num传递来的表示第几次输出(第几个完全平方数)的形式参数n,n自增1,然后再控制输出空格或换行。

然而分析和运行程序发现,“每隔5个数据输出一个换行”的功能并未实现。因为形式参数n在函数format内的改变对应的实在参数num占不同的内存空间,n++修改的结果,对num无任何的影响,导致了在下一次调用时,丢失了“输出的是第几个”的重要信息。

一个补救的方法,是由format将变化后的n值作为返回值,再传回给main函数,得到如下方案3的程序:

//方案3:利用了返回值使耦合度增大,但功能得以实现的方案
#include <stdio.h>
int format(int);
int main()
{int m, num=0;for (m = 1; m * m <= 200; m++){printf("%d", m * m);num = format(num);}return 0;
}
int format(int n)
{n++;if (n%5==0)printf("\n");elseprintf(" ");return n;
}

维持原函数返回值为void,而将参数改为传地址,得到下面的方案4。这个方案的耦合度更高一些,但功能还是能够实现的。

//方案4:传地址实现功能的方案,耦合度更大
#include <stdio.h>
void format(int*);
int main()
{int m, num=0;for (m = 1; m * m <= 200; m++){printf("%d", m * m);format(&num);}return 0;
}
void format(int *p)
{(*p)++;if ((*p)%5==0)printf("\n");elseprintf(" ");return;
}

一定有人想到了用全局变量的解决方案。这样,可以将num定义为全局变量,num的生存周期不再依赖于函数调用,其值也能在函数的调用之间保持不变(只要其间没有另外给它赋值),从而可以完成传递信息的任务。这时,format因为无需参数传递,可以设计为无参函数,得到如下方案5的程序:

//方案5:耦合度最高的全局变量方案
#include <stdio.h>
void format();
int num=0;
int main()
{int m ;for (m = 1; m * m <= 200; m++){printf("%d", m * m);format();}return 0;
}
void format()
{num++;if (num%5==0)printf("\n");elseprintf(" ");return;
}

这是解决这个问题的耦合程度最高的一个方案。将num定义为外部变量,意味着如果还有其他函数,num是可以被任何函数修改的,当发 format 计数错误时,寻找错误困难,而修改后又可能会带来其他地方的错误。在这么一个短小的程序中,这种方案可能尚可接受,当程度的规模稍变大,可能带来的问题必须高度重视。因此,在实际应用中,强调全局变量要慎用(不是不用)。

考虑到num是在format中应用的私用数据——只有format才关心这到底是第几个数据,main本来都不用关心的。这样,可以考虑将num定义为format中的局部静态变量,得到方案6的程序:

//方案6:用静态局部变量,耦合度偏高但封装性最好的方案
#include <stdio.h>
void format();
int main()
{int m ;for (m = 1; m * m <= 200; m++){printf("%d", m * m);format();}return 0;
}
void format()
{static int num=0;num++;if (num%5==0)printf("\n");elseprintf(" ");return;
}

在这里,静态局部变量num的作用域是局部的,定义在函数体里,封装性在所有方案里是最好的,从而能保证信息的隐蔽性,避免其他函数无意的越权访问;不过,num的生存期是全局的,可以跨越函数的不同次调用,在两次调用间传递信息,耦合程度(自己和自己的耦合)要高一些,但使main函数和format函数的耦合达到了最理想的程度,既保证了功能的正确,又保证了局部数据的安全性,表现出静态局部变量的优势。

综上所述,在解决一个问题时,存在着诸多的方案。方案1可以接受,但希望提高内聚性而做出改进;方案2用简单的参数传值方式实现耦合程度低,但很可惜不能完成功能;在其他方案中,对于这个问题,选择的优先顺序是:

方案6、方案3 > 方案4 > 方案5

建议大家回顾一下前面的内容,想一想这样排序的理由。在上述探讨各个方案的过程中,我们应该体会到在程序设计能力提高的过程中,不断地学习新的技术,懂得新的评判标准,这也就是一个不断拓宽眼界的过程。在以后的学习练习中,不妨多想一些方案,也能够从专业的角度评判方案的优劣,最终做到的,就是出手就是最佳方案的专业水平。

b787d6f356773b8ae60b0d9bd7293b13.gif

如果你年满18周岁以上,又觉得学【C语言】太难?想尝试其他编程语言,那么我推荐你学Python,现有价值499元Python零基础课程限时免费领取,限10个名额!
▲扫描二维码-免费领取

13f15d54205dc8c9f3e5f5ecda2e735b.gif

戳“阅读原文”我们一起进步

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/337285.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

openfire消息通知推送_APP消息推送功能之前端后台设计

APP消息推送功能之前端后台设计最近有不少小伙伴问APP消息推送功能&#xff0c;前端、后台如何设计的&#xff1f;消息系统的架构是什么样的&#xff1f;最近刚好做到后台消息推送这块&#xff0c;简单谈谈个人心得&#xff0c;欢迎拍砖。消息推送是让自己的用户获取信息最有效…

apache spark_Apache Spark:更改架构之前必须解决的5个陷阱

apache spark迁移到Apache Spark之前需要了解的5件事 似乎每个人都只是在谈论最热门的新技术&#xff0c;而忽略采用它的实际含义。 但这是自然的&#xff0c;对吧&#xff1f; 新功能和承诺胜过其他所有事物&#xff0c;而艰难的挑战和决​​定被抛在一边。 这次不行。 软件…

分步解析C++实现通讯录管理系统

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删一、前言建议亲手写一遍代码&#xff0c;感受指针神奇的魅力&#xff1b;可以帮助你更好的巩固知识体系&#xff0c;熟悉指针&#xff0c;结构体与函数一起使用时的妙处完成通讯录管理系统所需知识体系结构体指针函数的封装指针与函…

如何用C++实现动态放烟花(附源码)

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删一、前言C实现的放烟花程序用到了EGE图形库&#xff0c;没有的需要自行安装可调项&#xff1a;背景图和背景音乐、粒子模糊度、亮度以及上升速度的参数。实现的动态烟花非常好看&#xff0c;可以做给女朋友或者表白用&#xff0c;呵…

nginx哪个版本性能好_nginx性能为什么好

nginx在启动后&#xff0c;在unix系统中会以daemon的方式在后台运行&#xff0c;后台进程包含一个master进程和多个worker进程。我们也可以手动地关掉后台模式&#xff0c;让nginx在前台运行&#xff0c;并且通过配置让nginx取消master进程&#xff0c;从而可以使nginx以单进程…

metrics_FlexyPool如何支持Dropwizard Metrics包重命名

metrics介绍 FlexyPool严重依赖Dropwizard &#xff08;以前称为Codahale&#xff09;度量标准来监视连接池的使用情况 。 集成到Dropwizard中后&#xff0c;程序包名称必然会被重命名 。 因此&#xff0c;4.0.0版本将使用io.dropwizard.metrics软件包名称代替com.codahale.me…

用C++写一个http服务器/web服务器

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删本篇文章不会涉及到很多复杂的概念&#xff0c;也没有写很难读懂的模板函数&#xff0c;代码简单可读&#xff0c;本篇文章送给每一个想自己用C写一个http服务器的小伙伴&#xff01;高手们、大佬们当然可以不用看的啦&#xff01;正…

repl java9_Java 9抢先体验:与JShell进行动手实践– Java REPL

repl java9从今天开始&#xff0c;如何开始使用Java 9的最酷功能之一&#xff1f; 上周末&#xff0c;我终于开始尝试使用Java 9的早期访问版本。第一站是JShell&#xff0c;它也被称为Project Kulla。 首先让我鼓起勇气尝试早期访问Java版本的原因。 那就对了。 Java 9的正式…

java iterator获取索引_2020年Java面试题最新整理(1625)

16.Java集合框架是什么&#xff1f;说出一些集合框架的优点&#xff1f;每种编程语言中都有集合&#xff0c;最初的Java版本包含几种集合类&#xff1a;Vector、Stack、HashTable和Array。随着集合的广泛使用&#xff0c;Java1.2提出了囊括所有集合接口、实现和算法的集合框架。…

搞定红黑树(C++实现)

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删红黑树的概念红黑树&#xff0c;是一种二叉搜索树&#xff0c;但在每个结点上增加一个存储位表示结点的颜色&#xff0c;可以是红色或黑色。通过对任何一条从根到叶子的路径上各个结点着色方式的限制&#xff0c;红黑树确保没有一条…

java launcher_JAR清单类路径不仅适用于Java Application Launcher

java launcher自从我开始学习Java以来​​&#xff0c;我几乎已经知道&#xff0c; 清单文件中的Class-Path标头字段为可执行JAR &#xff08;具有由另一个称为Main-Class清单指定应用程序起点的 JAR&#xff09;指定了相对运行时类路径。 一个同事最近碰到一个让我感到惊讶&am…

C语言实现银行ATM存取款系统 | 附源码

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删银行ATM存取款系统银行ATM存取款系统业务描述如下&#xff1a;银行ATM存取款系统能为用户提供存款、取款、查询、转账和修改密码的功能。为了模拟真实的ATM业务环境&#xff0c;本系统必须实现存款、取款、查询、转账、修改密码以及…

php 链接文件名_7、php-fpm进程管理

1、进程管理php-fpm采用的是master-worker的进程方式。其中&#xff0c;master负责fork worker进程;其次&#xff0c;注册信号&#xff0c;通过信号进行管理worker负责监听端口&#xff0c;等待链接&#xff0c;处理具体的逻辑如下图所示2、信号管理master进程可以理解如下信号…

C语言代码实现平衡二叉树|图解+详细代码

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删1. 什么是平衡二叉树平衡二叉树&#xff0c;我们也称【二叉平衡搜索树/AVL】,树中任何节点的两个子树的高度最大差别为1&#xff0c;巴拉巴拉。。。(https://baike.baidu.com/item/AVL树/10986648?fraladdin)但是有个注意的点: 平衡…

cba比赛比分预测_【CBA直播】深圳vs广东前瞻:深圳战广东再掀反攻?

北京时间4月13日晚19点35分&#xff0c;CBA季后赛半决赛第三回合&#xff0c;深圳队主场迎战广东队。尽管目前双方总比分深圳以0-2落后对手&#xff0c;但他们在第二战的顽强表现给人留下了深刻印象。回归主场作战的他们&#xff0c;将在沈梓捷和贺希宁的带领下&#xff0c;力争…

C语言内存泄漏问题及其检视方法

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删通过介绍内存泄漏问题原理及检视方法&#xff0c;希望后续能够从编码检视环节就杜绝内存泄漏导致的网上问题发生。本文通过介绍内存泄漏问题原理及检视方法&#xff0c;希望后续能够从编码检视环节就杜绝此类问题发生。预防内存泄漏…

未定义与 struct 类型的输入参数相对应的函数 fetch_引入鲁棒性作为连续参数,这种新损失函数实现了自适应、随时变换...

编辑&#xff1a;陈萍损失函数是机器学习里最基础也是最为关键的一个要素&#xff0c;其用来评价模型的预测值和真实值不一样的程度。最为常见的损失函数包括平方损失、指数损失、log 对数损失等损失函数。这里回顾了一种新的损失函数&#xff0c;通过引入鲁棒性作为连续参数&a…

清理jdk注册表_JDK 9早期版本安装后的Windows注册表清理

清理jdk注册表在我的上一篇博文中 &#xff0c;我演示了在安装早期版本的JDK 9&#xff08;内部版本68&#xff09;之后围绕Oracle Java符号链接 &#xff08;基于Windows的计算机上的C:\ProgramData\Oracle\Java\javapath\目录&#xff09;的问题的解决方案。这似乎阻止了早期…

汇编语言调用C语言/C++实例:乘法表

点击蓝字关注我们来源于网络&#xff0c;侵删现在编写一个简单的应用程序&#xff0c;提示用户输入整数&#xff0c;通过移位的方式将其与 2 的幕 (2〜2ⁿ) 相乘&#xff0c;并用填充前导空格的形式再次显示每个乘积。输入-输出使用 C。汇编模块将调用 3 个 C 编写的函数。程序…

rect函数_R函数不会写,quot;抄quot;总会吧!

前面我们简单的介绍了R函数。有些人可能会说&#xff0c;我现在的R水平有限&#xff0c;还不足以写出很高级的函数&#xff0c;该怎么办&#xff1f;俗话说前人栽树后人乘凉&#xff0c;他山之石可以攻玉&#xff0c;鲁迅同志也提出过“拿来”主义。已经有前人&#xff0c;高手…