第5章 编码

编码是软件设计的继续 编码的质量与软件设计的水平直接相关 但是，程序设计语言的特性和编码水平也会对程序的可靠性、可读性、可测试性等产生深远的影响 现代软件规模越来越大，软件结构更复杂，所使用的平台更加高级，因此将设计转化为代码的工作实际上也是非常庞大的 本章重点在于介绍编程过程中要牢记的一些软件工程的实践经验

5.1 程序设计语言 程序设计语言是人与计算机通信的最基本的工具 程序设计语言的特性会影响开发人员的思路和解决问题的方式，会影响代码的可理解性和可维护性 因此编码之前的一项重要工作就是选择一种适当的编程语言，但是，为一个软件项目选择适合的开发语言并不是简单的问题

程序设计语言

程序设计语言的演变 第一代语言：机器语言──硬件操作一一对应 第二代语言： 汇编语言──比机器语言直观。从软件工程角度，汇编语言只有在高级语言无法满足设计要求时，或者不支持某种特定应用的技术性能时，才被使用

程序设计语言 第三代语言：高级程序设计语言──使用的概念和符号与人们通常使用的概念和符号比较接近，它的一条语句往往对应若干条机器指令。又分为传统的基础语言、结构化程序语言和专用语言3类： 基础语言：历史悠久、应用广泛，有大量的函数库，代表有BASIC，FORTRAN，COBOL等 结构化语言：具有很强的过程控制能力和数据处理能力，并提供结构化的逻辑构造，代表有PL/1，PASCAL，C和Ada，都是从ALGOL语言派生的

程序设计语言 专用语言：是为特殊应用而设计的语言，通常具有特殊的语法形式，如： 应用于人工智能领域：LISP, Prolog 应用于数组和向量运算：APL 面向对象的开发语言：C++ 适于Internet环境开发：JAVA 第四代语言（4GL）：抽象层次更高，不再涉及太多的算法性细节。目前使用最广的是数据库查询语言、程序代码生成器等。

程序设计语言 程序设计语言的特点 技术的观点: 涉及到从理论（形式语言理论）到实际（特定语言的性能）范围内的许多问题，一旦确定了软件需求，待选用的程序设计语言的技术特性就非常重要了。例如， 如果需要复杂的数据结构，就要仔细衡量有哪些语言能提供这些复杂的数据结构描述； 如果软件首要的是高性能及实时处理能力，就该选用适合于实时处理的语言，如C或汇编语言； 如果应用有许多输出报告或繁杂的文件处理，则可用Powerbuilder、Delphi或SQL。

程序设计语言 软件心理学的观点：从软件设计到程序代码的转换基本上都是手工进行的，因此编程语言的性能会对程序员的心理产生重大影响。从心理学观点，影响程序员心理的语言特性有： 二义性：引起程序员对程序理解的混乱 简洁性：程序员需要记忆的信息的总量 局部性：从语句到模块直至系统集成过程中实现模块的高内聚、低耦合的能力 一致性：采用的标记法的协调一致的程度 线性：语言的线性与维持功能域的概念紧密相连，如果存在大量的分支和循环，就会破坏线性状态，增加理解的难度

程序设计语言 软件工程的观点 详细设计能够直接地翻译成程序代码 源程序具有可移植性：对于可移植性是关键要求的软件，应严格遵守ISO或ANSI或GB的标准编写程序代码 编译程序应具有较高的效率：编译程序首先应该支持独立编译，并能够发现尽可能多的程序代码错误，辅助程序员提高程序调试效率 尽可能应用代码生成的自动工具 可维护性：对复杂的软件开发项目尤其重要，可维护性的前提是代码的可理解性。因此，源程序的可读性、语言的文档化特性是重要的因素

程序设计语言 程序设计语言的选择 项目的应用领域：例如PowerBuilder、Delphi等语言适合于IS的开发 编程人员的水平和编程经历 算法和计算复杂性：C/C++常用 数据结构的复杂性：PASCAL、JAVA的数据结构描述能力强大，FORTRAN、BASIC非常差 软件的开发成本和时间要求：如选择的语言很生僻，即使目前开发效率高，但以后维护工作量可能会很大 软件的可移植性要求：如果目标系统的运行环境不能确定（如WINDOWS、UNIX、OS/400）,JAVA最好 可用的软件工具

5.2 程序设计风格 程序实际上也是一种供人阅读的文章，有一个文章的风格问题。应该使程序具有良好的风格。 源程序文档化 数据说明 语句结构 输入／输出方法

程序设计风格 ：源程序文档化 标识符的命名 符号名即标识符，包括模块名、变量名、常量名、标号名、子程序名、 数据区名以及缓冲区名等。 这些名字应能反映它所代表的实际东西，应有一定实际意义。例如，表示次数的量用Times，表示总量的用Total，表示平均值的用Average等。 名字不是越长越好，应当选择精炼的意义明确的名字。必要时可使用缩写名字，但这时要注意缩写规则要一致，并且要给每一个名字加注释。同时，在一个程序中，一个变量只应用于一种用途。

程序设计风格 ：源程序文档化 安排注释 夹在程序中的注释是程序员与日后的程序读者之间通信的重要手段。 注释绝不是可有可无的。 程序的注释 夹在程序中的注释是程序员与日后的程序读者之间通信的重要手段。 注释绝不是可有可无的。 一些正规的程序文本中，注释行的数量占到整个源程序的1／3到1／2，甚至更多。 注释分为序言性注释和功能性注释。

程序设计风格 ：源程序文档化 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。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。 有关项目包括：

程序设计风格 ：源程序文档化 程序标题 有关本模块功能和目的的说明； 主要算法； 接口说明：包括调用形式，参数描述，子程序清单； 有关数据描述：重要的变量及其用途，约束或限制条件，以及其它有关信息； 模块位置：在哪一个源文件中，或隶属于哪一个软件包； 开发简历：模块设计者，复审者，复审日期，修改日期及有关说明等。

程序设计风格 ：源程序文档化 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是在做什么工作，或是执行了下面的语句会怎么样。而不要解释下面怎么做。例如， /* ADD AMOUNT TO TOTAL */ TOTAL = AMOUNT＋TOTAL 不好。

程序设计风格 ：源程序文档化 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： /* ADD MONTHLY-SALES TO ANNUAL-TOTAL */ TOTAL = AMOUNT＋TOTAL 要点 描述一段程序，而不是每一个语句； 用缩进和空行，使程序与注释容易区别； 注释要正确。

程序设计风格 ：源程序文档化 程序的视觉组织 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。 移行也叫做向右缩格。它是指程序中的各行不必都在左端对齐，都从第一格起排列。这样做使程序完全分不清层次关系。

程序设计风格 ：源程序文档化 IF（…） THEN IF（…） THEN …… ELSE …… ENDIF …… ELSE …… ENDIF

程序设计风格 ：数据说明 在设计阶段已经确定了数据结构的组织及其复杂性。在编写程序时，则需要注意数据说明的风格。 为了使程序中数据说明更易于理解和维护，必须注意以下几点。 数据说明的次序应当规范化

程序设计风格 ：数据说明 例如，在程序中数据说明次序 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 在类型说明中还可进一步要求。例如，可按如 下顺序排列： ① 整型量说明 ② 实型量说明 ③ 字符量说明 ④ 逻辑量说明

程序设计风格 ：数据说明 说明语句中变量安排有序化 当多个变量名在一个说明语句中说明时，应当对这些变量按字母的顺序排列。 带标号的全程数据也应当按字母的顺序排列。 例如，把 integer size, length, width, cost, price 写成 integer cost, length, price , size, width

程序设计风格 ：数据说明 如果设计了一个复杂的数据结构，应当使用注释来说明在程序实现时这个数据结构的固有特点。 使用注释说明复杂数据结构 如果设计了一个复杂的数据结构，应当使用注释来说明在程序实现时这个数据结构的固有特点。 例如, 对PL/1的链表结构和Pascal中用户自定义的数据类型，都应当在注释中做必要的补充说明。

程序设计风格 ：语句结构 在设计阶段确定了软件的逻辑结构，但构造单个语句则是编码阶段的任务。语句构造力求简单，直接，不能为了片面追求效率而使语句复杂化。 在一行内只写一条语句 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。 许多程序设计语言允许在一行内写多个语句。但这种方式会使程序可读性变差。因而不可取。

程序设计风格 ：语句结构 例如，有一段排序程序 FOR I:=1 TO N－1 DO BEGIN T:=I；FOR J:=I＋1 TO N DO IF A[J]＜A[T] THEN T:=J；IF T≠I THEN BEGIN WORK:=A[T]；A[T]:=A[I]；A[I]:=WORK；END END； 由于一行中包括了多个语句，掩盖了程序的循环结构和条件结构，使其可读性变得很差。这段程序可以改进如下：

程序设计风格 ：语句结构 FOR I:=1 TO N-1 DO //改进布局 BEGIN T:=I； FOR J:=I＋1 TO N DO IF A[J]＜A[T] THEN T:=J； IF T≠I THEN BEGIN WORK:=A[T]； A[T]:=A[I]； A[I]:=WORK； END END；

程序设计风格 ：语句结构 程序编写首先应当考虑清晰性 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Pascal语句写出的程序段： A[I]:=A[I]＋A[T]； A[T]:=A[I]－A[T]； A[I]:=A[I]－A[T]；

程序设计风格 ：语句结构 3. 程序要能直截了当地说明程序员的用意。 此段程序可能不易看懂，有时还需用实际数据试验一下。 实际上，这段程序的功能就是交换A[I]和A[T]中的内容。目的是为了节省一个工作单元。如果改一下： WORK:=A[T]； A[T]:=A[I]； A[I]:=WORK； 就能让读者一目了然了。 3. 程序要能直截了当地说明程序员的用意。

程序设计风格 ：语句结构 A[I]＋1／A[I]; 写成 AI＝A[I]; X＝AI＋1／AI; 将一句分成两句写，会产生意想不到的问题。 避免使用临时变量而使可读性下降。 例如，有的程序员往往喜欢把表达式 A[I]＋1／A[I]; 写成 AI＝A[I]; X＝AI＋1／AI; 将一句分成两句写，会产生意想不到的问题。

程序设计风格 ：语句结构 让编译程序做简单的优化。 尽可能使用库函数 避免不必要的转移。同时如果能保持程序可读性，则不必用 GO TO语句。 尽量只采用三种基本的控制结构来编写程序。

程序设计风格 ：语句结构 可能产生二义性问题。 避免使用空的ELSE语句和IF… THEN IF…的语句。这种结构容 易使读者产生误解。 例如， IF ( CHAR＞＝'A’ ) THEN IF ( CHAR＜＝'Z’ ) THEN PRINT “This is a letter。” ELSE PRINT “This is not a letter。” 可能产生二义性问题。

程序设计风格 ：语句结构 避免采用过于复杂的条件测试。 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 NOT ( ( CHAR＜‘0’ ) OR ( CHAR＞‘9’ ) ) THEN …… 改成 IF ( CHAR＞＝'0’ ) AND ( CHAR＜＝'9’ ) THEN …… 不要让读者绕弯子想。

程序设计风格 ：语句结构 尽可能用通俗易懂的伪码来描述程序的流程，然后再翻译成必须使用的语言。 数据结构要有利于程序的简化。 要模块化，使模块功能尽可能单一化，模块间的耦合能够清晰可见。 利用信息隐蔽，确保每一个模块的独立性。

程序设计风格 ：语句结构 从数据出发去构造程序。 不要修补不好的程序，要重新编写。也不要一味地追求代码的复用，要重新组织。 对太大的程序，要分块编写、测试，然后再集成。 ……

程序设计风格 ：输入／输出方法 输入和输出信息是与用户的使用直接相关的。输入和输出的方式和格式应当尽可能方便用户的使用。一定要避免因设计不当给用户带来的麻烦。 因此，在软件需求分析阶段和设计阶段，就应基本确定输入和输出的风格。系统能否被用户接受，有时就取决于输入和输出的风格。

程序设计风格 ：输入／输出方法 不论是批处理的输入／输出方式，还是交互式的输入／输出方式，在设计和程序编码时都应考虑下列原则： 对所有的输入数据都要进行检验，识别错误的输入，以保证每个数据的有效性； 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； 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；

程序设计风格 ：输入／输出方法 输入数据时，应允许使用自由格式输入； 应允许缺省值； 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； 在交互式输入输入时，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；

程序设计风格 ：输入／输出方法 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的要求的一致性； 给所有的输出加注解，并设计输出报表格式 输入／输出风格还受到许多其它因素的影响。如输入／输出设备（例如终端的类型，图形设备，数字化转换设备等）、用户的熟练程度、以及通信环境等。

5.3 程序设计标准 一个软件开发组织不管规模大小都要制定一套适用的编码规范，这个规范对于不同的项目可以调整。 可从以下方面制定编程规范： 标识符命名及书写规则 注释及格式要求 缩进规则 ……

程序设计标准 代码的功能； 代码的完成者； 代码在整个软件系统中的位置； 代码编制、复审的时间； 保留代码的原因； 必须将编程与编文档的工作统一起来： 既有利于整个项目按期完成，又能保证文档与程序协调一致。 一个程序段的文档包括： 代码的功能； 代码的完成者； 代码在整个软件系统中的位置； 代码编制、复审的时间； 保留代码的原因； 代码中如何使用数据结构和算法。