架构师之路(2)---详解面向过程

 

2.3 面向过程编程(OPP) 和面向对象编程(OOP)的关系

    关于面向过程的编程(OPP)和面向对象的编程(OOP),给出这它们的定义的人很多，您可以从任何资料中找到很专业的解释，但以我的经验来看，讲的相对枯燥一点，不是很直观。除非您已经有了相当的积累，否则说起来还是比较费劲。

我是个老程序员出身，虽然现在的日常工作更多倾向了管理，但至今依然保持编码的习惯，这句话什么意思呢？我跟大家沟通应该没有问题。无论你是在重复我走过的路，或者已经走在了我的前面，大家都会有那么一段相同的经历，都会在思想层面上有一种理解和默契，所以我还是会尽量按照大多数人的常规思维写下去。

面向过程的编程(OPP)产生在前，面向对象的编程(OOP)产生在后，所以面向对象的编程(OOP)一定会继承前者的一些优点，并摒弃前者存在的一些缺点，这是符合人类进步的自然规律。两者在各自的发展和演变过程中，一定会相互借鉴，相互融合，吸收对方的优点，从而出现某些方面的趋同性。但是，即使两者有更多的相似点，也不会改变它们本质上的不同，因为它们的出发点不同，完全是两种截然不同的思维方式。关于两者的关系，我的观点是这样的：面向对象编程(OOP)在局部上一定是面向过程(OP)的，面向过程的编程(OPP)在整体上应该借鉴面向对象(OO)的思想。这一段说的的确很空洞，而且也一定会有引来争议，不过，我劝您还是在阅读了后面的内容之后，再来评判我观点的正确与否。

象C++、C#、Java等都是面向对象的语言，c,php(暂且这么说，因为php4以后就支持OO)都是面向过程的语言，那么是不是我用C++写的程序一定就是面向对象，用c写的程序一定就是面向过程呢？这种观点显然是没有真正吃透两者的区别。语言永远是一种工具，前辈们每创造出来的一种语言，都是你用来实现想法的利器。我觉得好多人用C#,Java写出来的代码，要是仔细看看，那实际就是用面向对象(OO)的语言写的面向过程(OP)的程序。

所以，即使给关羽一根木棍，给你一杆青龙偃月刀，他照样可以打得你满头是包。你就是扛着个偃月刀，也成不了关羽，因为你缺乏关羽最本质的东西---绝世武功。同样的道理，如果你没有领会OO思想，怎么可能写得出真正的OO程序呢？

那是不是面向过程就不好，也没有存在的必要了？我从来没有这样说过。事实上，面向过程的编程(OPP)已经存在了几十年了，现在依然有很多人在使用。它的优点就是逻辑不复杂的情况下很容易理解，而且运行效率远高于面向对象（OO）编写的程序。所以，系统级的应用或准实时系统中，依然采用面向过程的编程(OPP)。当然，很多编程高手以及大师级的人物，他们由于对于系统整体的掌控能力很强，也喜欢使用面向过程的编程(OPP)，比如像Apache,QMail,PostFix,ICE等等这些比较经典的系统都是OPP的产物。象php这些脚本语言，主要用于web开发，对于一些业务逻辑相对简单的系统，也常使用面向过程的编程(OPP)，这也是php无法跨入到企业级应用开发的原因之一，不过php5目前已经能够很好的支持OO了。

 

2.4 详解面向过程的编程(OPP)
 

  在面向对象出现之前，我们采用的开发方法都是面向过程的编程(OPP)。面向过程的编程中最常用的一个分析方法是“功能分解”。我们会把用户需求先分解成模块，然后把模块分解成大的功能，再把大的功能分解成小的功能，整个需求就是按照这样的方式，最终分解成一个一个的函数。这种解决问题的方式称为“自顶向下”，原则是“先整体后局部”，“先大后小”，也有人喜欢使用“自下向上”的分析方式，先解决局部难点，逐步扩大开来，最后组合出来整个程序。其实，这两种方式殊路同归，最终都能解决问题，但一般情况下采用“自顶向下”的方式还是较为常见，因为这种方式最容易看清问题的本质。

我举个例子来说明面向过程的编程方式:

用户需求：老板让我写个通用计算器。

最终用户就是老板，我作为程序员，任务就是写一个计算器程序。OK，很简单，以下就是用C语言完成的计算器：

假定程序的文件名为：main.c。

int main(int argc, char *argv[]){

    //变量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;

    //输入数据
    printf("Please input the first number:/r/n");
    scanf("%d",&nNum1);
    printf("Please input the operator:/r/n");
    scanf("%s",&cOpr);
    printf("Please input the second number:/r/n");
    scanf("%d",&nNum2); 

    //计算结果 
    if( cOpr == '+' ){
    nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == '-' ){
    nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
    printf("Unknown operator!");
    return -1;
    }

    //输出结果
    printf("The result is %d!",nResult);
    return 0;
}

 

抛开细节不讲，我想大多数人差不多都会这么实现吧，很清晰，很简单，充分体现了“简单就是美”的原则，面向过程的编程就是这样有条理的按照顺序来逐步实现用户需求。

凡是做过程序的人都知道，用户需求从来都不会是稳定的，最多只能够做到“相对稳定”。用户可能会随时提出加个功能，减个功能的要求，也可能会要求改动一下流程，程序员最烦的就是频繁地变动需求，尤其是程序已经写了大半了，但这种情况是永远无法避免的，也不能完全归罪到客户或者需求分析师。

以我们上面的代码为例，用户可能会提出类似的要求：
首先，你程序中实现了“加法”和“减法”，我还想让它也能计算“乘法”、“除法”。
其次，你现在的人机界面太简单了，我还想要个Windows计算器的界面或者Mac计算器的界面。

用户需求开始多了，我得琢磨琢磨该如何去写这段代码了。我今天加了“乘”“除”的运算，明天保不齐又得让我加个“平方”、“立方”的运算，这要是把所有的运算都穷尽了，怎么也得写个千八百行代码吧。还有，用户要求界面能够更换，还得写一大堆界面生成的代码，又得来个千八百行。以后，这么多代码堆在一起，怎么去维护，找个变量得半天，看懂了代码得半天，万一不小心改错了，还得调半天。另外，界面设计我也不擅长，得找个更专业的人来做，做完了之后再加进来吧。这个过程也就是“软件危机”产生的过程。伴随着软件广泛地应用于各个领域，软件开发的规模变得越来越大，复杂度越来越高，而其用户的需求越来越不稳定。

根据用户提出的两个需求，面向过程的编程该如何去应对呢？我想大家都很清楚怎么去改。Very easy，把“计算”和“界面”分开做成两个独立的函数，封装到不同的文件中。
假定程序的文件名为：main.c。

#include "interface.h"
#include "calculate.h"
int main(int argc, char *argv[]){

    //变量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;

    //输入数据
    if( getParameters(&nNum1,&nNum2,&cOpr) == -1 )
    return -1;

    //计算结果 
    if( calcMachine(nNum1,nNum2,cOpr,&nResult) == -1 )
    return -1;

    //输出结果
    printf("The result is %d!",nResult);

    return 0;
}

interface.h:
int getParameters(int *nNum1,int * nNum2,char *cOpr);

interface.c:
int getParameters(int *nNum1,int * nNum2,char *cOpr){
    printf("Please input the first number:/r/n");
    scanf("%d",nNum1);
    printf("Please input the operator:/r/n");
    scanf("%s",cOpr);
    printf("Please input the second number:/r/n");
    scanf("%d",nNum2);

    return 0;
}

calculate.h:
int calcMachine(int nNum1,int nNum2,char cOpr, int *nResult);

calculate.c:
int calcMachine(int nNum1,int nNum2,char cOpr,int *nResult){
    if( cOpr == '+' ){
        *nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == '-' ){
        *nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
        printf("Unknown operator!");
        return -1;
    };
    return 0;
}

“计算”和“界面”分开之后，添加新功能或者修改bug就方便多了，遇到与“计算”相关的需求就去修改calculate模块，遇到与“界面”相关的需求就去修改interface模块，因此，整个系统模块之间的“耦合度”就被放松了，可维护性有了一定程度的改善。

面向过程的编程(OPP)就是将用户需求进行“功能分解”。把用户需求先分解成模块(.h,.c)，再把模块(.h,.c)分解成大的功能(function)，然后把大的功能(function)分解成小的功能(function)，如此类推。

功能分解是一项很有技术含量的工作，它不仅需要分解者具有丰富的实战经验，而且需要科学的理论作为指导。如何分解，分解原则是什么，模块粒度多大合适？这些都是架构师的要考虑的问题，也是我们后面要着重讲的内容。

面向过程的编程(OPP)优点是程序顺序执行，流程清晰明了。它的缺点是主控程序承担了太多的任务，各个模块都需要主控程序进行控制和调度，主控和模块之间的承担的任务不均衡。
有的人把面向过程定义为：算法 + 数据结构，我觉得也很准确。面向过程的编程中算法是核心，数据处于从属地位，数据随算法而流动。所以采用面向过程的方式进行编程，一般在动手之前，都要编写一份流程图或是数据流图。

 

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