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          如何編寫可讀性高的C代碼?

          作者: 時間:2024-04-16 來源: 收藏

          面向?qū)ο蟮腃

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202404/457672.htm

          面向?qū)ο蟮恼Z言更接近人的思維方式,而且在很大程度上降低了的復(fù)雜性,同時提高了的可讀性和可維護性,傳統(tǒng)的 C 同樣可以設(shè)計出比較易讀,易維護,復(fù)雜度較低的優(yōu)美代碼,本文將通過一個實際的例子來說明這一點。

          基礎(chǔ)知識

          結(jié)構(gòu)體

          除了提供基本數(shù)據(jù)類型外,C 語言還提供給用戶自己定制數(shù)據(jù)類型的能力,那就是結(jié)構(gòu)體,在 C 語言中,你可以用結(jié)構(gòu)體來表示任何實體。結(jié)構(gòu)體正是面向?qū)ο笳Z言中的類的概念的雛形,比如:

          typedef struct{ 
              float x; 
              float y; 
           }Point;

          定義了一個平面坐標(biāo)系中的一個點,點中有兩個域,x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)。

          結(jié)構(gòu)體中的域稱為結(jié)構(gòu)體的成員。結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)類型可以是簡單數(shù)據(jù)類型,也可以是其他的結(jié)構(gòu)體,甚至結(jié)構(gòu)體本身還可以嵌套,比如,一個標(biāo)準(zhǔn)的鏈表結(jié)構(gòu)可以進行如下定義:

          typedef struct node{ 
              void *data;// 數(shù)據(jù)指針
              int dataLength;// 數(shù)據(jù)長度
              struct node *next;// 指向下一個節(jié)點
           }Node;

          可以看到,結(jié)構(gòu)體 node 中的 next 指針的類型又是 node 類型。

          函數(shù)指針

          指針是 C 語言的靈魂,是 C 比其他語言更靈活,更強大的地方。所以學(xué)習(xí) C 語言必須很好的掌握指針。函數(shù)指針,即指向函數(shù)在內(nèi)存映射中的首地址的指針,通過函數(shù)指針,可以將函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù),并在適當(dāng)?shù)臅r候調(diào)用,從而實現(xiàn)異步通信等功能。

          比如, /Linux 系統(tǒng)中的信號注冊函數(shù),其原型如下:

          void (*signal(int signo,void (*func)(int))) (int)

          使用的時候,需要自己在外部定義一個信號處理函數(shù) (signal handler), 然后使用 signal(sigNo, handler) 將處理程序注冊在進程上,當(dāng)信號發(fā)生時,進程就可以回調(diào)信號處理函數(shù)。

          將函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員

          正如前面提到的,結(jié)構(gòu)體的成員可以是簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也可以是其他的結(jié)構(gòu)體,當(dāng)然,也可以是指針。當(dāng)將函數(shù)指針作為結(jié)構(gòu)體的成員,并且這些函數(shù)只用來操作本結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)時,就可以形成一個獨立的實體,這個實體中既有數(shù)據(jù),也有對數(shù)據(jù)的操作,這樣自然就可以引出類(class)的概念。

          面向?qū)ο笳Z言的特性

          一般而言,繼承,封裝和多態(tài)被認為是面向?qū)ο笳Z言所必須支持的三種特征,也正是通過這三種特征才可以體現(xiàn)出面向?qū)ο笤谀男┓矫鎯?yōu)于面向過程。

          由于語言開發(fā)商的宣傳或其他的各種原因,使的表面上面向?qū)ο蟮乃枷胍ㄟ^語言為載體而得以實現(xiàn),然而實際上,面向?qū)ο笫且环N軟件設(shè)計思想,完全是可以與具體實現(xiàn)無關(guān)的。

          雖然如此,但是不可否認,這些所謂的純面向?qū)ο蟮恼Z言,在其代碼的可讀性以及與人的自然思維的匹配方面,比面向過程的語言要好的多。

          語言層次的面向?qū)ο?/p>

          我們一般要描述一個對象,一般需要描述這個對象的一些屬性,比如盒子(box) 是一個實體,它有 6 個面,有顏色,重量,是否為空等屬性,并且可以放東西進去,可以取東西出來。

          在面向?qū)ο蟮恼Z言中,通常將這樣的對象抽象成一個類 (class):

          class Box{ 
              clolr color; 
              int weight; 
              boolean empty; 
              
              put(something); 
              something get()
           }

          對盒子進行操作時,可以做一下動作:

           Box.put(cake); 
           Box.get();// 取到某個東西,從盒子中。

          而面向過程的語言中,通常是將實體傳遞給一個貫穿全局的函數(shù)來進行的,同樣以 Box 為例,對 Box 進行操作時,往往是這樣:

           Put(Box, cake);// 將一個蛋糕放到盒子中
           Get(Box);// 從盒子中取出某個東西來

          而顯然,第一種代碼形式更符合常理,所以面向?qū)ο蟮恼Z言大都提供這種語言層面的細節(jié)的支持,使得代碼的可讀性,可理解性大大增加。

          C 語言,作為一個靈活而簡單的語言,我們完全可以通過 C 提供的簡單機制,實現(xiàn)這樣的比較優(yōu)美的代碼形式。

          C 語言的面向?qū)ο?/strong>

          如前所說,面向?qū)ο笫且环N軟件設(shè)計的思想,是語言無關(guān)的。在本節(jié)中,我舉一個鏈表(list)的例子來說明如何在 C 語言中的設(shè)計出有面向?qū)ο箫L(fēng)格的代碼。

          定義接口

          接口是面向?qū)ο笳Z言中的一個比較重要的概念,接口只對外部承諾實現(xiàn)該接口的實體可以完成什么樣的功能,但是不暴露實現(xiàn)的方式。這樣的好處是,實現(xiàn)者可以在不接觸接口使用者的代碼的情況下,對實現(xiàn)進行調(diào)整。

          我們來看看鏈表的接口定義:

          清單 1. 鏈表的接口定義

          #ifndef _ILIST_H 
           #define   _ILIST_H 
           
           // 定義鏈表中的節(jié)點結(jié)構(gòu)
           typedef struct node{ 
              void *data; 
              struct node *next; 
           }Node; 
           
           // 定義鏈表結(jié)構(gòu)
           typedef struct list{ 
              struct list *_this; 
              Node *head; 
              int size; 
              void (*insert)(void *node);// 函數(shù)指針
              void (*drop)(void *node); 
              void (*clear)(); 
              int (*getSize)(); 
              void* (*get)(int index); 
              void (*print)(); 
           }List; 
           
           void insert(void *node)
           void drop(void *node)
           void clear()
           int getSize()
           voidget(int index)
           void print()
           
           #endif   /* _ILIST_H */

          IList 接口中,可以清晰的看到,對于一個 list 實體 ( 也就是對象 ) 來說,可以在其上進行 insert, drop, clear, getSize, get(index) 以及 print 等操作。

          接口的實現(xiàn)

          清單 2. 構(gòu)造方法

          Node *node = NULL
           List *list = NULL
           
           void insert(void *node)
           void drop(void *node)
           void clear()
           int getSize()
           void print()
           voidget(int index)
           
           List *ListConstruction()
              list = (List*)malloc(sizeof(List)); 
              node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); 
              list->head = node; 
              list->insert = insert;// 將 insert 函數(shù)實現(xiàn)注冊在 list 實體上
              list->drop = drop; 
              list->clear = clear; 
              list->size = 0
              list->getSize = getSize; 
              list->get = get; 
              list->print = print; 
              list->_this = list;// 用 _this 指針將 list 本身保存起來
           
              return (List*)list
           }

          需要注意的是此處的 _ this 指針,_this 指針可以保證外部對 list 的操作映射到對 _this 的操作上,從而使得代碼得到簡化。清單 3. 插入及刪除

          // 將一個 node 插入到一個 list 對象上
           void insert(void *node)
              Node *current = (Node*)malloc(sizeof(Node)); 
              
              current->data = node; 
              current->next = list->_this->head->next; 
              list->_this->head->next = current; 
              (list->_this->size)++; 
           } 
           
           // 刪除一個指定的節(jié)點 node 
           void drop(void *node)
              Node *t = list->_this->head; 
              Node *d = NULL
              int i = 0
              for(i;i < list->_this->size;i++){ 
                  d = list->_this->head->next; 
                  if(d->data == ((Node*)node)->data){ 
                      list->_this->head->next = d->next; 
                      free(d); 
                      (list->_this->size)--; 
                      break
                  }else
                      list->_this->head = list->_this->head->next; 
                  } 
              } 
              list->_this->head = t; 
           }

          其他的實現(xiàn)代碼可以參看下載部分,這里限于篇幅就不再意義列舉出來。

          測試

          測試代碼

          好了,前面做的一切工作都是為了保證我們的暴露給使用者的 API 可以盡量的簡潔,優(yōu)美,現(xiàn)在到測試的時候了:清單 4. 測試代碼

          int main(int argc, char** argv) 
              List *list = (List*)ListConstruction();// 構(gòu)造一個新的鏈表
              
           // 插入一些值做測試
              list->insert("Apple"); 
              list->insert("Borland"); 
              list->insert("Cisco"); 
              list->insert("Dell"); 
              list->insert("Electrolux"); 
              list->insert("FireFox"); 
              list->insert("Google"); 
              
              list->print();// 打印整個列表
                      
              printf("list size = %dn",list->getSize()); 
              
              Node node; 
              node.data = "Electrolux"
              node.next = NULL;  
              list->drop(&node);// 刪除一個節(jié)點
              
              node.data = "Cisco"
              node.next = NULL
              list->drop(&node);// 刪除另一個節(jié)點
              
              list->print();// 再次打印
              printf("list size = %dn",list->getSize()); 
              list->clear();// 清空列表
           
              return 0
           }

          圖 1. 運行結(jié)果

          640-2.png

          結(jié)束語

          C 語言所誕生的平臺提倡這樣一種設(shè)計哲學(xué):盡量進行簡單的設(shè)計,讓使用者如同搭積木一樣的將這些簡單的工具連接成強大的,完整的應(yīng)用。

          應(yīng)該說,C 比較好的繼承了這一點,C 語言非常簡潔,非常強大,而由于 C 語言誕生的比較早,當(dāng)時的面向?qū)ο蟮乃枷脒€不成熟,所以出現(xiàn)了大量的過程式的 C 應(yīng)用,從而給人們一種 C 語言是面向過程的語言的錯覺,其實 C 只是提供了一些簡單,強大而通用的能力,至于你想將其搭成什么樣的積木,則全靠你自己了。

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          關(guān)鍵詞: 代碼 編程 C語言 UNIX

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