代码中的软件工程
本文基于孟宁老师所授课程——高级软件工程，以VS Code + GCC工具集为主要环境编译调试课程项目案例，结合代码分析其中的软件工程方法、规范或软件工程思想。
一、vscode配置c++环境
1、下载vscode
下载链接：https://code.visualstudio.com/Download
安装过程：傻瓜式安装，由于本人已安装vscode，安装过程不再赘述
2、安装cpptools工具
打开vscode，按以下步骤操作
1、点击扩展图标（extensions）
2、在搜索栏里搜索c++
3、点击install，安装cpptools
3、下载Mingw
下载地址：https://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/
下载的文件：进入网站后不要点击 "Download Lasted Version"，往下滑，32位的选择i686开头的文件，64位选择 x86_64位文件，由于我的电脑时64位的，所以我选择的是最新版的 "x86_64-posix-seh"。
安装Mingw
4、配置环境变量
配置好环境变量后重启vscode，
win+R打开，键入cmd，打开控制台，输入gcc -v，验证环境变量是否已经配置成功
如下显示则已配置成功
5、使用简单的.cpp文件配置C++环境
1、新建一个test.cpp文件
2、进入调试界面添加配置环境，选择C++(GDB/LLDB)，再选择g++.exe，之后会自动生成launch.json配置文件
3、编辑launch.json文件
4、返回.cpp文件，按F5进行调试，会弹出找不到任务"task g++"，选择 "配置任务"，会自动生成 tasks.json 文件
5、编辑tasks.json文件
6、运行
按F5调试，发现完全OK了！
二、模块化设计
写代码要小步快跑不断迭代，罗马不是一天建成的，不要期望一撮而就。我们应该采取这种思路，从 hello world 开始不断迭代调试使代码长的越来越像一个命令行的菜单小程序。在孟宁老师的代码中，就充分体现了这种思想。下图为menu代码的各个不同阶段，从简单的输出hello world，到最终形成菜单。
模块化（Modularity）是在软件系统设计时保持系统内各部分相对独立，以便每一个部分可以被独立地进行设计和开发。这个做法背后的基本原理是关注点的分离 (SoC, Separation of Concerns)，是由软件工程领域的奠基性人物Edsger Wybe Dijkstra（1930~2002）在1974年提出，没错就是Dijkstra最短路径算法的作者。
模块化软件设计应使每一个软件模块都将只有一个单一的功能目标，并相对独立于其他软件模块，使得每一个软件模块都容易理解容易开发。从而整个软件系统也更容易定位软件缺陷bug，因为每一个软件缺陷bug都局限在很少的一两个软件模块内。而且整个系统的变更和维护也更容易，因为一个软件模块内的变更只影响很少的几个软件模块。
为了体现模块化的思想，孟宁老师在代码lab3-3中引入了接口，将功能的实现与主代码程序分离开来。
在这个文件夹中，menu.c为主程序，linklist.h为功能实现程序的接口，linklist.c为功能实现的具体代码。主程序通过调用接口中的函数实现自己所需要的功能。好的代码应该实现了松散耦合和功能内聚。
三、可重用接口
在一个系统中，系统的各种功能是由许许多多的不同对象协作完成的。在这种情况下，各个对象内部是如何实现自己的,对人员来讲就不那么重要了；而各个对象之间的协作关系则成为系统设计的关键。小到不同类之间的通信，大到各模块之间的交互，在系统设计之初都是要着重考虑的，这也是系统设计的主要工作内容。面向接口编程就是指按照这种思想来编程。因此接口的设计好坏与泛化能力直接可以体现一个项目的优秀程度。
如下代码块，MENU程序也设计了好的接口
//linktable.h文件
//LinktableNode结构体只保留了最基本的结点指针，具体的data数据并没有包含，面向抽象不依赖具体
typedef struct LinkTableNode
{
struct LinkTableNode * pNext;
}tLinkTableNode;
/*
* LinkTable Type
*/
//而inktable这个结构体则在引入头文件的情况下，嵌入了LinkTableNode结构体，并且另外定义了数据头//尾指针以及互斥量，相当于实现了遍历功能和线程保护
typedef struct LinkTable
{
tLinkTableNode *pHead;
tLinkTableNode *pTail;
int SumOfNode;
pthread_mutex_t mutex;
}tLinkTable;
/*
* Create a LinkTable
*/
tLinkTable * CreateLinkTable();
/*
* Delete a LinkTable
*/
int DeleteLinkTable(tLinkTable *pLinkTable);
/*
* Add a LinkTableNode to LinkTable
*/
int AddLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode);
/*
* Delete a LinkTableNode from LinkTable
*/
int DelLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode);
/*
* get LinkTableHead
*/
tLinkTableNode * GetLinkTableHead(tLinkTable *pLinkTable);
/*
* get next LinkTableNode
*/
tLinkTableNode * GetNextLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode);
四、线程安全
线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行读写操作，一般都需要考虑线程同步，否则就可能影响线程安全。
在代码lab5.2中，我们可以看到代码引入了线程模块。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include"linktable.h"
/*
* LinkTable Type
*/
struct LinkTable
{
tLinkTableNode *pHead;
tLinkTableNode *pTail;
int SumOfNode;
pthread_mutex_t mutex;
};
并且在后续代码中运用到了同步与互斥的思想，从而达到对线程的保护，实现线程安全。
/*
* Delete a LinkTable
*/
int DeleteLinkTable(tLinkTable *pLinkTable)
{
if(pLinkTable == NULL)
{
return FAILURE;
}
while(pLinkTable->pHead != NULL)
{
tLinkTableNode * p = pLinkTable->pHead;
pthread_mutex_lock(&(pLinkTable->mutex)); //P操作
pLinkTable->pHead = pLinkTable->pHead->pNext;
pLinkTable->SumOfNode -= 1 ;
pthread_mutex_unlock(&(pLinkTable->mutex)); //V操作
free(p);
}
pLinkTable->pHead = NULL;
pLinkTable->pTail = NULL;
pLinkTable->SumOfNode = 0;
pthread_mutex_destroy(&(pLinkTable->mutex));
free(pLinkTable);
return SUCCESS;
}
五、总结
通过学习孟宁老师的课程，我明白平时在进行开发时，要时刻注意、深入理解模块化设计、可重用接口、线程安全等方面。这些思想能够指导我写出更加规范可靠的代码。
浙公网安备 33010602011771号