《軟件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)》課件第5章

5.1編程階段的基本概念5.2程序設(shè)計(jì)語言5.3SP方法與編程5.4程序內(nèi)部文檔5.5編程風(fēng)格5.6程序的效率習(xí)題五

Mills說過：“(軟件人員)應(yīng)該克制急于去編程的欲望”。在開發(fā)軟件系統(tǒng)的過程中，必須先經(jīng)過分析階段確定用戶要求，再經(jīng)過設(shè)計(jì)階段為編程制訂一個周密的計(jì)劃(包括概要

設(shè)計(jì)確定系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計(jì)決定每個模塊內(nèi)部的控制流程)，至此編程的條件才具備了，于是可以進(jìn)入編程階段。編程階段相當(dāng)于機(jī)械工程中圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后的“制造”階段。5.1編程階段的基本概念編程(Coding)的任務(wù)是為每個模塊編寫程序，也就是說將詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果轉(zhuǎn)換成用某種編程語言寫的程序。編程階段應(yīng)交付的結(jié)果就是程序，程序此時應(yīng)不再含有語法錯誤，

程序內(nèi)部必須含有一些必要的稱之為“內(nèi)部文檔”的說明性材料。交付這樣的程序就是編程階段完成的里程碑。

在軟件生命期各階段中，相對地說，編程是最容易也是人們已掌握得較好的一個階段，有了用SP方法設(shè)計(jì)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，又有了高級語言，編程已是比較機(jī)械的了，所以

為數(shù)較多的初級程序員可以參加這一階段的工作。例如，根據(jù)圖4.58的流程圖(或圖4.62的NS圖，或4.11.4節(jié)的一段PDI。描述)，運(yùn)用我們已有的編程知識，不難編寫出相應(yīng)的PASCAL或COBOI一程序。

但是，不同的程序設(shè)計(jì)語言有著不同的應(yīng)用范圍。因此，怎樣選擇一種合適的程序設(shè)計(jì)語言，是編碼階段首先遇到的問題。5.2將介紹程序設(shè)計(jì)語言的分類和選擇。

事實(shí)上，編程的絕大部分工作是可以由計(jì)算機(jī)自動完成的，近年來已出現(xiàn)了一些從PAD或從PDI。產(chǎn)生程序的自動工具，l0.4將作簡單介紹。考慮到讀者已經(jīng)具備編程的知識和經(jīng)驗(yàn)，本章不打算再討論怎樣編程，而是討論在軟件工程背景下，怎樣編寫“良好的”程序。

有相當(dāng)長一段時期，多數(shù)人認(rèn)為程序只是給機(jī)器執(zhí)行而不是供人閱讀的，所以程序只要邏輯正確，能被機(jī)器理解并依次執(zhí)行就足夠了，至于程序是否容易讀、容易理解則是完

全不必介意的，所以程序員中有一種很嚴(yán)重的低估編程方法的傾向，他們認(rèn)為可以隨意編寫，只要能湊出一份結(jié)果正確的程序就行了’。但是隨著軟件規(guī)模和復(fù)雜性的增加，人們逐步觀察到在軟件生命期中，程序經(jīng)常需要被人閱讀，例如設(shè)計(jì)測試用例、排錯、修改擴(kuò)充時都需要由程序的作者或其他人來閱讀程

序，讀程序仍是發(fā)現(xiàn)錯誤的有效手段。人們意識到讀程序是軟件開發(fā)工作中的一個重要的組成部分，而且讀程序的時間恐怕比寫程序的時間還要多。在這樣的背景下，人們開始認(rèn)識到：程序?qū)嶋H上也是一種供人閱讀的“文章”，只不過：它不是用自然語言而是用程序設(shè)計(jì)語言編寫而已。一個邏輯上正確但雜亂無章的程序是沒有什么價值的，因?yàn)樗鼰o法供人閱讀，所以難以測試、排錯和維護(hù)。

70年代初，有人提出了“可讀性”(Readability)這一新的觀念，主張程序應(yīng)使人們易于閱讀，所以編程的目標(biāo)是編寫出邏輯上正確又易于閱讀的程序，這個觀念很快得到了大家的接受。具有良好可讀性的程序，自然易于理解、易于維護(hù)，而且隱含錯誤的可能性也將大大降低，因而可靠性也就高了，因此程序的可讀性對軟件質(zhì)量有深遠(yuǎn)的影響。

為了使程序具有良好的“可讀性”，一個稱職的程序員應(yīng)具有一定的寫作表達(dá)能力，他應(yīng)該能編寫出結(jié)構(gòu)良好、層次分明、思路清晰的文章，一個連文章都寫不好的人是難以編

寫出好的程序的，所以有人說：“對程序員來說，最重要的不是學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言FoR—TRAN、PL／1等，而是英語(日語、漢語)”。同寫文章一樣，程序員在為一個軟件系統(tǒng)編寫程序時應(yīng)該記著：今后會有人(包括你本人)反復(fù)閱讀這個程序，并試圖沿著你現(xiàn)在的思路理解程序的功能及其正確性。我們寧

可在編寫時多化些精力，使程序具有良好的“可讀性”，這將大大節(jié)省人們讀程序的時間。從整體來看，這樣做是值得的。

如何使程序的可讀性較高呢?總的哲學(xué)就是使程序“簡單”和“清晰”。70年代以來，人們已總結(jié)出從章法、句法、修辭等多方面采取措施，使程序簡單和清晰的種種技巧和方法，它們包括：

·用SP方法進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

·程序中包含說明性材料。

·良好的程序書寫格式。

·編程風(fēng)格等。

5.3至5.5將介紹這些技術(shù)。程序設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)和描述解決一類問題的過程。從理論上來說，任何一種程序設(shè)計(jì)語言均可作為工具用來完成上述過程，但是，它們對問題的解卻大為不同。因此，我們不僅需

要了解某種語言，而且還應(yīng)該了解不同語言之間的關(guān)系。

程序設(shè)計(jì)語言可以分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言三類。機(jī)器語言和匯編語言又稱為面向機(jī)器的語言，一般來說，它們隨計(jì)算機(jī)型號不同而不同。5.2程序設(shè)計(jì)語言機(jī)器語言是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)能夠識別、執(zhí)行的一組指令。指令的全體稱為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能識別二進(jìn)制數(shù)碼，所以指令系統(tǒng)中的所有指令均必須以二進(jìn)制編

碼形式來表示，也就是由一串0或1排列組合而成。機(jī)器語言通常分為操作碼和操作數(shù)兩大部分。操作碼表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作，操作數(shù)表示參加操作的數(shù)本身或操作數(shù)所在的

地址。機(jī)器語言程序不易編制也不易理解。匯編語言是用助記符來代替操作碼，用地址符號來代替地址碼的語言。這些助記符通常使用指令功能的英文單詞的縮寫。這樣，每條指令都有明顯的特征，易于理解和記憶。

匯編語言的語句基本上是與機(jī)器指令一一對應(yīng)的。匯編語言通常還提供定義常數(shù)、條件匯編、宏匯編等廣義指令，并允許在程序中加上注釋。雖然編制匯編語言程序不必用二進(jìn)制

來編程，比起機(jī)器語言來說要方便，但是程序的代碼量卻和機(jī)器語言程序差不多。

把匯編語言程序翻譯成機(jī)器語言程序的程序稱為匯編程序，翻譯的過程稱為匯編。相應(yīng)地，把機(jī)器語言程序轉(zhuǎn)換成匯編語言程序叫做反匯編。高級語言是在50年代中期開始發(fā)展起來的。高級語言有相應(yīng)的語法，它獨(dú)立于具體的機(jī)器。為了使計(jì)算機(jī)能讀懂高級語言源程序，需要把源程序翻譯成相應(yīng)的機(jī)器語言程序。這種翻譯程序有兩種類型：一種是編譯程序，另一種是解釋程序。

編譯程序是將源程序翻譯成相應(yīng)的機(jī)器語言的目標(biāo)程序，然后，通過連接裝配程序?qū)⒛繕?biāo)程序連接成可執(zhí)行程序，再直接運(yùn)行可執(zhí)行程序得到運(yùn)行結(jié)果。編譯之后的目標(biāo)程序和連接之后的可執(zhí)行程序可以保存起來，以后要運(yùn)行只要直接運(yùn)行可執(zhí)行程序，不必對源程序重新編譯和連接。解釋程序是將送入計(jì)算機(jī)中的源程序逐條解釋，逐條執(zhí)行。執(zhí)行后即得到運(yùn)行結(jié)果，但不保存執(zhí)行后的機(jī)器碼。這樣，下次運(yùn)行時，還要重新對源程序解釋執(zhí)行。

使用編譯方式，直接運(yùn)行可執(zhí)行程序比運(yùn)行解釋程序要快得多。

一般來說，可以把程序設(shè)計(jì)語言分為四代。第一代是機(jī)器語言，第二代是匯編語言，第三代是面向過程的語言，如FOR.TRAN、PASCAL、C等第四代即新型程序設(shè)計(jì)語言，如lASP、FORTH等。

下面，將幾種常用的程序設(shè)計(jì)語言作一簡單介紹。

1.BASIC語言

BA_SIC是“Beginner，sAll—purposesymbolicInstruc。tionCode”的縮寫。它是由兩位美國學(xué)者JohnG.Kemeng和Thoma.sE.Kurtz于1964年開發(fā)的。

目前的BASIC語言大體上分為三類：基本BASIC、擴(kuò)展BASIC、多用戶分時BASIC。

B.ASIc語言是一種會話式語言，簡單易學(xué)?；綛ASIC只有17條基本語句，兒個標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。擴(kuò)展BAslC功能很強(qiáng)，如圖形功能、音樂功能等。除此之外，在實(shí)時控制系統(tǒng)中，

用BASIC加上實(shí)時控制的擴(kuò)展部分可以構(gòu)成過程控制程序。

BAsIc語言還便于和其它程序語言接口，使用方便。

2.COBOL語言

COBOL是“CommonBusinessOrientedLanguage”的縮寫。它是一種適用于商業(yè)、金融業(yè)等數(shù)據(jù)處理的程序設(shè)計(jì)語言。

COBOL語言是由美國國防部組織，并由政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)和私人咨詢機(jī)構(gòu)的專家組成的一個團(tuán)體于l959年設(shè)計(jì)的。

COBOL語言源程序由標(biāo)識部分、環(huán)境部分、，數(shù)據(jù)部分和過程部分組成。其中引入了不依賴于機(jī)器的數(shù)據(jù)描述方法，將數(shù)據(jù)的描述和數(shù)據(jù)的操作分離開來。

COBOL語言的另一個特點(diǎn)是采用自然語言的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，其書寫格式接近英語表達(dá)

形式，這對于英語流行的國家和地區(qū)是十分容易推廣的。

60年代和70年代中，大多數(shù)用高級語言編寫的軟件都是用COBOL語言編寫的。

3.FORTRAN語言

FORTRAN是“Formula?！盕ranslator”的縮寫。它是一種適用于科學(xué)和工程計(jì)算的程序設(shè)計(jì)語言。

IBM公司于1956年發(fā)表了FORTRAN語言。目前計(jì)算機(jī)上使用的FORTRAN語言大多數(shù)為FORTRANⅣ和FORTRAN77。其中FORTRAN77是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會于1978年正式公布的新版本，它引入了字符類型和結(jié)構(gòu)化成份，使FOR.TRAN77能方便地用于非數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域。

FORTRAN語言由一個主程序和一組子程序(包括函數(shù))組成。主程序和各個子程序是獨(dú)立編譯的，運(yùn)行前必須把獨(dú)立編譯所得到的各個目標(biāo)程序用連接程序連接起來。

全世界流行的科學(xué)和工程計(jì)算軟件包中，大約90％是用FORTRAN語言寫的。許多計(jì)算方法都有FORTRAN子程序庫，可以直接使用。

FORTRAN語言語法規(guī)定嚴(yán)格并作了許多限制。這樣，編譯過程容易優(yōu)化。因此，使用FOR．TR-AN程序算題較快，又有數(shù)據(jù)的精度保證，適宜于大型的科學(xué)與工程計(jì)算。

4．PASCAL語言

PASCAL語言是1971年由瑞士蘇黎世聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院N．Wirth教授開發(fā)的一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言。它是以歷史上著名的法國數(shù)學(xué)家．PASCAL的名字來命名的。

PASCAL語言的程序結(jié)構(gòu)由程序首部、說明部分和程序體等幾部分組成。它提供了較豐富的數(shù)據(jù)類型和構(gòu)造數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法，同時，它可以滿足結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的要求。用

PASCAL語言書寫的程序易讀、易懂，并易于進(jìn)行程序驗(yàn)證。所以，PASCAL程序具有較好的可靠性。

PASCA-L語言提供了一種系統(tǒng)的、精確的、合理的方式來表達(dá)程序設(shè)計(jì)的基本概念和結(jié)構(gòu)，所以，它特別適合作為程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)語言。

PASCAL語言也具備編制系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的各種語法成分，甚至可以編寫PA．SCAL語言本身的編譯程序，即自編譯程序。

5．C語言

1969年，英國劍橋大學(xué)與美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家先后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了BCPL(即“BasicCornbinedProgrammingLanguage”的縮寫)語言和B語言。l972年～1973年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們在B語言的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)了一種取名為C的語言，它是一種適用于編寫系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)語言。

貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家用C語言重寫了UNIX操作系統(tǒng)第五版，為UNIX的移植和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。l975年用C語言完成的UNIX第六版公諸于世，C語言逐漸被重視。

C語言程序具有模塊化和良好的程序結(jié)構(gòu)。它對硬件控制能力強(qiáng)，具有直接訪問物理地址和直接操作硬件的功能。同時，它可以完成與匯編語言相同的功能，克服了匯編語言

不可移植和可讀性差等缺點(diǎn)。此外，C語言書寫簡單、易學(xué)，程序設(shè)計(jì)自由、靈活。它的目標(biāo)程序執(zhí)行效率接近于低級語言的效率。

6．LISP語言

LISP是“ListProcessor”的縮寫。它是1958年由J．McCarthy設(shè)計(jì)出來的一種符號處理語言。這種語言主要用來解決人工智能領(lǐng)域的問題，例如專家系統(tǒng)、自然語言理解、模式識別、計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)等。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有一個非常有意義的領(lǐng)域叫做非數(shù)值處理。LISP就是一種處理非數(shù)值數(shù)據(jù)的程序設(shè)計(jì)語言。它有兩種基本數(shù)據(jù)類型：表和原子。首先，原子是表，其次，兩個表可以構(gòu)造一個復(fù)合表。表又是遞歸定義的，也就是在表的定義中又用到了表。在LISP語言中，對于表還定義了一組簡單而又實(shí)用的操作。如兩個表構(gòu)造一個復(fù)合表，從一個表中選出其第一個分量的運(yùn)算和從一個表中去掉其第一個分量而取余下部分的運(yùn)算，以及一些其它運(yùn)算等。這些運(yùn)算均是非數(shù)值處理語言中最基本的運(yùn)算。通過原子、表和表的運(yùn)算以及定義一些LISP函數(shù)，就可以進(jìn)行種種非數(shù)值處理工作。

LISP語言的理論基礎(chǔ)是數(shù)理邏輯，它屬于函數(shù)型語言。因此，它比較適用于知識處理，成為最常用的知識工程語言。

7.其他語言

ADA語言是由美國國防部研制的。ADA中的對象概念是指數(shù)據(jù)類型中的對象。ADA語言有相當(dāng)強(qiáng)的表達(dá)能力，能廣泛應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、實(shí)時并行處理等領(lǐng)域。

PROLOG語言以一階謂詞理論及關(guān)系理論為基礎(chǔ)。它是一種陳述性語言，只描述要計(jì)算機(jī)做什么，而并不告訴計(jì)算機(jī)怎樣一步步去運(yùn)算。PROLOG語言可用于人工智能、專家

系統(tǒng)、辦公室自動化、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及CAD等領(lǐng)域。

SMALLTALK語言和c++均屬于面向?qū)ο笮驼Z言，它們適用于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。

綜上所述可以看出，每一種程序設(shè)計(jì)語言都有其自身的特點(diǎn)。因此，選擇語言時要根據(jù)它們的特點(diǎn)慎重進(jìn)行。語言選擇的一般準(zhǔn)則是：

1)項(xiàng)目的應(yīng)用領(lǐng)域：這是選擇語言的關(guān)鍵因素。在其它條件都具備的情況下，盡量選取適合某個應(yīng)用領(lǐng)域的語言。例如，在科學(xué)工程領(lǐng)域中，F(xiàn)ORlTRAN語言仍然作為一種最流行的語言，也可以選取PASCAL等語言。在商用數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，通常使用COBOI。語言或第四代語言。在實(shí)時處理或系統(tǒng)程序中，通常使用匯編語言、C或ADA等語言。在人工智能領(lǐng)域主要采用LISP或PROLOG語言。

2)算法和計(jì)算復(fù)雜性：一般來說，商用數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)軟件的算法要簡單一些，而科學(xué)工程計(jì)算和模擬、實(shí)時計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及人工智能算法要復(fù)雜得多。要根據(jù)不同語言的特點(diǎn)，選取能夠適應(yīng)軟件項(xiàng)目算法和計(jì)算復(fù)雜性的語言，這與工程特點(diǎn)也是密切相關(guān)的。

3)軟件的執(zhí)行環(huán)境：很顯然，要選取機(jī)器上能運(yùn)行且具有相應(yīng)支持軟件的語言。

4)性能因素：這是結(jié)合工程具體性能來考慮的準(zhǔn)則。例如，對于實(shí)時系統(tǒng)，要求時間快，當(dāng)然最好選取匯編語言。

5)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性：一般來說，商用數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？茖W(xué)工程計(jì)算和模擬、實(shí)時計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為簡單。要根據(jù)不同語言構(gòu)造數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的能力選取合適的語言。

6)軟件開發(fā)人員的水平：人們一般習(xí)慣于使用過去熟練使用過的語言。要選取新的語言，不僅存在軟件開發(fā)人員學(xué)習(xí)和使用問題，而且還要克服心理上對新語言的抵制。提高程序可讀性的關(guān)鍵是使程序結(jié)構(gòu)簡單清晰，SP方法是達(dá)到這一目標(biāo)的根本手段。

4.10對SP方法作了簡介，SP方法的基本精神是按由頂向下逐步細(xì)化的方式用三種標(biāo)準(zhǔn)控制結(jié)構(gòu)反復(fù)嵌套來構(gòu)造一個程序。大多數(shù)高級語言都支持sP方法，其語法中含有表示三種基本結(jié)構(gòu)的語句，所以從SP方法設(shè)計(jì)的方案到程序間的過渡是直截了當(dāng)?shù)?，只需用對?yīng)的語言結(jié)構(gòu)代替標(biāo)準(zhǔn)的控制結(jié)構(gòu)就行了。例如4.11.3中，按“走樹”規(guī)則，從圖4.44的PAD可直接得到一段PASCAL程序。5.3

SP方法與編程用SP方法產(chǎn)生的程序是簡單清晰的，它由許多塊組成，每塊只有一個入口和一個出口，程序中一般沒有GOTO語句。這種程序稱為結(jié)構(gòu)化程序(StructuredProgram)，同過去不加限制地使用GOTO語句相比較，結(jié)構(gòu)化程序具有易于閱讀、易于驗(yàn)證的優(yōu)點(diǎn)。無限制地使用GOTO語句編寫的程序是“面條狀”的，其結(jié)構(gòu)雜亂無章，而且空間順序同執(zhí)行時間順序完全不對應(yīng)，所以難以閱讀、難以理解，還容易隱含一些錯誤。結(jié)構(gòu)化程序則相反，它只有三種基本結(jié)構(gòu)，程序的空間順序與時間順序基本上是一致的，因此可以從頭至尾順序閱讀，這樣的程序也就易于測試、排錯和修改。

閱讀結(jié)構(gòu)化的程序可采用“自頂向下”或“由底向上”的方式。如果程序帶有較詳細(xì)的注釋或其他說明材料，可用“自頂向下逐步細(xì)化”的方式來閱讀，此時可以充分利用中間各層的注釋或說明幫助理解，直至最底層。

如果程序的注釋很少，則宜采用“由底向上逐步抽象”的方式閱讀，此時可以逐層補(bǔ)寫出中間備層次的抽象說明，直至最上層。

由于只有三種基本結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)化程序就有可能驗(yàn)證其正確性。人在70年代初開發(fā)的紐約時報情報檢索系統(tǒng)和空間實(shí)驗(yàn)室的飛行模擬系統(tǒng)，在開發(fā)過程中他們以SP方法為指導(dǎo)，還配合了一些管理技術(shù)，這兩個大型系統(tǒng)獲得了成功，統(tǒng)計(jì)數(shù)

字說明軟件生產(chǎn)率比傳統(tǒng)的做法提高了一倍，而且在系統(tǒng)中沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的錯誤。早期的程序基本上沒有說明，這種程序是難以閱讀的，因此也就難以維護(hù)。

大型軟件系統(tǒng)的程序內(nèi)部必須帶有說明性材料，即“內(nèi)部文檔”內(nèi)部文檔可用注釋語，句書寫，程序中適當(dāng)?shù)丶由献⑨尯?，可以使程序成為一篇“自我解釋”的文章，讀程序時就不必再翻閱其他說明材料了，因而使用注釋是提高程序可讀性的有力手段。

注釋原則上可以出現(xiàn)在程序中的任何位置，但是如果使注釋與程序的結(jié)構(gòu)配合起來，則效果更好。目前習(xí)慣的做法是將注釋分為兩類：序言性注釋和描述性注釋。5.4程序內(nèi)部文檔序言性注釋出現(xiàn)在模塊的首部，其內(nèi)容一般包括：

1)有關(guān)模塊功能的說明。

2)界面描述，包括調(diào)用語句格式、所有參數(shù)的解釋和該模塊需調(diào)用的模塊名等。

3)一些重要變量的使用、限制及其它信息。

4)開發(fā)歷史，如作者、復(fù)查者、復(fù)查日期、修改的日期和敘述等。

圖5.1是一個序言性注釋的例子，NGON是某大型圖示系統(tǒng)中的一個模塊，它用FOR-TRAN語言編寫。描述性注釋嵌在程序之中，描述性注釋又有功能性的和狀態(tài)性的，功能性注釋說明程序段的功能，通?？煞旁诔绦蚨沃?，狀態(tài)性注釋說明數(shù)據(jù)的狀態(tài)，通?？煞旁诔绦蚨?/p>

之后。

下面兩段程序中，用方括號括起來的是注釋。

[sETxTOMIN(A，B，c)]

IFA<B

THENESETxToMIN(A，c)]

IFA<cTHENx：=AEI,SEx：=cFI

ELSEESETxToMIN(B，c)]lFB<CTHENX：=BELSEX：=CFI

FI[X=MIN(A，B，C)]

I=1

[抹去N中高位的零]

WHILEN(I)='0'

DO[抹去N中第1個字符，準(zhǔn)備查第J+1個字符]

N(I)：='BLANK'

I：一I+l

OD[N中高位的零已抹去]圖5.1第一個例子是選擇結(jié)構(gòu)，這里第一個注釋說明整個程序的功能，第二個注釋說明THEN后語句段的功能，第三個注釋說明ELSE后語句段的功能，最后的注釋指出這段程序

執(zhí)行之后的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

第二個例子是循環(huán)結(jié)構(gòu)，這里第一個注釋說明整個循環(huán)句的功能，第二個注釋說明循環(huán)體內(nèi)語句段的功能，最后一個注釋說明程序執(zhí)行之后的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

這兩個例子都是很簡單的程序，實(shí)際上并不需要寫這么多的注釋，這里只是用來說明注釋與程序結(jié)構(gòu)的配合。如果詳細(xì)設(shè)計(jì)是用PDL描述的，則編程時可將PDL描述作為注釋嵌在程序中。

對于注釋，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1)注釋應(yīng)該與程序一致，否則它就毫無價值，甚至還會把事情搞得更糟，所以修改程序時應(yīng)同時修改注釋。

2)注釋應(yīng)當(dāng)提供一些從程序本身難以得到的信息，而不是重復(fù)程序語句。

3)是對語句段作注釋，而不是對每個語句作注釋。

在漢字可以被計(jì)算機(jī)處理之后，國內(nèi)應(yīng)該注意在程序中適當(dāng)?shù)厥褂米⑨尅?/p>

除了加上注釋之外，程序的書寫格式也應(yīng)有助于閱讀，一個主要的手段是采用縮排法，考慮下面的程序：

DOI—lTON—l；T=l；DOJ—I+lTON；

IFA(J)<A(T)THENDOT—J；END；。

IFT<>ITHENDOH—A(T)；A(T)一A(I)；A(I)一H；END；END；由于一行中書寫了多個語句，而且換行時不考慮程序結(jié)構(gòu)，所以將程序的循環(huán)和條件結(jié)構(gòu)掩蓋了。如果采用下面的縮排法使程序的書寫反映其邏輯結(jié)構(gòu)的深度，則可讀性會顯

著提高：

DOI—lTON—l；

T一1；

DOJ—I+lTON；

IFA(J)<A(T)

I

HENDO

T—J；

END；

IFT<>I

tHENDO

H＝A(T)；

A(T)＝A(I)；

A(I)＝T；

END；

END；

END；

縮排法可用自動工具來實(shí)現(xiàn)，這種工具稱為程序格式化工具(CodeFormatter)。

此外，在程序段之間、程序和注釋間安排空白行，也有利于閱讀。

Kernighan和Plauger于1974年出版了“編程風(fēng)格要點(diǎn)(TheElementsofProgramming軟件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)Style)”一書，書中討論了提高程序質(zhì)量的種種技巧，本節(jié)選擇其中部分歸納為以下幾項(xiàng)作一簡要介紹：

1)變量名的選擇。

2)表達(dá)式的書寫。

3)簡單、直接地反映意圖。

4)GOTO語句的使用。5.5編程風(fēng)格5.5.1變量名的選擇

理解程序中每個變量的含義是理解程序邏輯的關(guān)鍵，所以程序中變量的名字應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡x擇，使其直觀、易于理解、而且安全可靠。下面是一些技巧：

1．采用有實(shí)際意義的變量名

有實(shí)際意義的名字能幫助理解和記憶，缺乏實(shí)際意義或意義不確切的名字則不便記憶并可能妨礙理解，例如與

D=S*T

相比，

DISTANCE==SPEED*TIME

更易于理解，而且所需的注釋也少。當(dāng)然如果變量名過長，又會過多地增加打字量。一般經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，變量名以4至12個字符為宜，最好事先能對變量名的選取約定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以后閱讀理解就會方便得多。

這一技巧對過程名和語句標(biāo)號同樣適用。

2．不用過于相似的變量名

因?yàn)檫@樣容易引起誤解或打字錯誤。例如ELL、EMM、ENN、EMMN、ENNN等放在一起很容易混淆，打字時手指下意識地抖動就易產(chǎn)生不易察覺的錯誤；又如POSITIONX和

POSITIONY是僅僅末尾不相同的長標(biāo)識符，如果編譯程序只識別前八個字符就會出現(xiàn)錯誤，所以是不安全的。

3．變量名中一般不要帶有數(shù)字

由于字母O、I、Z、S和數(shù)字0、1、2、5極易、7昆淆，所以變量名NO5S難以被人區(qū)分是“字母N、數(shù)字O、數(shù)字5、字母S”，還是“字母N、字母O、字母S、字母S”。

4．同一變量名不要具有多種含義

例如變量NEW在程序的第一、第三和第四段分別表示不同的含義，則閱讀時易于誤解，將來修改時亦易造成錯誤。

5．顯式說明一切變量

盡管有些語句(如FORTR_AN)允許對變量名不作說明就直接使用，但為了易于理解，還是顯式說明為好。

6．對變量最好作出注釋說明其含義

關(guān)于這一點(diǎn)，在PASCAlJ中用戶定義的數(shù)據(jù)類型或指針等則尤為必要。5.5.2表達(dá)式的書寫

表達(dá)式的書寫應(yīng)注意下面一些技巧：

1．盡量少用中間變量

有的程序員為了追求效率，往往喜歡將表達(dá)式寫成

X—A(I)+1／A(I)

AI—A(1)

X—AI+1／AI因?yàn)樗庾R到簡單變量的運(yùn)算比下標(biāo)變量快；或者將表達(dá)式寫成

TOTAL=Y+A／B*C

VAR=X+A／B*C

ABC=A／B*C

TOTAL=Y+ABC

VAR=X+ABC因?yàn)檫@樣可以少做一次除法和乘法；或者將表達(dá)式寫成

FX=(X1一X2**2)**2+(1.O—X2)**2

F1=X1一X2*X2

F2=1．O—X2

FX=F1*F1一KF2*F2

因?yàn)镕1*F1比F1**2要快。上述三例的后一種寫法，雖然效率高些，但引進(jìn)了中間變量AI、ABC和F1、F2，將一個算式拆成幾行，理解上稍困難，而且將來一些難以預(yù)料的修改有可能更動這幾行表達(dá)式的次序或在其間插入其他語句，就易造成邏輯上的錯誤。第一種寫法將計(jì)算一氣呵成，則比較安全可靠。

這些例子又一次說明了效率和可理解性、可維護(hù)性、可靠性往往是矛盾的。

2．注意添加括號澄清計(jì)算意圖

例如算式一A**2可能被人理解成(一A)**2，也可能理解成一(A**2)，所以最好添加括號澄清意圖，免得以后誤解。

3．注意浮點(diǎn)運(yùn)算的誤差

例如10.0乘0.1一般不等于1.0，十個0.1相加一般也不是1.0，所以在區(qū)間[0，1]中以步長為0.1作計(jì)算時，要注意循環(huán)是否將進(jìn)行10次。

又如A=3.0，B=4.0，C=5.0的三角形是直角三角形，但將各邊縮小10倍后，如果不注意浮點(diǎn)運(yùn)算的誤差，就可能出現(xiàn)錯誤的結(jié)論。所以，不要對浮點(diǎn)數(shù)作相等比較。

4．注意整數(shù)運(yùn)算的特點(diǎn)

例如I／2*2可能不再等于I。

5.5.3簡單、直接地反映意圖

先看下面一段FORTRAN程序：

DO141=1，N

DO14J=1，N

14V(I，J)=(I／J)*(J／I)顯然，這個雙重循環(huán)要對NXN元矩陣V賦值，賦什么值呢?由于I和J是整型變量，當(dāng)I小于J時(I／J)為零，當(dāng)I大于J時，(J／I)為零，所以僅當(dāng)I等于J時，(I／J)*(J／I)為1，其余情況為零，因此這個程序使矩陣V對角線上的元素為l其余元素為０，即設(shè)置一個幺陣。程序的構(gòu)思多么巧妙!賣弄技巧的程序往往不能直截了當(dāng)?shù)胤从秤?jì)算目標(biāo)，為了明白其功能，讀者必須像上面那樣論證一番，這些都是人為造成的額外負(fù)擔(dān)，為了便于理解，上面的程序還是改為這

樣更好：

DO14I=1，N

DO12J=1，N

12

V(I，J)=0.O

14

V(I，I)=1.0再看下面的程序：

IF(X.LT.Y)GOTO30

IF(Y.LT.Z)GOTO50

SMALL=Z

GOTO70

30IF(X.LT.z)GOTO60

SMALL=Z

GOTO70

50SMALL—Y

GOTO70

60SMALL—X

70……這個10行的程序包含的6個GOTO語句看來是很深奧的，仔細(xì)研究后才明白它的功能是使SMALL取X、Y、Z中的最小值。這樣的程序絕不能說是高質(zhì)量的，為求最小值，程序只需這樣簡明扼要地編寫就行了：

SMALL=X

IF(Y.LT.SMALL)SMALL=Y

IF(Z.LT.SMALL)SMALL=Z

所以，程序應(yīng)當(dāng)簡單、直接地反映意圖，不必過于巧妙或深奧。5.5.4GOTO語句的使用

Dijkstra有一句名言：“程序員的水平同他所編程序中使用的GOTO語句之密度成反比”。GOTO語句引起迂回曲折，使程序難以理解，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也說明了，程序中不必要地到處跳轉(zhuǎn)是出錯的主要原因。從上一節(jié)中求最小值的第一個程序也可看出，大量GOTO語句的使用，恰恰說明了程序員考慮問題的不周。如果采用SP方法，編程原則上已不需用GOTO語句了，但在某些情況下(例如出現(xiàn)例外情況時，從循環(huán)體中跳出)，用GOTO語句描述還是比較直截了當(dāng)?shù)?；此外，F(xiàn)ORTRAN

或：BASIC等語言的某些版本不可避免地要使用GOTO語句，所以本節(jié)就GOTO語句的使用再說明幾個要注意的問題。

1.避免不必要的GOTO語句

將5.5.3中求最小值的兩個程序作比較，我們就能明白這一點(diǎn)。

2.不要使GOTO語句相互交叉

觀察下面的程序：

GRVAL=A(1)

DO251=2，lO

IF(A(I).GT.GRVAL)GOTO30

GOTO