软件体系结构 调用返回风格

Posted 2020-08-14 HoneyCat

请允许我在描述调用返回风格之前，先讲一个短小的故事。调用返回风格是在程序发展的道路上逐渐演变而来的。最初的程序设计风格，叫非结构化程序设计，是历史上最早的能够创造图灵完备算法的程序设计模式。

一个使用非结构化语言的程序中，按照顺序执行代码。它中间不存在过程，虽然可以在语句中调用子程序，但是和过程不同，这里的子程序甚至没有参数传递，还可能有好几个入口和出口，可以随意的直接跳入跳出。这些仅仅是为了反复调用一段程序提供方便，它在程序设计初期也确实提供了一些方便。然而，由于这个模式难以被编写者以外的人理解（被戏称为“意大利面条”）、需求变更可能涉及到多处代码修改并且非常难以修改（都是goto惹的祸）、难以进行部分测试，在创建大型工程方面就会存在很大的局限性。

            非结构化编程的样式

由是，结构化编程应运而生。它背后是由结构化程序定理来支持的，我们先来了解一下。

结构化程序定理：只要一种编程语言可以依三个方式组合其子程序及调整控制流程，则每个可计算函数都可以用此种编程语言来表示（实现任何算法）。三个调整控制流程的方式为：

• 序列结构：按照顺序执行一个子程序，然后再执行另一个子程序
• 选择结构：根据布尔表达式的值，执行两个子程序中的一个子程序（if, else if, else）；
• 迭代结构(for, while)：执行子程序，直到一个布尔表达式为true

                        

                  序列结构                                          选择结构                                                   循环结构 

我们可以看出如下几点：

• 该定理强调使用子程序、块状结构和for和while循环；而不是使用简单测试后再使用跳跃语句，例如goto语句；
• 该定理保证了只要一种编程语言支持序列结构、选择结构、循环结构(而不必使用goto语句语句)，则可以实现任何可计算函数；
• 该定理是结构化编程的理论基础。

 

好了，现在开始进入正题。调用返回架构有几个典型的风格，分别是主程序-子程序风格和面向对象系统风格。下面我们来一一说明。

1、  主程序-子程序风格

顾名思义，它的内容就是在主程序中调用多个子程序，也就是我们常用的main函数。其中子程序还可以调用它自己的子程序，这样下来就构成一棵程序树。

    程序结构示意图（其中每个箭头代表一次调用）

显而易见，它的构成组件是主程序和子程序，连接件是调用-返回机制，而拓扑结构则是层次化结构。

那怎么在实际中运用这个架构呢？结果也是简单明晰的，对于这样一个自顶向下一次到位的庞然大物，我们首先要知道整个程序中各数据的走向，所以要先画出DFD图；然后根据数据流动设计子程序部分，这样可以画出程序结构示意图（如上图）；接下来就是看一看这个图究竟画得合不合理，是不是有需要改进的地方，评估一下；最后万事俱备只欠东风，就要准备写代码啦！

 

举个栗子