在程序設(shè)計(jì)中樹立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念

趙占芳

摘要在高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，普遍重視語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，忽略了程序質(zhì)量的教學(xué)工作，因此造成了學(xué)校教學(xué)與實(shí)際工作需求嚴(yán)重脫節(jié)的情況。軟件質(zhì)量是軟件的生命線，因此在高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)工作中，樹立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念是至關(guān)重要的，將為學(xué)生順利走上工作崗位，打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞程序設(shè)計(jì)高質(zhì)量代碼編程中圖分類號(hào)：TP31.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

軟件質(zhì)量就是軟件的生命線。軟件代碼中一個(gè)微小的錯(cuò)誤，就可能造成無(wú)法預(yù)計(jì)的重大損失。高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是本科生初次接觸軟件編程的一門入門級(jí)的課程，但是在這門課的教學(xué)中，教師普遍重視基本語(yǔ)法和知識(shí)點(diǎn)的講解，在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中忽視了程序質(zhì)量的概念，教師們和學(xué)生們也很少自覺(jué)關(guān)心軟件的質(zhì)量。一些勤奮好學(xué)的程序員長(zhǎng)期在低質(zhì)量的程序堆中滾爬，吃盡苦頭之后才有一些心得體會(huì)，并且長(zhǎng)進(jìn)極慢。①

1 樹立高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)理念的必要性

由于軟件本身特有的性質(zhì)決定了只要存在一個(gè)很小的錯(cuò)誤，就可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。②千年蟲事件，僅僅是因?yàn)槌绦騿T為了節(jié)省寶貴的內(nèi)存資源和硬盤空間，在存儲(chǔ)日期時(shí)，只保留年份的后兩位，如“1990”年被保存成“90”，結(jié)果到2000年快要來(lái)臨的時(shí)候，為此一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)缺陷，全世界付出了幾十億美元的代價(jià)。因?yàn)槿羰?990年的存款，到2000年取款的時(shí)候，存款年限就被計(jì)算為了-90年，以此錯(cuò)誤數(shù)據(jù)計(jì)算的話，銀行要支付巨額利息。還有1999年的火星登錄事故，美國(guó)宇航局的火星基地登錄飛船在試圖登陸火星表面時(shí)突然墜毀失蹤，質(zhì)量管理小組觀測(cè)到故障，認(rèn)定出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作的原因極可能是某一個(gè)數(shù)據(jù)位被意外更改了。由此可見(jiàn)，軟件質(zhì)量的問(wèn)題造成的損失是巨大的，甚至是無(wú)法估計(jì)的。如果不懂得如何有效地提高軟件質(zhì)量，項(xiàng)目會(huì)付出巨大的維護(hù)和修補(bǔ)的代價(jià)，因此作為軟件的開(kāi)發(fā)者，就應(yīng)該樹立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念，將高質(zhì)量?jī)?nèi)建于開(kāi)發(fā)過(guò)程之中，這就是“預(yù)防勝于治療”的道理。

在當(dāng)前軟件行業(yè)迅猛的發(fā)展下，軟件逐漸走向大型化。在這種形勢(shì)下，一個(gè)軟件的開(kāi)發(fā)勢(shì)必需要眾多人的參與。因此軟件的開(kāi)發(fā)工作是一種工程，而不是一種個(gè)人藝術(shù)。由于大型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)通常由很多的人協(xié)同作戰(zhàn)，如果開(kāi)發(fā)工作者沒(méi)有樹立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念，不遵循統(tǒng)一的編程規(guī)范，最終合到一起的程序其可讀性將較差。這不僅給代碼的理解帶來(lái)障礙，增加維護(hù)階段的工作量，同時(shí)不規(guī)范的代碼隱含錯(cuò)誤和缺陷的可能性也比較大。由此造成的測(cè)試和維護(hù)成本會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)發(fā)成本。BELL實(shí)驗(yàn)室的研究資料表明軟件錯(cuò)誤中50%左右產(chǎn)生于代碼編寫階段，因此在代碼開(kāi)發(fā)階段程序員自覺(jué)的建立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念，能夠自覺(jué)遵循相關(guān)規(guī)范，將有效的降低軟件后期的測(cè)試和維護(hù)費(fèi)用。

在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之初，就建立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，將是受益終生?？梢宰寣W(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中少走彎路，可以使學(xué)生在邁上工作崗位之初，有效降低個(gè)人成長(zhǎng)周期，快速的適應(yīng)工作環(huán)境，融入開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，快速成長(zhǎng)為一名優(yōu)秀的軟件開(kāi)發(fā)工作者。

2 高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中滲透高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)理念

2.1 在教學(xué)過(guò)程中明確高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)的概念

在教學(xué)過(guò)程，要通過(guò)實(shí)例講解什么是高質(zhì)量的程序，讓學(xué)生了解軟件質(zhì)量屬性的概念。明確“正確性”只是反應(yīng)軟件質(zhì)量的因素之一，且運(yùn)行正確的軟件也不一定就是高質(zhì)量的軟件。軟件運(yùn)行正確，但是內(nèi)存消耗過(guò)大，運(yùn)行速度低，可移植性差，那此軟件實(shí)際應(yīng)用價(jià)值就會(huì)大打折扣，這依然不是一個(gè)高質(zhì)量的軟件。

軟件的質(zhì)量屬性可以分為兩大類：“功能性”與“非功能性”，非功能性的質(zhì)量屬性也稱為是軟件的“能力”。功能性屬性主要包括：正確性、健壯性和可靠性。非功能性屬性主要包括：性能、易用性、清晰性、安全性、可擴(kuò)展性、兼容性和可移植性等等。高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是大部分學(xué)生初次接觸軟件編程的課程，在教學(xué)過(guò)程中，要向?qū)W生明確，正確性、健壯性、易用性、清晰性等的質(zhì)量屬性在初學(xué)程序設(shè)計(jì)的時(shí)候就要掌握，可靠性、性能、安全性、兼容性等屬性會(huì)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)等后續(xù)課程的教學(xué)中講授。讓學(xué)生理解高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)的概念也是貫穿于計(jì)算機(jī)軟件課程教學(xué)的始終的，并且深刻理解高質(zhì)量的程序設(shè)計(jì)理念對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)有深刻的促進(jìn)作用。

2.2 在教學(xué)過(guò)程中滲透高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)理念

2.2.1 遵循編程規(guī)范，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣

在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)入門之處，就要循環(huán)代碼編程的規(guī)范。這些規(guī)范包括：命名規(guī)范、連接規(guī)范、文件結(jié)構(gòu)規(guī)范、代碼版式規(guī)范等等。俗話說(shuō)，“沒(méi)有規(guī)矩，不成方圓”，高質(zhì)量代碼編寫也是同樣的道理。遵循一定的編程規(guī)范，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，是成為優(yōu)秀程序員的先決條件。從程序設(shè)計(jì)的入門階段就鍛煉編寫規(guī)范干凈的程序代碼，可以在程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中及后續(xù)的程序維護(hù)過(guò)程中不斷受益。

具有良好編程風(fēng)格的代碼，版式美觀，具有較好的清晰度，為代碼的后期維護(hù)升級(jí)提供了較好的基礎(chǔ)。成熟的IT企業(yè)都有自己內(nèi)部的軟件編程規(guī)范，遵循共同的規(guī)范編寫出的各模塊的代碼，具有了更好的整合性，可以大大降低軟件整合、測(cè)試的費(fèi)用，提高軟件的整體質(zhì)量，降低軟件的開(kāi)發(fā)成本。

2.2.2 掌握簡(jiǎn)單的軟件測(cè)試技術(shù)

軟件測(cè)試是提高軟件質(zhì)量的重要手段。一個(gè)程序能夠正確的運(yùn)行一次，是否就證明程序是正確的呢？答案當(dāng)然是否定的。例如對(duì)于分支結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)中，我們常用的測(cè)試方法，就是路徑覆蓋測(cè)試和邊界測(cè)試。我們至少要設(shè)計(jì)多個(gè)測(cè)試用例把程序的分支結(jié)構(gòu)的每一條分支語(yǔ)句都要覆蓋一遍，來(lái)檢測(cè)程序的正確性。而且還要對(duì)分支結(jié)構(gòu)的邊界值進(jìn)行必要的檢測(cè)，因?yàn)楹芏嗟腻e(cuò)誤的產(chǎn)生就是發(fā)生在輸入輸出的邊界點(diǎn)上。如果這些測(cè)試用例都能正確執(zhí)行，這僅僅是檢查了代碼的正確性。

除此之外，還要檢查代碼的健壯性和容錯(cuò)能力。對(duì)需求之內(nèi)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)試用例，還要對(duì)需求之外的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)合適的測(cè)試用例，檢查程序的健壯性。程序的健壯性是指在發(fā)生異常的情況下，例如一旦有用戶輸入了意外的數(shù)據(jù)，則程序有無(wú)容錯(cuò)能力，有無(wú)出錯(cuò)的處理，程序還能否正常運(yùn)行的能力。這些都要通過(guò)測(cè)試來(lái)檢查程序的健壯性。

2.2.3 建立模塊化的編程思想

在第一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言教學(xué)中，學(xué)生必須掌握自頂向下，逐步求精的軟件模塊化思想。其基本理念就是將一個(gè)大的程序按功能分割成一些小模塊。軟件模塊化設(shè)計(jì)就是現(xiàn)實(shí)生活中“分而治之”思想的具體體現(xiàn)。并且保證各模塊之間要高內(nèi)聚、低耦合、結(jié)構(gòu)清晰、接口簡(jiǎn)單。這樣既可以實(shí)現(xiàn)模塊的復(fù)用，也易于維護(hù)和功能擴(kuò)充，縮短開(kāi)發(fā)周期。

總之，在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，讓學(xué)生牢固樹立編寫高質(zhì)量程序代碼的理念是至關(guān)重要的，這不僅能夠提高教學(xué)質(zhì)量，而且為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

注釋

①林銳,韓永泉.高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)指南——C++/C語(yǔ)言(第3版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

②朱少民.軟件測(cè)試方法和技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.