2.3 面向过程编程(OPP) 和面向对象编程(OOP)的关系

 

    关于面向过程的编程(OPP)和面向对象的编程(OOP),给出这它们的定义的人很多,您可以从任何资料中找到很专业的解释,但以我的经验来看,讲的相对枯燥一点,不是很直观。除非您已经有了相当的积累,否则说起来还是比较费劲。

我是个老程序员出身,虽然现在的日常工作更多倾向了管理,但至今依然保持编码的习惯,这句话什么意思呢?我跟大家沟通应该没有问题。无论你是在重复我走过的路,或者已经走在了我的前面,大家都会有那么一段相同的经历,都会在思想层面上有一种理解和默契,所以我还是会尽量按照大多数人的常规思维写下去。

面向过程的编程(OPP)产生在前,面向对象的编程(OOP)产生在后,所以面向对象的编程(OOP)一定会继承前者的一些优点,并摒弃前者存在的一些缺点,这是符合人类进步的自然规律。两者在各自的发展和演变过程中,一定会相互借鉴,相互融合,吸收对方的优点,从而出现某些方面的趋同性。但是,即使两者有更多的相似点,也不会改变它们本质上的不同,因为它们的出发点不同,完全是两种截然不同的思维方式。关于两者的关系,我的观点是这样的:面向对象编程(OOP)在局部上一定是面向过程(OP)的,面向过程的编程(OPP)在整体上应该借鉴面向对象(OO)的思想。这一段说的的确很空洞,而且也一定会有引来争议,不过,我劝您还是在阅读了后面的内容之后,再来评判我观点的正确与否。

象C++、C#、Java等都是面向对象的语言,c,php(暂且这么说,因为php4以后就支持OO)都是面向过程的语言,那么是不是我用C++写的程序一定就是面向对象,用c写的程序一定就是面向过程呢?这种观点显然是没有真正吃透两者的区别。语言永远是一种工具,前辈们每创造出来的一种语言,都是你用来实现想法的利器。我觉得好多人用C#,Java写出来的代码,要是仔细看看,那实际就是用面向对象(OO)的语言写的面向过程(OP)的程序。

所以,即使给关羽一根木棍,给你一杆青龙偃月刀,他照样可以打得你满头是包。你就是扛着个偃月刀,也成不了关羽,因为你缺乏关羽最本质的东西---绝世武功。同样的道理,如果你没有领会OO思想,怎么可能写得出真正的OO程序呢?

那是不是面向过程就不好,也没有存在的必要了?我从来没有这样说过。事实上,面向过程的编程(OPP)已经存在了几十年了,现在依然有很多人在使用。它的优点就是逻辑不复杂的情况下很容易理解,而且运行效率远高于面向对象(OO)编写的程序。所以,系统级的应用或准实时系统中,依然采用面向过程的编程(OPP)。当然,很多编程高手以及大师级的人物,他们由于对于系统整体的掌控能力很强,也喜欢使用面向过程的编程(OPP),比如像Apache,QMail,PostFix,ICE等等这些比较经典的系统都是OPP的产物。象php这些脚本语言,主要用于web开发,对于一些业务逻辑相对简单的系统,也常使用面向过程的编程(OPP),这也是php无法跨入到企业级应用开发的原因之一,不过php5目前已经能够很好的支持OO了。

2.4 详解面向过程的编程(OPP)
 

  在面向对象出现之前,我们采用的开发方法都是面向过程的编程(OPP)。面向过程的编程中最常用的一个分析方法是“功能分解”。我们会把用户需求先分解成模块,然后把模块分解成大的功能,再把大的功能分解成小的功能,整个需求就是按照这样的方式,最终分解成一个一个的函数。这种解决问题的方式称为“自顶向下”,原则是“先整体后局部”,“先大后小”,也有人喜欢使用“自下向上”的分析方式,先解决局部难点,逐步扩大开来,最后组合出来整个程序。其实,这两种方式殊路同归,最终都能解决问题,但一般情况下采用“自顶向下”的方式还是较为常见,因为这种方式最容易看清问题的本质。

我举个例子来说明面向过程的编程方式:

用户需求:老板让我写个通用计算器。

最终用户就是老板,我作为程序员,任务就是写一个计算器程序。OK,很简单,以下就是用C语言完成的计算器:

假定程序的文件名为:main.c。

int main(int argc, char *argv[]){

    //变量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;

    //输入数据
    printf("Please input the first number:\r\n");
    scanf("%d",&nNum1);
    printf("Please input the operator:\r\n");
    scanf("%s",&cOpr);
    printf("Please input the second number:\r\n");
    scanf("%d",&nNum2); 

    //计算结果 
    if( cOpr == '+' ){
    nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == '-' ){
    nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
    printf("Unknown operator!");
    return -1;
    }

    //输出结果
    printf("The result is %d!",nResult);
    return 0;
}

抛开细节不讲,我想大多数人差不多都会这么实现吧,很清晰,很简单,充分体现了“简单就是美”的原则,面向过程的编程就是这样有条理的按照顺序来逐步实现用户需求。

凡是做过程序的人都知道,用户需求从来都不会是稳定的,最多只能够做到“相对稳定”。用户可能会随时提出加个功能,减个功能的要求,也可能会要求改动一下流程,程序员最烦的就是频繁地变动需求,尤其是程序已经写了大半了,但这种情况是永远无法避免的,也不能完全归罪到客户或者需求分析师。

以我们上面的代码为例,用户可能会提出类似的要求:
首先,你程序中实现了“加法”和“减法”,我还想让它也能计算“乘法”、“除法”。
其次,你现在的人机界面太简单了,我还想要个Windows计算器的界面或者Mac计算器的界面。

用户需求开始多了,我得琢磨琢磨该如何去写这段代码了。我今天加了“乘”“除”的运算,明天保不齐又得让我加个“平方”、“立方”的运算,这要是把所有的运算都穷尽了,怎么也得写个千八百行代码吧。还有,用户要求界面能够更换,还得写一大堆界面生成的代码,又得来个千八百行。以后,这么多代码堆在一起,怎么去维护,找个变量得半天,看懂了代码得半天,万一不小心改错了,还得调半天。另外,界面设计我也不擅长,得找个更专业的人来做,做完了之后再加进来吧。这个过程也就是“软件危机”产生的过程。伴随着软件广泛地应用于各个领域,软件开发的规模变得越来越大,复杂度越来越高,而其用户的需求越来越不稳定。

根据用户提出的两个需求,面向过程的编程该如何去应对呢?我想大家都很清楚怎么去改。Very easy,把“计算”和“界面”分开做成两个独立的函数,封装到不同的文件中。
假定程序的文件名为:main.c。

#include "interface.h"
#include "calculate.h"
int main(int argc, char *argv[]){

    //变量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;

    //输入数据
    if( getParameters(&nNum1,&nNum2,&cOpr) == -1 )
    return -1;

    //计算结果 
    if( calcMachine(nNum1,nNum2,cOpr,&nResult) == -1 )
    return -1;

    //输出结果
    printf("The result is %d!",nResult);

    return 0;
}

interface.h:
int getParameters(int *nNum1,int * nNum2,char *cOpr);

interface.c:
int getParameters(int *nNum1,int * nNum2,char *cOpr){
    printf("Please input the first number:\r\n");
    scanf("%d",nNum1);
    printf("Please input the operator:\r\n");
    scanf("%s",cOpr);
    printf("Please input the second number:\r\n");
    scanf("%d",nNum2);

    return 0;
}

calculate.h:
int calcMachine(int nNum1,int nNum2,char cOpr, int *nResult);

calculate.c:
int calcMachine(int nNum1,int nNum2,char cOpr,int *nResult){
    if( cOpr == '+' ){
        *nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == '-' ){
        *nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
        printf("Unknown operator!");
        return -1;
    };
    return 0;
}

“计算”和“界面”分开之后,添加新功能或者修改bug就方便多了,遇到与“计算”相关的需求就去修改calculate模块,遇到与“界面”相关的需求就去修改interface模块,因此,整个系统模块之间的“耦合度”就被放松了,可维护性有了一定程度的改善。

面向过程的编程(OPP)就是将用户需求进行“功能分解”。把用户需求先分解成模块(.h,.c),再把模块(.h,.c)分解成大的功能(function),然后把大的功能(function)分解成小的功能(function),如此类推。

功能分解是一项很有技术含量的工作,它不仅需要分解者具有丰富的实战经验,而且需要科学的理论作为指导。如何分解,分解原则是什么,模块粒度多大合适?这些都是架构师的要考虑的问题,也是我们后面要着重讲的内容。

面向过程的编程(OPP)优点是程序顺序执行,流程清晰明了。它的缺点是主控程序承担了太多的任务,各个模块都需要主控程序进行控制和调度,主控和模块之间的承担的任务不均衡。
有的人把面向过程定义为:算法 + 数据结构,我觉得也很准确。面向过程的编程中算法是核心,数据处于从属地位,数据随算法而流动。所以采用面向过程的方式进行编程,一般在动手之前,都要编写一份流程图或是数据流图。

 --------------------------------------------------------

如果大家对本文有意见尽可争论,欢迎大家随时拍砖。我有着钢铁一样的心脏和城墙一样的脸皮,承受能力极强,所以无论是支持意见还是反对反对意见,我都会认真阅读,只要不是×××淫秽和反动言论,我尽量不删贴。如果碰到不能理解或者错误之处,请指出,我会进行验证和修改。由于个人能力和时间有限,也只能写到这样的水平了,大家谅解。有的朋友找我的qq号,我的资料里就有,加为好友后就可以看到,我的qq对任何人开放。

(未完待续)