C语言的模块化设计和面向对象编程

C语言的模块化设计和面向对象编程

C语言的模块化设计和面向对象编程

分类： C面向对象/C++/Java2011-03-02 21:04 108人阅读 评论(0) 收藏 举报

来自网易杭州研发技术总监“云风”BLOG的几篇面向对象设计的文章

C 语言对模块化支持的欠缺

继续昨天的话题。随便列些以后成书可能会写的东西。既然书的主题是：怎样构建一个（稍具规模的）软件。且我选择用 C 为实现工具来做这件事情。就不得不谈语言还没有提供给我们的东西。

模块化是最高原则之一（在 《Unix 编程艺术》一书中， Unix 哲学第一条即：模块原则），我们就当考虑如何简洁明快的使用 C 语言实现模块化。

除开 C/C++ ，在其它现在流行的开发语言中，缺少标准化的模块管理机制是很难想象的。但这也是 C 语言本身的设计哲学决定的：把尽可能多的可能性留给程序员。根据实际的系统，实际的需要去定制自己需要的东西。

对于巨型的系统（比如 Windows 这样的操作系统），一般会考虑使用一种二进制级的模块化方案。由模块自己提供元信息，或是使用统一的管理方案（比如注册表）。稍小一点的系统（我们通常开发接触到的），则会考虑轻量一些的源码级方案。

首先要考虑的往往是模块的依赖关系和初始化过程。

依赖关系可以放由链接器或加载器来解决。尤其在使用 C 语言时，简单的静态库或动态库，都不太会引起大的麻烦。

C++ 则不然，C++ 的某些特性（比如模板类静态成员的构造）必须对早期只供 C 语言使用的链接器做一些增强。即使是精心编写的 C++ 库，也有可能出现一些意外的 bug 。这些 bug 往往需要对编译，链接，加载过程很深刻的理解，才能查出来。注：我并不想以此来反对使用 C++ 做开发。

我们需要着重管理的，是模块的初始化过程。

对于打包在一起的一个库（例如 glibc ，或是 msvcrt ），会在加载时有初始化入口，以及卸载时有结束代码。我想说的不是这个，而是我们自己内部拆分的更小的模块的相互依赖关系。

谁先初始化，谁后初始化，这是一个问题。

在 C++ 的语言级解决方案中，使用的是单件模块。要么由链接器决定以怎样的次序来生成初始化代码，这，通常会因为依赖关系和实际构造次序不同而导致 bug （注：我在某几本 C++ 书中都见过，待核实。自己好久不写 C++ 也没有实际的错误例子）；要么使用惰性初始化方案。这个惰性初始化也不是万能的，并且有些额外的开销。（多线程环境中尤其需要注意）

我使用 C 语言做初期设计的时候，采用的是一种足够简单的方法。就是，以编码规范来规定，每个模块必须存在一个初始化函数，有规范的名字。比如 foo 模块的初始化入口叫 int foo_init()

规定：凡使用特定模块，必须调用模块初始化函数。

为了避免模块重复初始化，初始化函数并不直接调用，而是间接的。类似这样： mod_using(foo_init);

mod_using 负责调用初始化函数，并保证不重复调用，也可以检查循环依赖。

在这里，我们还约定了初始化成功于否的返回值。（在我们的系统中，返回 0 表示正确，1 表示失败）然后定义了一个宏来做这个使用。

#define USING(m) if (mod_using(m##_init,#m)) { return 1; }