软件实现与测试

1.1.1. 软件心理学的观点

软件心理学 研究的任务是：

• 关注人们对软件所关心的某些方面，如
  • 使用方便
  • 简明易学
  • 可靠性
  • 减少故障发生率
  • 使用户更加满意
  • ……

心理学的观点下影响程序员心理的语言特性包含的几方面

• 一致性 ：它表示一种语言所使用符号的 兼容程度 ，以及 允许随意规定限制、允许对语法或语义破例的程度 。
• 二义性 ：虽然语言的 编译程序 总是以一种机械的规则来解释语句，但 读者 则可能用不同的方式来理解语句。
• 简洁性 ：表示为了用该语言编写程序 必须记忆 的关于代码的 信息量 。在语言的属性中， 简洁性的标志 是：
  • 语言支持 BLOCK 构造和 结构化程序 的 能力强 ；
  • 可使用的 保留字 和 缩写字 的 种类少 ；
  • 数据类型 的 种类少 ，提供 缺省说明 ；
  • 算术运算符 和 逻辑运算符 的 种类少 。
• 局部性 ：程序设计语言的 综合特性 。
• 传统性 ：人们学习一种新的程序设计语言的能力受到 传统的影响 。

1.1.2. 软件工程的观点

软件工程的观点 下程序设计语言的特性应着重考虑 软件开发项目的需要 。

工程上对程序编码的性能要求

• 详细设计 应能 直接容易地 翻译成 代码程序
• 源程序 应具有 可移植性
  • 对源程序 不做修改 或 少做修改 就可以实现 处理器上的移植 或 编译程序上的移植 ；
  • 即使程序的 运行环境改变 （例如，改用一个新版本的操作系统），也 不用修改源程序 ；
  • 源程序的许多模块可以 不做修改 或 少做修改 就能 集成为功能性的各种软件包 ，以 适应不同的需要 。
• 编译程序 应具有 较高的效率
• 尽可能应用 代码生成的自动工具
• 可维护性
  • 源程序的 可读性
  • 语言自身的 文档化特性

1.2.1. 4GL的优缺点

4GL的优点

• 由于面向问题、非过程化程度高，可以成数量级地提高软件生产率，缩短软件开发周期；
• 以数据库管理系统所提供的功能为核心，进一步构造了开发高层软件系统的开发环境；
• 提供了功能强大的非过程化问题定义手段。

4GL的缺点

• 4GL在 整体能力 上与3GL具有 一定的差距
  • 由 语言抽象级别提高 导致的
  • 许多4GL 只面向专项应用
• 由于4GL的 抽象级别较高 ，因此系统运行的 开销大 、 效率低 。
• 由于 缺乏统一的工业标准 ，因此4GL产品 种类繁多 ， 用户界面差异很大 。
• 目前4GL主要面向 基于数据库应用的领域 ，不宜于 科学计算 、 实时系统 和 系统软件开发 。

1.2.2. 4GL的分类

按照功能将4GL划分的几个类别

• 查询语言和报表生成器
  • 查询语言 是 数据库管理系统 的主要工具，它提供 用户对数据库进行查询 的功能。
  • 报表生成器 是为用户提供的 自动产生报表 的重要工具，它提供 非过程化的描述手段 ， 让用户很方便地 根据数据库中的数据生成报表 。
• 图形语言 ： 数据流图 、 模块结构图 、 程序流程图 。
• 应用生成器
  • 交互式应用生成器 ：允许用户以可见的交互方式在终端上创建文件、报表等。
  • 编程式应用生成器 ：为建造复杂系统的专业程序人员而设计。
• 形式化规格说明语言 ：解决了自然语言的 歧义性 、 不精确性 等问题，是 软件自动化的基础 。

选择编程语言时需考虑的几个方面

• 应用领域
  • 科学与工程计算机领域 ： FORTRAN 、 C 、 C++
  • 商业数据处理领域 ： COBOL 、 Java 、 SQL
  • 系统程序设计和实时应用领域 ： 汇编语言 或一些新的派生语言，如 Ada 、 C++
  • 人工智能领域以及问题求解、组合应用领域 ： Lisp 、 Prolog 、 PHP 、 Python
• 系统用户的要求
• 编程语言自身的功能
• 编码和维护成本及开发环境
• 编程人员的技能
• 软件可移植性

2.1.1. 标识符的命名

标识符包括

• 模块名 、 变量名 、 常量名 、 标号名 、 子程序名 、 数据区名 、 缓冲区 等。

命名时应考虑

• 名字应能 反映它所代表的实际东西 ，使其能够 见名知意 ，有助于对程序功能的理解
• 应当选择 精炼的 、 意义明确的 名字，才能简化程序语句，改善对程序功能的理解
• 可使用 缩写名字 ，但需注意 缩写规则要一致 ，并且要给每个名字加 注释
• 在一个程序中， 一个变量 只应用于 一种用途

2.1.2. 程序的注释

序言性注释

• 通常置于每个程序模块的 开头部分 ，它应当给出程序的 整体说明 ，
• 对于理解程序本身具有 引导作用 。
• 有关项目包括
  • 程序（模块）标题
  • 有关本模块 功能和目的的说明
  • 主要算法
  • 接口说明 ，包括调用形式、参数描述、子程序清单
  • 有关程序描述 ，包括重要的变量及其用途、约束或限制条件，以及其他有关信息
  • 模块位置 ，说明在哪一个源文件中，或隶属于哪一个软件包
  • 开发简历 ，包括模块设计者、复审者、复审日期、修改日期及有关说明等

功能性注释

• 嵌在 源程序体中 ，用以描述 其后的语句或程序段 ， 也就是解释下面要 做什么 ，或是执行了下面的语句会怎么样；
• 用于描述 一段程序 ，而不是每一个语句；
• 用 缩进和空行 ，使程序与注释容易区别；
• 要注意 注释要正确 。

如下面的注释行仅仅重复了后面的语句， 对于理解它的工作没有太大作用。

/* Add amount to total */
total = amount + total;

如果注明把 月销售额 计入 年度总额 ，可方便读者理解语句意图。

/* Add monthly sales to annual total */
total = amount + total;

2.1.3. 视觉组织：空格、空行和移行

• 空格 ：恰当地利用空格，可突出 运算的优先性 ， 避免发生运算错误 。
• 空行 ： 自然的程序段之间可用空行隔开 。
• 移行 ：也叫做 向右缩格 ，对于 选择语句 和 循环语句 ，把其中的程序段语句 向右做阶梯式移行 。

// test.c
#include <stdio.h>

void main() {
  float n, s = 0, t = 1;

  for (n = 1; n <= 20; n++) {
    t *= n;
    s += t;
  }

  printf("1! + 2! + 3! + ... + 20! = %e\n", s);
}