如何写模块化的代码？
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2020-12-26 12:12
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ID：技术让梦想更伟大
作者：李肖遥
随着我们工程化经验的增加，不知不觉的我们就会关心到这个问题，模块化，模块设计就显现出来，那到底什么是模块化呢？
这不叫模块化
我相信在很多时候，我们刚开始从零开始接手一个项目的时候，编码之前总想着要实现什么的功能需要的模块，然后要程序模块化，这种思想是值得认同的，但往往我们并没有做到真正的模块化。
例如在一个需要很多外设接口，一般需要硬件初始化，相关配置，中断服务程序，输入输出，逻辑处理等功能，我们的做法可能就是把代码分布到多个文件和目录里面，然后把这些目录或者文件取名xxxModule。
甚至把这些目录分放在不同的仓库目录里面，结果随着编码的增加，发现好多小功能都重复了，或者本可以写在一起的函数并没有放在一起，导致我们的代码思想不是很流畅，这样做会误导我们，甚至整个项目实现的思路。
究其原因这是因为我们其实并不理解什么叫做模块，而仅仅是肤浅的把代码切割开来，分放在不同的位置，虽然这确实达到了部分模块化的目的，但是也会制造一些不必要的麻烦。
什么是真正的模块化？
真正的模块化，并不是简单文本意义上的，而是与逻辑相关的有逻辑意义的。一个模块应该像一个集成电路芯片，我们能见到能使用的都很清晰，它定义了良好的输入和输出。
模块是可能分开地被编写的单位。这使他们可再用和允许广泛人员同时协作、编写及研究不同的模块。
实际上，编程语言已经为我们提供了一种很好的模块化方法，它的名字叫做函数。每一个函数都有明确的输入（参数）和输出（返回值），同一个文件里可以包含多个函数，所以你其实根本不需要把代码分开在多个文件或者目录里面，同样可以完成代码的模块化。
按照函数这个原则，我可以把代码全都写在同一个文件里，却仍然是非常模块化的代码，是不是觉得与之前的想法不一样？
是的，软件编程模块是一套一致而互相有紧密关联的软件组织，每个模块完成一个特定的子功能，所有的模块按某种方法组装起来，成为一个整体，完成整个系统所要求的功能，这就是真正的模块化。
怎么模块化？
我们知道了模块化的原则与道理之后，就可以按照这个思路去开发项目了，想要达到很好的模块化，你需要做到以下几点。我们从实现角度来说。
避免写太长的函数
一眼望去，如果一个函数的代码你电脑一页都看不完，那肯定是冗长了或者不符合模块化编程了。不需要滚屏就可以看得到全部的函数内容，那对我们的理解也有帮助。
一般来说一个函数最好不要超过40行代码(当然这个不是死规定，只是一个经验建议而已)，如果写的函数太大了，就应该把它拆分成几个更小的函数。
也许你会说到，这很难办到，逻辑很多或者很多判断条件的时候，40行往往不够吧，那么其实我们也需要考虑到函数里面一些复杂的部分，是不是可以提取出来，单独写一个小函数，再从原来的函数里面调用。
另外函数层级也不要太多，比如一个函数长成这样：
1void function(void* para)
2{
3 if (getOS().equals("MacOS")) {
4 a();
5 if(getOS().equals("AndroidOS")){
6 b();
7 if(getOS().equals("flymeOS")){
8 c();
9 }
10 }
11 }
12}
我们看到这个函数由于很多的判断，函数层级已经超过4层了，这其实对我们的理解很不利，另一方面，一些逻辑变化也会导致我们的更改很麻烦，费脑子。
每个函数只做一件简单的事情
有些人喜欢写一些通用函数，一般我都放在publicModule里面，既可以实现这个工又可以实现那个功能，它的内部依据某些变量或者是某些条件，来选择这个函数所要实现的小功能。
比如，写出这样的函数：
1void function() {
2 if (getOS().equals("MacOS")) {
3 a();
4 } else {
5 b();
6 }
7
8 c();
9
10 if (getOS().equals("MacOS")) {
11 d();
12 } else {
13 e();
14 }
15}
这个函数，是想表达根据系统是否为MacOS，从而来做不同的事情。从这个函数可以很容易的看出，其实只有函数c()是两种系统共有的，而其它的函数a(), b(), d(), e()都属于不同的分支。
但是这种复用的写法其实是很不利的。如果一个函数可能实现2个功能，并且它们之间共同点少于它们的不同点，那我们最好就写两个不同的函数，否则这个函数的逻辑就不会很清晰，容易出现错误。
不要害怕，函数简单点不丢人，我们不需要炫技。
好了，根据上面的说法，这个函数可以改写成两个函数：
1void funMacOS() {
2 a();
3 c();
4 d();
5}
和
1void funOther() {
2 b();
3 c();
4 e();
5}
如果我们发现两件事情大部分内容相同，只有少数不同，也就是说共同点大于它们的不同点，那就更简单了，我们可以把相同的部分提取出去，做成一个辅助函数。
比如，如果有个函数是这样：
1void function() {
2
3 a();
4 b()
5 c();
6
7 if (getOS().equals("MacOS")) {
8 d();
9 } else {
10 e();
11 }
12}
其中函数a()，b()，c()都是一样的，只有函数d()、e()根据系统有所不同。那么你可以把函数a()，b()，c()提取出去，代码如下：
1void preFun() {
2 a();
3 b()
4 c();
5}
然后分别写两个函数：
1void funMacOS() {
2 preFun();
3 d();
4}
和
1void funOther() {
2 preFun();
3 e();
4}
这样更改之后，是不是清晰了很多，我们既共享了代码，避免冗余，又做到了每个函数只做一件简单的事情。这样的代码，逻辑就更加清晰了。
工具函数
是的，我再说一遍，每个函数只做一件简单的事情。但是有些时候在我们的工程代码中，我们可能会发现其实里面有很多的重复。
所以一些常用的代码，不管它有多短或者多么的简单，都可以提取出去做成函数，例如有些帮助函数也许就只有2行，但是我们把它封装成一个函数的话，就能大大简化主要函数里面的逻辑。
也许你可能会说，这些函数调用会增加代码开销，但随着硬件发展以及技术变革，这已经是一种过时的观念了。
现代的很多编译器都能自动的把小的函数内联（inline）到调用它的地方，所以根本不会产生函数调用，也就不会产生任何多余的开销。
那么我可以使用宏来代替工具函数？一行代码搞定了，比如
1#define FillAndSendTxOptions( TRANSSEQ, ADDR, ID, LEN, TxO ) { \
2afStatus_t stat; \
3ZDP_TxOptions = (TxO); \
4stat = fillAndSend( (TRANSSEQ), (ADDR), (ID), (LEN) ); \
5ZDP_TxOptions = AF_TX_OPTIONS_NONE; \
6return stat; \
7}
同样，这也许也过时了，我不想让宏（macro）来背这个锅，在早期的C语言编译器里，只有宏是静态内联的，所以使用宏是为了达到内联的目的。
然而能否内联，其实并不是宏与函数的根本区别，这里我不细说了，只要记住：应该尽量避免使用宏。如果想了解可以参考避免这7个误区，才能让【宏】削铁如泥
为了内联而使用宏，其实是滥用了宏，这会引起各种各样的麻烦，比如使程序难以理解，难以调试，容易出错等等。
尽量使用局部变量和参数
我们应该尽量避免使用全局变量和类成员（class member）来传递信息，举个例子：
1class A {
2 String x;
3
4 void findX() {
5 ...
6 x = ...;
7 }
8
9 void fun() {
10 findX();
11 ...
12 print(x);
13 }
14}
首先，使用函数findX()，把一个值写入成员x。然后，调用x的值。这样，x就变成了findX和print之间的数据通道。
由于x属于class A，这样程序就失去了模块化的结构，与我们所说的模块化意义不符了。两个函数依赖于成员x，就不再有明确的输入和输出，而是依赖全局的数据。
函数findX和fun不再能够离开class A而存在，具有依赖性，并且由于类成员还有可能被其他代码改变，这样就会导致代码变得复杂难以理解，函数的正确性也难以保证。
如果使用局部变量和参数来传递信息，那么这两个函数就不需要依赖于某一个class，不易出错，代码如下：
1String findX() {
2 ...
3 x = ...;
4 return x;
5 }
6 void foo() {
7 String x = findX();
8 print(x);
9 }
总结
模块化是指解决一个复杂问题时，自顶向下，逐层把系统划分成若干模块的过程，深入理解模块化，什么是真正的模块化，那么我们才能够事半功倍。
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