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为什么要用函数

为什么要用函数

作者: going_hlf | 来源:发表于2016-11-27 22:47 被阅读537次
函数

将一段经常需要使用的代码封装起来,在需要使用时可以直接调用,这就是程序中的函数。这是在百度上搜到的一个定义,也是程序中函数存在的最基本的理由。

随着代码规模的不断增大,我们需要不断地封装提取函数,这是为了代码的层次更加清晰。否则的话,一个拥有十万行代码的函数,对于读者来讲,将是一场灾难。随着现代编程理念的兴起,大家对于函数提取的关注度也到达了空前的高度,没有人会写出一个具有几千行代码的函数,因为,大家都知道这是典型的烂代码。别的不说,为了不让别人耻笑我们的编码水平,我们也不会允许这样的情况发生。因此,会提取函数,多用函数,多用短小函数,逐渐成了一个编程高手的特征,程序员也在超这个方向努力。可是,函数短小,多提取函数一定就是编程高手吗?我们真的“会”提取函数吗?

让我们来看几个例子:

例1:对全局变量进行封装

switch.c

int switch = 0; // 某个开关,0:表示关,1:表示开

int getSwitch()
{
    return switch;
}

file.c

void foo()
{
    if(1 == getSwitch()) //如果开关打开
    {
        //do something
    }
}

上面的用法有两个问题,第一,封装函数本身没有起到任何作用,因为获取出来一个全局变量进行操作,跟直接对全局变量进行操作没有区别,也就是说,用函数来获取全局变量,没有体现实质性的好处。第二,为什么用注释,因为单靠代码没有办法自注释地说明if(1 == getSwitch())代表什么意思,是开还是关?所以需要用注释来补充说明。

这是一种典型的为了用函数而用函数的做法。一旦这个函数处于系统的一个咽喉要道,并且无法inline的话,该函数的调用开销可能成为系统性能瓶颈。弄巧成拙,得不偿失。

其实干干脆脆这样用,就很好。在程序表达力方面,没有任何削弱。

void foo()
{
    if(1 == switch) //如果开关打开
    {
        //do something
    }
}

如果有更高一点的追求,想要用函数进一步增强表达力,可以这样:
switch.c

bool isSwitchOn()
{
    return (1 == switch);
}

file.c

void foo()
{
    if(isSwitchOn())
    {
        //do something
    }
}

这样的函数封装才是有意义的,函数起码表达了一种语意,语意表达出来了,注释也就自然没有必要了。所以,当要加注释的时候,就需要问问自己,这个函数设计的是否到位。

例2 用类对数据进行封装

尤其对于面向对象入门不久的程序员,看到什么都想要用类。例如下面这样:

struct
{
    string name;
    int age;
}Person;

void foo(Person person)
{
    // 如果年龄大于60岁,把姓名打印出来
    if(person.age > 60)
    {
        printf("name = %s\n", person.name.c_str());
    }
}

有些人看着不爽,马上把它变成面向对象:

struct
{
    void setName(string name)
    {
        this.name = name;
    }

    void setAge(int age)
    {
        this.age = age;
    }

    string& getName()
    {
        return name;
    }

    int getAge()
    {
        return age;
    }

private:
    string name;
    int age;
}Person;

void foo(Person person)
{
    // 如果年龄大于60岁,把姓名打印出来
    if(person.getAge() > 60)
    {
        printf("name = %s\n", person.getName().c_str());
    }
}

上面这种所谓的面向对象,又是一种典型的为了面向对象而面向对象的做法,因为没有看到面向对象带来的任何好处。封装成类,把数据成员private起来,但是却对外提供了所有数据成员的get方法和set方法。这样等于把所有数据都暴露无遗。相反带来了两个问题,一是例1中可能存在的性能问题,二是代码行数明显比原来多出很多。相比之下,不用类封装直接操作数据显得更简洁直接。

面向对象表达的一定是一个完整概念,它所对外提供的接口,一定是它自己的逻辑属性。这样才更具表达力。上面的例子可以这样使用面向对象:

struct
{
    Person(string name, int age) : name(name), age(age)
    {}

    void printNameWhoseAgeMoreThan60()
    {
        if(age > 60)
        {
            printf("name = %s\n", name.c_str());
        }
    }

private:
    string name;
    int age;
}Person;

void foo(Person person)
{
    person.printNameWhoseAgeMoreThan60();
}

重构完之后,表达力大大增强,自然而然的,注释也不需要了。这其实也是一种常见的重构手法,Martin Fowler的《重构》一书中叫做move method。当你发现者一个对象A,把对象B所有的数据都一一取出,然后进行逻辑操作时,其实这个逻辑操作应该归属于对象B,把这个逻辑运算操作提取成一个方法,置于对象B中,就完成了一次move method操作。这样对象B就可以把自己的数据真正私有化起来,只对外提供一个逻辑运算的接口。同时也遵循了迪米特法则(最少知识原则),即一个对象对其它对象应该有尽可能少的了解,关于设计原则,展开来讲内容很多,这里暂且打住。

我们所维护的代码中有很多这样的代码,有兴趣可以尝试一下,一小步一小步把代码重构的更简洁漂亮,是一件很有意思的事情,这样才可以让编码这件事情少几分枯燥。这是重构的范畴,在此按下不表。

函数用于逻辑分层

最后再说一下函数一个很重要的作用,用于逻辑分层。
还是用例子来说话:

void foo()
{
    wearPants();

    if(cold)
    {
        wearSweater();
    }
    else
    {
        wearTshirt();
    }

    brushTeeth();

    washFace();
}

上面这个函数的作用是,一个人起床后干的几件事情。穿衣,刷牙,洗脸。大家有没有发现一个问题,穿衣的细节和刷牙、洗脸本身不属于同一逻辑层次。

重构成如下形式:

void dress()
{
    wearPants();

    if(cold)
    {
        wearSweater();
    }
    else
    {
        wearTshirt();
    }
}

void foo()
{
    dress();

    brushTeeth();

    washFace();
}

重构后的代码清爽了很多,进入foo,看到三件事情:穿衣,刷牙,洗脸,很符合人的逻辑思维习惯。有些读者不想关心你是先穿裤子,还是先穿上衣,冷了穿什么,热了穿什么(那他们只需要知道有dress这个函数就行,dress函数如何实现不关心)。只有感兴趣的人才会去关注具体穿衣服的细节(进入dress的具体实现)。但是重构前的那种写法,导致读者没得选择,不得不把细节全部过一遍。

只有函数分层合理了,我们才能分离关注点,我们所谈的代码可读性才能真正得以实现。同时代码的可维护性也提升了,进入到某个小函数内部,更容易把握它的全局逻辑,更容易让我们集中精力去思考我们关注的逻辑。如果所有逻辑都在一个大函数中,可以试想一下会是何种混乱局面,这种情况下往往很容易被其它东西干扰,导致错误百出。

summary

所以,用好函数,是一件很值得去思考的事情。函数的使用方式可以多种多样,但是个人觉得一个原则很有用:那就是要考虑自己做函数提取和封装的目的什么,我们这么做之后有没有到达预期效果,有没有体现什么好处。这也是文章一开始的图片想表达的思想。

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