一、可重入函數(shù)
1)什么是可重入性?
可重入(reentrant)函數(shù)可以由多于一個任務并發(fā)使用,而不必擔心數(shù)據(jù)錯誤。相反,
不可重入(non-reentrant)函數(shù)不能由超過一個任務所共享,除非能確保函數(shù)的互斥(或者使用信號量,或者在代碼的關鍵部分禁用中斷)。可重入
函數(shù)可以在任意時刻被中斷,稍后再繼續(xù)運行,不會丟失數(shù)據(jù)??芍厝牒瘮?shù)要么使用本地變量,要么在使用全局變量時保護自己的數(shù)據(jù)。
2)可重入函數(shù):
不為連續(xù)的調用持有靜態(tài)數(shù)據(jù)。
不返回指向靜態(tài)數(shù)據(jù)的指針;所有數(shù)據(jù)都由函數(shù)的調用者提供。
使用本地數(shù)據(jù),或者通過制作全局數(shù)據(jù)的本地拷貝來保護全局數(shù)據(jù)。
如果必須訪問全局變量,記住利用互斥信號量來保護全局變量。
絕不調用任何不可重入函數(shù)。
3)不可重入函數(shù):
函數(shù)中使用了靜態(tài)變量,無論是全局靜態(tài)變量還是局部靜態(tài)變量。
函數(shù)返回靜態(tài)變量。
函數(shù)中調用了不可重入函數(shù)。
函數(shù)體內使用了靜態(tài)的數(shù)據(jù)結構;
函數(shù)體內調用了malloc()或者free()函數(shù);
函數(shù)體內調用了其他標準I/O函數(shù)。
函數(shù)是singleton中的成員函數(shù)而且使用了不使用線程獨立存儲的成員變量 。
總的來說,如果一個函數(shù)在重入條件下使用了未受保護的共享的資源,那么它是不可重入的。
4)示例
在多線程條件下,函數(shù)應當是線程安全的,進一步,更強的條件是可重入的。可重入函數(shù)保證了在多線程條件下,函數(shù)的狀態(tài)不會出現(xiàn)錯誤。以下分別是一個不可重入和可重入函數(shù)的示例:
//c code
static int tmp;
void func1(int* x, int* y) {
tmp=*x;
*x=*y;
*y=tmp;
}
void func2(int* x, int* y) {
int tmp;
tmp=*x;
*x=*y;
*y=tmp;
}
func1是不可重入的,func2是可重入的。因為在多線程條件下,操作系統(tǒng)會在func1還沒有執(zhí)行完的情況下,切換到另一個線程中,那個線程可能再次調用func1,這樣狀態(tài)就錯了。
二、函數(shù)編寫規(guī)范
1 :對所調用函數(shù)的錯誤返回碼要仔細、全面地處理
2 :明確函數(shù)功能,精確(而不是近似)地實現(xiàn)函數(shù)設計
3 :編寫可重入函數(shù)時,應注意局部變量的使用(如編寫C/C++ 語言的可重入函數(shù)時,應使用auto 即缺省態(tài)局部變量或寄存器變量)
說明:編寫C/C++語言的可重入函數(shù)時,不應使用static局部變量,否則必須經過特殊處理,才能使函數(shù)具有可重入性。
4 :編寫可重入函數(shù)時,若使用全局變量,則應通過關中斷、信號量(即P 、V 操作)等手段對其加以保護
說明:若對所使用的全局變量不加以保護,則此函數(shù)就不具有可重入性,即當多個進程調用此函數(shù)時,很有可能使有關全局變量變?yōu)椴豢芍獱顟B(tài)。
示例:假設Exam是int型全局變量,函數(shù)Squre_Exam返回Exam平方值。那么如下函數(shù)不具有可重入性。
unsigned int example( int para )
{
unsigned int temp;
Exam = para; // (**)
temp = Square_Exam( );
return temp;
}
此
函數(shù)若被多個進程調用的話,其結果可能是未知的,因為當(**)語句剛執(zhí)行完后,另外一個使用本函數(shù)的進程可能正好被激活,那么當新激活的進程執(zhí)行到此函
數(shù)時,將使Exam賦與另一個不同的para值,所以當控制重新回到“temp = Square_Exam(
)”后,計算出的temp很可能不是預想中的結果。此函數(shù)應如下改進。
unsigned int example( int para )
{
unsigned int temp;
[申請信號量操作] // 若申請不到“信號量”,說明另外的進程正處于
Exam = para; // 給Exam賦值并計算其平方過程中(即正在使用此
temp = Square_Exam( ); // 信號),本進程必須等待其釋放信號后,才可繼
[釋放信號量操作] // 續(xù)執(zhí)行。若申請到信號,則可繼續(xù)執(zhí)行,但其
// 它進程必須等待本進程釋放信號量后,才能再使
// 用本信號。
return temp;
}
5 :在同一項目組應明確規(guī)定對接口函數(shù)參數(shù)的合法性檢查應由函數(shù)的調用者負責還是由接口函數(shù)本身負責,缺省是由函數(shù)調用者負責
說
明:對于模塊間接口函數(shù)的參數(shù)的合法性檢查這一問題,往往有兩個極端現(xiàn)象,即:要么是調用者和被調用者對參數(shù)均不作合法性檢查,結果就遺漏了合法性檢查這
一必要的處理過程,造成問題隱患;要么就是調用者和被調用者均對參數(shù)進行合法性檢查,這種情況雖不會造成問題,但產生了冗余代碼,降低了效率。
6 :防止將函數(shù)的參數(shù)作為工作變量
說明:將函數(shù)的參數(shù)作為工作變量,有可能錯誤地改變參數(shù)內容,所以很危險。對必須改變的參數(shù),最好先用局部變量代之,最后再將該局部變量的內容賦給該參數(shù)。
示例:如下函數(shù)的實現(xiàn)就不太好。
void sum_data( unsigned int num, int *data, int *sum )
{
unsigned int count;
*sum = 0;
for (count = 0; count < num; count++)
{
*sum += data[count]; // sum成了工作變量,不太好。
}
}
若改為如下,則更好些。
void sum_data( unsigned int num, int *data, int *sum )
{
unsigned int count ;
int sum_temp;
sum_temp = 0;
for (count = 0; count < num; count ++)
{
sum_temp += data[count];
}
*sum = sum_temp;
}
7 :函數(shù)的規(guī)模盡量限制在200 行以內
說明:不包括注釋和空格行。
8 :一個函數(shù)僅完成一件功能
9 :為簡單功能編寫函數(shù)
說明:雖然為僅用一兩行就可完成的功能去編函數(shù)好象沒有必要,但用函數(shù)可使功能明確化,增加程序可讀性,亦可方便維護、測試。
示例:如下語句的功能不很明顯。
value = ( a > b ) ? a : b ;
改為如下就很清晰了。
int max (int a, int b)
{
return ((a > b) ? a : b);
}
value = max (a, b);
或改為如下。
#define MAX (a, b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
value = MAX (a, b);
10:不要設計多用途面面俱到的函數(shù)
說明:多功能集于一身的函數(shù),很可能使函數(shù)的理解、測試、維護等變得困難。
11:函數(shù)的功能應該是可以預測的,也就是只要輸入數(shù)據(jù)相同就應產生同樣的輸出
說
明:帶有內部“存儲器”的函數(shù)的功能可能是不可預測的,因為它的輸出可能取決于內部存儲器(如某標記)的狀態(tài)。這樣的函數(shù)既不易于理解又不利于測試和維
護。在C/C++語言中,函數(shù)的static局部變量是函數(shù)的內部存儲器,有可能使函數(shù)的功能不可預測,然而,當某函數(shù)的返回值為指針類型時,則必須是
STATIC的局部變量的地址作為返回值,若為AUTO類,則返回為錯針。
示例:如下函數(shù),其返回值(即功能)是不可預測的。
unsigned int integer_sum( unsigned int base )
{
unsigned int index;
static unsigned int sum = 0; // 注意,是static類型的。
// 若改為auto類型,則函數(shù)即變?yōu)榭深A測。
for (index = 1; index <= base; index++)
{
sum += index;
}
return sum;
}
12 :盡量不要編寫依賴于其他函數(shù)內部實現(xiàn)的函數(shù)
說明:此條為函數(shù)獨立性的基本要求。由于目前大部分高級語言都是結構化的,所以通過具體語言的語法要求與編譯器功能,基本就可以防止這種情況發(fā)生。但在匯編語言中,由于其靈活性,很可能使函數(shù)出現(xiàn)這種情況。
示例:如下是在DOS下TASM的匯編程序例子。過程Print_Msg的實現(xiàn)依賴于Input_Msg的具體實現(xiàn),這種程序是非結構化的,難以維護、修改。
... // 程序代碼
proc Print_Msg // 過程(函數(shù))Print_Msg
... // 程序代碼
jmp LABEL
... // 程序代碼
endp
proc Input_Msg // 過程(函數(shù))Input_Msg
... // 程序代碼
LABEL:
... // 程序代碼
endp
13 :避免設計多參數(shù)函數(shù),不使用的參數(shù)從接口中去掉
說明:目的減少函數(shù)間接口的復雜度。
14 :非調度函數(shù)應減少或防止控制參數(shù),盡量只使用數(shù)據(jù)參數(shù)
說
明:本建議目的是防止函數(shù)間的控制耦合。調度函數(shù)是指根據(jù)輸入的消息類型或控制命令,來啟動相應的功能實體(即函數(shù)或過程),而本身并不完成具體功能???
制參數(shù)是指改變函數(shù)功能行為的參數(shù),即函數(shù)要根據(jù)此參數(shù)來決定具體怎樣工作。非調度函數(shù)的控制參數(shù)增加了函數(shù)間的控制耦合,很可能使函數(shù)間的耦合度增大,
并使函數(shù)的功能不唯一。
示例:如下函數(shù)構造不太合理。
int add_sub( int a, int b, unsigned char add_sub_flg )
{
if (add_sub_flg == INTEGER_ADD)
{
return (a + b);
}
else
{
return (a b);
}
}
不如分為如下兩個函數(shù)清晰。
int add( int a, int b )
{
return (a + b);
}
int sub( int a, int b )
{
return (a b);
}
15 :檢查函數(shù)所有參數(shù)輸入的有效性
16 :檢查函數(shù)所有非參數(shù)輸入的有效性,如數(shù)據(jù)文件、公共變量等
說明:函數(shù)的輸入主要有兩種:一種是參數(shù)輸入;另一種是全局變量、數(shù)據(jù)文件的輸入,即非參數(shù)輸入。函數(shù)在使用輸入之前,應進行必要的檢查。
17 :函數(shù)名應準確描述函數(shù)的功能
18 :使用動賓詞組為執(zhí)行某操作的函數(shù)命名。如果是OOP 方法,可以只有動詞(名詞是對象本身)
示例:參照如下方式命名函數(shù)。
void print_record( unsigned int rec_ind ) ;
int input_record( void ) ;
unsigned char get_current_color( void ) ;
19 :避免使用無意義或含義不清的動詞為函數(shù)命名
說明:避免用含義不清的動詞如process、handle等為函數(shù)命名,因為這些動詞并沒有說明要具體做什么。
20 :函數(shù)的返回值要清楚、明了,讓使用者不容易忽視錯誤情況
說明:函數(shù)的每種出錯返回值的意義要清晰、明了、準確,防止使用者誤用、理解錯誤或忽視錯誤返回碼。
21 :除非必要,最好不要把與函數(shù)返回值類型不同的變量,以編譯系統(tǒng)默認的轉換方式或強制的轉換方式作為返回值返回
22 :讓函數(shù)在調用點顯得易懂、容易理解
23 :在調用函數(shù)填寫參數(shù)時,應盡量減少沒有必要的默認數(shù)據(jù)類型轉換或強制數(shù)據(jù)類型轉換
說明:因為數(shù)據(jù)類型轉換或多或少存在危險。
24 :避免函數(shù)中不必要語句,防止程序中的垃圾代碼
說明:程序中的垃圾代碼不僅占用額外的空間,而且還常常影響程序的功能與性能,很可能給程序的測試、維護等造成不必要的麻煩。
25 :防止把沒有關聯(lián)的語句放到一個函數(shù)中
說
明:防止函數(shù)或過程內出現(xiàn)隨機內聚。隨機內聚是指將沒有關聯(lián)或關聯(lián)很弱的語句放到同一個函數(shù)或過程中。隨機內聚給函數(shù)或過程的維護、測試及以后的升級等造
成了不便,同時也使函數(shù)或過程的功能不明確。使用隨機內聚函數(shù),常常容易出現(xiàn)在一種應用場合需要改進此函數(shù),而另一種應用場合又不允許這種改進,從而陷入
困境。
在編程時,經常遇到在不同函數(shù)中使用相同的代碼,許多開發(fā)人員都愿把這些代碼提出來,并構成一個新函數(shù)。若這些代碼關聯(lián)較大并且是完成一個功能的,那么這種構造是合理的,否則這種構造將產生隨機內聚的函數(shù)。
示例:如下函數(shù)就是一種隨機內聚。
void Init_Var( void )
{
Rect.length = 0;
Rect.width = 0; /* 初始化矩形的長與寬 */
Point.x = 10;
Point.y = 10; /* 初始化“點”的坐標 */
}
矩形的長、寬與點的坐標基本沒有任何關系,故以上函數(shù)是隨機內聚。
應如下分為兩個函數(shù):
void Init_Rect( void )
{
Rect.length = 0;
Rect.width = 0; /* 初始化矩形的長與寬 */
}
void Init_Point( void )
{
Point.x = 10;
Point.y = 10; /* 初始化“點”的坐標 */
}
26:如果多段代碼重復做同一件事情,那么在函數(shù)的劃分上可能存在問題
說明:若此段代碼各語句之間有實質性關聯(lián)并且是完成同一件功能的,那么可考慮把此段代碼構造成一個新的函數(shù)。
27:功能不明確較小的函數(shù),特別是僅有一個上級函數(shù)調用它時,應考慮把它合并到上級函數(shù)中,而不必單獨存在
說明:模塊中函數(shù)劃分的過多,一般會使函數(shù)間的接口變得復雜。所以過小的函數(shù),特別是扇入很低的或功能不明確的函數(shù),不值得單獨存在。
28 :設計高扇入、合理扇出(小于7 )的函數(shù)
說明:扇出是指一個函數(shù)直接調用(控制)其它函數(shù)的數(shù)目,而扇入是指有多少上級函數(shù)調用它。
扇
出過大,表明函數(shù)過分復雜,需要控制和協(xié)調過多的下級函數(shù);而扇出過小,如總是1,表明函數(shù)的調用層次可能過多,這樣不利程序閱讀和函數(shù)結構的分析,并且
程序運行時會對系統(tǒng)資源如堆??臻g等造成壓力。函數(shù)較合理的扇出(調度函數(shù)除外)通常是3-5。扇出太大,一般是由于缺乏中間層次,可適當增加中間層次的
函數(shù)。扇出太小,可把下級函數(shù)進一步分解多個函數(shù),或合并到上級函數(shù)中。當然分解或合并函數(shù)時,不能改變要實現(xiàn)的功能,也不能違背函數(shù)間的獨立性。
扇入越大,表明使用此函數(shù)的上級函數(shù)越多,這樣的函數(shù)使用效率高,但不能違背函數(shù)間的獨立性而單純地追求高扇入。公共模塊中的函數(shù)及底層函數(shù)應該有較高的扇入。
較良好的軟件結構通常是頂層函數(shù)的扇出較高,中層函數(shù)的扇出較少,而底層函數(shù)則扇入到公共模塊中。
29 :減少函數(shù)本身或函數(shù)間的遞歸調用
說明:遞歸調用特別是函數(shù)間的遞歸調用(如A->B->C->A),影響程序的可理解性;遞歸調用一般都占用較多的系統(tǒng)資源(如棧空間);遞歸調用對程序的測試有一定影響。故除非為某些算法或功能的實現(xiàn)方便,應減少沒必要的遞歸調用。
30 :仔細分析模塊的功能及性能需求,并進一步細分,同時若有必要畫出有關數(shù)據(jù)流圖,據(jù)此來進行模塊的函數(shù)劃分與組織
說明:函數(shù)的劃分與組織是模塊的實現(xiàn)過程中很關鍵的步驟,如何劃分出合理的函數(shù)結構,關系到模塊的最終效率和可維護性、可測性等。根據(jù)模塊的功能圖或/及數(shù)據(jù)流圖映射出函數(shù)結構是常用方法之一。
31 :改進模塊中函數(shù)的結構,降低函數(shù)間的耦合度,并提高函數(shù)的獨立性以及代碼可讀性、效率和可維護性
優(yōu)化函數(shù)結構時,要遵守以下原則:
(1)不能影響模塊功能的實現(xiàn)。
(2)仔細考查模塊或函數(shù)出錯處理及模塊的性能要求并進行完善。
(3)通過分解或合并函數(shù)來改進軟件結構。
(4)考查函數(shù)的規(guī)模,過大的要進行分解。
(5)降低函數(shù)間接口的復雜度。
(6)不同層次的函數(shù)調用要有較合理的扇入、扇出。
(7)函數(shù)功能應可預測。
(8)提高函數(shù)內聚。(單一功能的函數(shù)內聚最高)
說明:對初步劃分后的函數(shù)結構應進行改進、優(yōu)化,使之更為合理。
32 :在多任務操作系統(tǒng)的環(huán)境下編程,要注意函數(shù)可重入性的構造
說
明:可重入性是指函數(shù)可以被多個任務進程調用。在多任務操作系統(tǒng)中,函數(shù)是否具有可重入性是非常重要的,因為這是多個進程可以共用此函數(shù)的必要條件。另
外,編譯器是否提供可重入函數(shù)庫,與它所服務的操作系統(tǒng)有關,只有操作系統(tǒng)是多任務時,編譯器才有可能提供可重入函數(shù)庫。如DOS下BC和MSC等就不具
備可重入函數(shù)庫,因為DOS是單用戶單任務操作系統(tǒng)。
33 :避免使用BOOL 參數(shù)
說明:原因有二,其一是BOOL參數(shù)值無意義,TURE/FALSE的含義是非常模糊的,在調用時很難知道該參數(shù)到底傳達的是什么意思;其二是BOOL參數(shù)值不利于擴充。還有NULL也是一個無意義的單詞。
34 : 對于提供了返回值的函數(shù),在引用時最好使用其返回值
35 :當一個過程(函數(shù))中對較長變量(一般是結構的成員)有較多引用時,可以用一個意義相當?shù)暮甏?
說明:這樣可以增加編程效率和程序的可讀性。
示例:在某過程中較多引用TheReceiveBuffer[FirstSocket].byDataPtr,
則可以通過以下宏定義來代替:
# define pSOCKDATA TheReceiveBuffer[FirstScoket].byDataPtr
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