程序設(shè)計(jì)實(shí)踐w線程模塊化時(shí)間函數(shù)和設(shè)計(jì)問(wèn)題

1、模塊化設(shè)計(jì)問(wèn)題1提綱1. 使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)2. 模塊化和工程3. 概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)4. 時(shí)間控制函數(shù)5. 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題21.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)問(wèn)題的引出：以電梯控制系統(tǒng)為例目前能想到的程序主體結(jié)構(gòu) main() while (1) state_trans(); /計(jì)算此刻電梯的狀態(tài) print_message(); /輸出電梯此刻的狀態(tài),包括動(dòng)畫(huà) get_input(); /接收當(dāng)前時(shí)刻的新輸入（包括新目 標(biāo)和新呼叫） control(); /*根據(jù)控制策略確定下一目標(biāo)樓層， 在state_trans()中要用到 */ time_count(); /時(shí)間片推進(jìn)一個(gè) 思考：上述結(jié)構(gòu)不合理

2、之處？ 31.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)上述結(jié)構(gòu)不合理之處:計(jì)算和輸出電梯狀態(tài)與接收服務(wù)請(qǐng)求是串行的，與現(xiàn)實(shí)中的電梯運(yùn)行不符！程序結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：從上述代碼中刪除get_input()，從而實(shí)現(xiàn)每隔一小段時(shí)間就刷新電梯當(dāng)前狀態(tài) main() while (1) state_trans(); /計(jì)算此刻電梯的狀態(tài) print_message(); /輸出電梯此刻的狀態(tài) control(); /*根據(jù)控制策略確定下一目標(biāo)樓層，這 在state_trans()中要用到 */ time_count(); /時(shí)間片推進(jìn)一個(gè) 41.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)但是，程序必須要能接收電梯服務(wù)請(qǐng)求，如何處理服務(wù)請(qǐng)求的輸入？理想

3、狀態(tài)：電梯服務(wù)請(qǐng)求的接收和電梯狀態(tài)的計(jì)算輸出能同時(shí)進(jìn)行，互不影響但是，能否實(shí)現(xiàn)？答案是：使用線程電梯狀態(tài)計(jì)算和輸出共享內(nèi)存區(qū)接收服務(wù)請(qǐng)求51.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)進(jìn)程一個(gè)正在運(yùn)行的程序的實(shí)例，是一個(gè)程序在其自身的地址空間中的一次執(zhí)行活動(dòng)，例如用字處理軟件編輯文稿時(shí)，同時(shí)打開(kāi)mp3播放程序聽(tīng)音樂(lè)，這兩個(gè)獨(dú)立的程序在同時(shí)運(yùn)行，稱(chēng)為兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)程是資源申請(qǐng)、調(diào)度和獨(dú)立運(yùn)行的單位61.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)線程線程是系統(tǒng)分配處理器時(shí)間資源的基本單元。對(duì)于操作系統(tǒng)而言，其調(diào)度單元是線程（為線程提供時(shí)間片，線程在自己的時(shí)間片內(nèi)運(yùn)行）。一個(gè)程序中多段代碼同時(shí)并發(fā)執(zhí)行，稱(chēng)為多線程譬如用word同時(shí)打開(kāi)多個(gè)文檔進(jìn)行

4、編輯，用IE瀏覽器同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)網(wǎng)站通過(guò)多線程，一個(gè)進(jìn)程表面上看同時(shí)可以執(zhí)行一個(gè)以上的任務(wù)并發(fā)7線程（續(xù)）一個(gè)進(jìn)程至少包括一個(gè)線程（稱(chēng)為主線程）。一個(gè)進(jìn)程從主線程的執(zhí)行開(kāi)始進(jìn)而創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)附加線程，就是所謂基于多線程的多任務(wù)。線程自己不擁有系統(tǒng)資源，但它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其它線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源81.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)在C程序中要?jiǎng)?chuàng)建線程，可以調(diào)用Windows操作系統(tǒng)提供的創(chuàng)建線程的函數(shù)CreateThread ：HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPT

5、HREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId); LPVOID是一個(gè)Void類(lèi)型的指針，也就是說(shuō)你可以將任意類(lèi)型的指針賦值給LPVOID類(lèi)型的變量。DWORD是32位無(wú)符號(hào)整數(shù)。91.使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)lpThreadAttributes表示創(chuàng)建線程的安全屬性，NT下有用?？少x值為NULL。dwStackSize指定線程棧的尺寸，如果為0則與進(jìn)程主線程棧相同。lpStartAddress指定線程開(kāi)始運(yùn)行的地址。賦值為指向函數(shù)的指針，即函數(shù)名。該

6、函數(shù)的名稱(chēng)任意，但函數(shù)類(lèi)型必須遵照下述聲明形式:DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter);否則需要進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換lpParameter表示傳遞給線程的32位的參數(shù)（數(shù)值或指針）。 若無(wú)參數(shù)則賦值為NULL。dwCreationFlags表示是否創(chuàng)建后掛起線程(取值CREATE_SUSPENDED表示掛起，取值0表示創(chuàng)建后立即運(yùn)行)，掛起后調(diào)用ResumeThread繼續(xù)執(zhí)行。若不掛起則賦值為0。lpThreadId用來(lái)存放返回的線程ID。 DWORD ThreadID1 = 1; HANDLE hRead1 = CreateThread(NULL

7、,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)getInput, NULL,0,&ThreadID1);10#include#includeDWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter);int main()HANDLE hThreadl;/hThreadl=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); /CloseHandle(hThreadl); /printf(main thread is runningn); /return 0;11DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpPara

8、meter)printf(hThreadl is runningn);return 0;例112#include#includeDWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)int main()HANDLE hThreadl;/hThreadl=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); /CloseHandle(hThreadl); /printf(main thread is runningn); / Sleep(10)；/讓線程睡眠10毫秒return 0;例2#include#includeint index

9、=0;DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)；int main()HANDLE hThreadl;/hThreadl=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); /CloseHandle(hThreadl); /while(index+1000)printf(main thread is runningn); /return 0;13例3DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)while(index+1000)printf(hThreadl is runningn);

10、return 0;1415#include#includeint tickets=100;DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID pPararneter)while(tickets0)printf(“thread1 sell ticket : %dn”,tickets-);return 0;DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID pPararneter) while(tickets0) printf(“thread2 sell ticket : %dn”,tickets-); return 0;int main()HANDLE hThread1=Create

11、Thread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);HANDLE hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);CloseHandle(hThread1);CloseHandle(hThread2);Sleep(4000);return 0;1617線程的同步利用互斥對(duì)象(mutex)實(shí)現(xiàn)線程的同步，互斥對(duì)象能夠確保線程擁有對(duì)單個(gè)資源的互斥訪問(wèn)權(quán)。3個(gè)操作互斥對(duì)象的創(chuàng)建互斥對(duì)象的釋放互斥對(duì)象的請(qǐng)求18互斥對(duì)象的創(chuàng)建HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttri

12、butes ,BOOL binitialOwner，LPCTSTR lpNarne)lpMutexAttributes:可以給該參數(shù)傳遞 NULL值，讓互斥對(duì)象使用默認(rèn)的安全性binitialOwner:BOOL類(lèi)型，指定互斥對(duì)象初始的擁有者。如果該值為真，則創(chuàng)建這個(gè)互斥對(duì)象的線程獲得該對(duì)象的所有權(quán)；否則，該線程將不獲得所創(chuàng)建的互斥對(duì)象的所有權(quán)。lpName:指定互斥對(duì)象的名稱(chēng)。如果此參數(shù)為 NULL.則創(chuàng)建一個(gè)匿名的互斥對(duì)象。如果調(diào)用成功，該函數(shù)將返回所創(chuàng)建的互斥對(duì)象的句柄19互斥對(duì)象的釋放BOOL ReleaseMutex ( HANDLE hMutex );ReleaseMutex函數(shù)只

13、有一個(gè)HANDLE類(lèi)型的參數(shù)，即需要釋放的互斥對(duì)象的句柄。該函數(shù)的返回值是BOOL類(lèi)型，如果函數(shù)調(diào)用成功，返回非0值；否則返回0值。20互斥對(duì)象的請(qǐng)求DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle , DWORD dwMilliseconds );Handle:所請(qǐng)求的互斥對(duì)象的句柄。一旦互斥對(duì)象處于有信號(hào)狀態(tài)，則該函數(shù)就返回。如果該互斥對(duì)象始終處于無(wú)信號(hào)狀態(tài)，即未通知的狀態(tài)，則該函數(shù)就會(huì)一直等待，這樣就會(huì)暫停線程的執(zhí)行。dwMilliseconds:指定等待的時(shí)間間隔，以毫秒為單位。如果指定的時(shí)間間隔己過(guò)，即使所請(qǐng)求的對(duì)象仍處于無(wú)信號(hào)狀態(tài)，WaitForS

14、ingleObject函數(shù)也會(huì)返回。如果將此參數(shù)設(shè)置為0，那么 WaitForSingleObject函數(shù)將測(cè)試該對(duì)象的狀態(tài)并立即返回;如果將此參數(shù)設(shè)置為INFINITE， 則該函數(shù)會(huì)永遠(yuǎn)等待，直到等待的對(duì)象處于有信號(hào)狀態(tài)才會(huì)返回。調(diào)用WaitForSingleObject函數(shù)后，該函數(shù)會(huì)一直等待，只有在以下兩種情況下才會(huì)返回： 1)指定的對(duì)象變成有信號(hào)狀態(tài)。2)指定的等待時(shí)間間隔己過(guò)。21HANDLE hMutex;int tickets=100;DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID pPararneter)while(tickets0)WaitForSingleObje

15、ct(hMutex,INFINITE);if(tickets0)printf(thread1 sell ticket : %dn,tickets-);ReleaseMutex(hMutex);return 0;22DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID pPararneter)while(tickets0)WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);if(tickets0) printf(thread2 sell ticket : %dn,tickets-);ReleaseMutex(hMutex);return 0;23int main()HA

16、NDLE hThread1,hThread2;hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL ,0,NULL);hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL ,0,NULL);CloseHandle(hThread1);CloseHandle(hThread2);Sleep(4000);return 0;24線程在電梯控制系統(tǒng)中的使用考慮現(xiàn)實(shí)中安裝在電梯上的軟件：接收電梯服務(wù)請(qǐng)求和計(jì)算電梯狀態(tài)、從而控制電梯的運(yùn)行是并行的因此我們可以考慮在模擬電梯

17、控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)線程專(zhuān)門(mén)用于接收電梯服務(wù)請(qǐng)求，另一個(gè)線程實(shí)行電梯的狀態(tài)計(jì)算和狀態(tài)輸出電梯狀態(tài)計(jì)算和輸出線程共享內(nèi)存區(qū)接收服務(wù)請(qǐng)求電梯狀態(tài)計(jì)算和輸出：從共享內(nèi)存區(qū)讀取電梯請(qǐng)求，計(jì)算下一目標(biāo)樓層，從而確定電梯的下一狀態(tài)。接收服務(wù)請(qǐng)求：接收電梯請(qǐng)求，將請(qǐng)求保存到內(nèi)存。25/主線程main() DWORD ThreadID ; /創(chuàng)建線程（對(duì)應(yīng)于函數(shù)input()，用于接收電梯輸入； HANDLE hRead = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)getInput,NULL,0,&ThreadID); /進(jìn)行變量初始化工作 線程在電梯控制系統(tǒng)中的

18、使用26while (1) state_trans(); ();/根據(jù)自動(dòng)機(jī)模型決定此刻電梯的狀態(tài) print_message();/*輸出電梯此刻的狀態(tài)*/ control(); /*根據(jù)控制策略確定下一目標(biāo)樓層，這在 state_trans()中要用到 */ time_count(); /*時(shí)間片推進(jìn)一個(gè)*/ 線程在電梯控制系統(tǒng)中的使用27/接收輸入線程void getInput(void) char ch; while(1) ch=getchar(); /加入代碼：將ch翻譯成相應(yīng)請(qǐng)求并保存； time_count();/時(shí)間片推進(jìn)一個(gè)； 線程在電梯控制系統(tǒng)中的使用28提綱1. 使用線程

19、實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)2. 軟件設(shè)計(jì)和模塊化3. 概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)4. 時(shí)間控制函數(shù)5. 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題296.1 軟件設(shè)計(jì)概述軟件設(shè)計(jì)在開(kāi)發(fā)階段中的重要性需求分析模型中的每一個(gè)成份都提供了建立設(shè)計(jì)模型所需的信息。根據(jù)數(shù)據(jù)、功能和行為模型來(lái)表示的軟件需求，采用某種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和過(guò)程設(shè)計(jì)。軟件需求分析：(1)問(wèn)題的信息域必須被表示和理解。(數(shù)據(jù)模型)(2)軟件將完成的功能必須被定義。(功能模型)(3)軟件的行為(作為外部事件的結(jié)果)必須被表示。 (行為模型)31數(shù)據(jù)模型問(wèn)題的信息域包含三個(gè)不同的數(shù)據(jù)和控制視圖：（1）信息內(nèi)容和關(guān)系信息內(nèi)容表示了個(gè)體數(shù)據(jù)和控制對(duì)象，它們可和其他的數(shù)據(jù)和

20、控制對(duì)象關(guān)聯(lián)。（2）信息流信息流表示了數(shù)據(jù)和控制在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)變化的方式。（3）信息結(jié)構(gòu)信息結(jié)構(gòu)表示了各種數(shù)據(jù)和控制項(xiàng)的內(nèi)部組織。 功能模型對(duì)進(jìn)入軟件的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行變換和處理的模塊，它必須至少完成三個(gè)常見(jiàn)功能：輸入、處理和輸出。功能模型從頂層的語(yǔ)境層模型開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列的細(xì)化迭代，越來(lái)越多的功能細(xì)節(jié)被發(fā)現(xiàn)，直至得到所有系統(tǒng)功能。 4.3 軟件需求分析建模的原則和方法行為模型大多數(shù)軟件對(duì)來(lái)自外界的事件做出反應(yīng)，這種刺激反應(yīng)特征形成了行為模型的基礎(chǔ)。一個(gè)計(jì)算機(jī)程序總是處于某個(gè)狀態(tài)：一種外部可觀測(cè)的行為模式（如等待、運(yùn)行），它僅當(dāng)某事件發(fā)生時(shí)才被改變。6.1 軟件設(shè)計(jì)概述 分析模型轉(zhuǎn)換為軟件設(shè)計(jì)的

21、映射關(guān)系6.1 軟件設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)將實(shí)體關(guān)系圖中描述的對(duì)象和關(guān)系，以及數(shù)據(jù)詞典中描述的詳細(xì)數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義軟件系統(tǒng)各主要成份之間的關(guān)系。接口設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)據(jù)流圖定義軟件內(nèi)部各成份之間、軟件與其它協(xié)同系統(tǒng)之間以及軟件與用戶(hù)之間的交互機(jī)制。過(guò)程設(shè)計(jì)則是把結(jié)構(gòu)成份轉(zhuǎn)換成軟件的過(guò)程性描述。在編碼階段，根據(jù)這種過(guò)程性描述，生成源程序代碼，最終通過(guò)測(cè)試得到完整有效的軟件。6.1 軟件設(shè)計(jì)概述軟件設(shè)計(jì)是開(kāi)發(fā)階段中最重要的步驟，它是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中質(zhì)量得以保證的關(guān)鍵步驟。軟件設(shè)計(jì)又是將用戶(hù)要求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化成為最終的軟件產(chǎn)品的唯一途徑。軟件設(shè)計(jì)是后續(xù)開(kāi)發(fā)步驟及軟件維護(hù)工作的基礎(chǔ)。軟件設(shè)計(jì)

22、對(duì)后期開(kāi)發(fā)的質(zhì)量影響6.1 軟件設(shè)計(jì)概述軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程從工程管理角度來(lái)看，軟件設(shè)計(jì)分兩步完成。概要設(shè)計(jì)：將軟件需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊；決定每個(gè)模塊的功能；決定模塊之間的調(diào)用關(guān)系，即模塊間傳遞的數(shù)據(jù)；決定模塊的接口。詳細(xì)設(shè)計(jì)：在概要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上確定如何實(shí)現(xiàn)各模塊的內(nèi)部細(xì)節(jié)，即對(duì)模塊內(nèi)部的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，產(chǎn)生詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。在后續(xù)的編碼階段就可以完全按照詳細(xì)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)過(guò)程來(lái)映射到代碼，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)2.模塊化和工程將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干較小問(wèn)題，然后再去求解，有助于控制問(wèn)題的復(fù)雜性，利于問(wèn)題的解決。模塊化：把程序劃分成獨(dú)立命名且可獨(dú)立訪問(wèn)的模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能（解決一個(gè)

23、子問(wèn)題），所有模塊集成起來(lái)構(gòu)成的整體可完成用戶(hù)的所有需求。高層模塊從整體上把握問(wèn)題, 隱蔽細(xì)節(jié)。低層模塊解決細(xì)節(jié)問(wèn)題。模塊化意義降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使系統(tǒng)容易修改和重用；推動(dòng)系統(tǒng)各部分的并行開(kāi)發(fā)，提高開(kāi)發(fā)效率。復(fù)雜問(wèn)題 較小問(wèn)題分解392.模塊化和工程模塊的定義一般把用一個(gè)名字就可調(diào)用的一段程序稱(chēng)為“模塊”，如子程序、函數(shù)等。函數(shù)是最小的模塊，若干個(gè)緊密相關(guān)的函數(shù)可以組成更大的模塊源文件。模塊的基本屬性：功能：描述該模塊實(shí)現(xiàn)什么功能邏輯：描述模塊內(nèi)部怎么做狀態(tài)：該模塊使用時(shí)的環(huán)境和條件402.模塊化和工程除了基本屬性，還需描述模塊的內(nèi)部和外部特性模塊的外部特性：模塊的模塊名、參數(shù)表模塊的內(nèi)部特

24、性：完成其功能的程序代碼和僅供該模塊內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)通常是先確定模塊的外部特性(概要設(shè)計(jì)的任務(wù))，再確定其內(nèi)部特性(詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù))。怎么樣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分才是好的劃分？412.模塊化和工程 模塊劃分得越細(xì)越好嗎？模塊大小、模塊數(shù)目與費(fèi)用的關(guān)系2.模塊化和工程信息隱藏如何分解一個(gè)軟件才能得到最佳的模塊組合？需要了解什么是“信息隱藏”。Parnas：每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)于其它模塊來(lái)說(shuō)是隱蔽的。就是說(shuō)，模塊中所包含的信息（包括數(shù)據(jù)和過(guò)程）不允許其它不需要這些信息的模塊使用。信息隱藏使得在將來(lái)修改軟件時(shí)偶然引入錯(cuò)誤所造成的影響可以局限在一個(gè)或幾個(gè)模塊內(nèi)部，不致波及到軟件的其它部分。6.4 軟件設(shè)計(jì)原

25、則4. 模塊的獨(dú)立性模塊獨(dú)立性是指軟件系統(tǒng)中每個(gè)模塊只涉及軟件要求的具體的子功能，而和軟件系統(tǒng)中其它的模塊的接口是簡(jiǎn)單的。一般采用兩個(gè)準(zhǔn)則度量模塊獨(dú)立性，即模塊間耦合和模塊內(nèi)聚。（1978年Meyer）耦合是模塊之間的互相連接的緊密程度的度量。內(nèi)聚是模塊功能強(qiáng)度(一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度)的度量。模塊獨(dú)立性比較強(qiáng)的模塊應(yīng)是高內(nèi)聚低耦合的模塊。2.模塊化和工程(1) 內(nèi)聚性（Cohesion）內(nèi)聚是模塊功能強(qiáng)度（一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度）的度量。一個(gè)內(nèi)聚程度高的模塊（在理想情況下）應(yīng)當(dāng)只做一件事。一般模塊的內(nèi)聚性分為七種類(lèi)型。模塊的內(nèi)聚度量2.模塊化和工程(2) 耦合

26、性（Coupling）耦合是模塊之間的相對(duì)獨(dú)立性（互相連接的緊密程度）的度量。它取決于各個(gè)模塊之間接口的復(fù)雜程度、調(diào)用模塊的方式以及哪些信息通過(guò)接口。一般模塊之間可能的連接方式有七種，構(gòu)成耦合性的七種類(lèi)型。模塊的耦合性度量2.模塊化和工程C語(yǔ)言中的分塊開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言允許一個(gè)程序由多個(gè)源文件組成。當(dāng)程序規(guī)模比較大時(shí)，可以根據(jù)模塊化原則將程序分成多個(gè).c源文件，每個(gè)源文件看作是一個(gè)模塊，每個(gè)源文件中可包含一個(gè)或多個(gè)功能連接緊密的函數(shù)。在編譯該程序時(shí)，可以以源文件為單位分別進(jìn)行編譯，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件，然后再用鏈接程序?qū)⒍鄠€(gè)目標(biāo)文件鏈接成一個(gè)可執(zhí)行文件。C語(yǔ)言的這種編譯過(guò)程稱(chēng)為分塊編譯，這種開(kāi)發(fā)方法稱(chēng)為

27、分塊開(kāi)發(fā)47C程序由后綴為.c的源文件和后綴為.h的頭文件組成。前者包含實(shí)際的程序代碼，后者為.c源文件提供輔助性信息。在確定一個(gè)程序要?jiǎng)澐殖蓭讉€(gè)源文件，每一個(gè)源文件要包含哪些函數(shù)時(shí)，需要以提高模塊獨(dú)立性為原則，將相關(guān)的功能放在一起，形成一個(gè)源文件。通常，輸入和輸出有關(guān)的函數(shù)放在一個(gè)文件中；主函數(shù)單獨(dú)建立一個(gè)文件，其中也可以包含少數(shù)與它關(guān)系密切的其他函數(shù)的定義48頭文件的確定把所有公用的類(lèi)型定義（結(jié)構(gòu)、聯(lián)合或枚舉聲明），公用的宏定義放在適當(dāng)?shù)念^文件中，供各個(gè)文件參考。如果在許多地方都使用一個(gè)（些）標(biāo)準(zhǔn)頭文件，或者某個(gè)頭文件本身需要，則可以把標(biāo)準(zhǔn)頭文件包含到一個(gè)自己定義的頭文件里供使用。如果只有

28、一個(gè)源文件需要某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頭文件，則不要將它放在公共的頭文件中，而是讓這個(gè)源文件直接包含它，以提高編譯效率。對(duì)于所有在一個(gè)源文件里定義、而在其他文件中使用的東西（函數(shù)原型或者變量的外部聲明），都需要在某個(gè)頭文件中聲明，以方便使用。49源文件設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下問(wèn)題：每個(gè)源文件只包含必要的頭文件，不用的東西盡量不包含。如果源文件既要包含標(biāo)準(zhǔn)頭文件，又要包含自定義頭文件，則應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)頭文件寫(xiě)在前面，以防止本程序的局部定義影響標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件里的定義。在一個(gè)源文件中，所有局部的東西都寫(xiě)在各自的函數(shù)中；所有只在本文件范圍內(nèi)使用的外部變量和函數(shù)，都使用static關(guān)鍵字定義為外部靜態(tài)的。對(duì)于多個(gè)函數(shù)都需要訪問(wèn)的變量，應(yīng)

29、該根據(jù)誰(shuí)使用誰(shuí)管理的歸屬原則，分別定義為不同源文件里的外部變量。在許多文件中都使用的全局變量，一般在主程序文件里定義。502.模塊化和工程實(shí)例：猴子選大王如何模塊化linkNode.h:提供鏈表結(jié)點(diǎn)listNode、別名LISTNODE和LISTNODEPTR的定義link.c: 提供鏈表處理相關(guān)函數(shù)link.h:提供link.c中函數(shù)的函數(shù)原型main.c: 實(shí)現(xiàn)選大王算法2.模塊化和工程VC6.0下工程的創(chuàng)建模塊之間的交互：數(shù)據(jù)共享、函數(shù)調(diào)用如何實(shí)現(xiàn)不同模塊之間的數(shù)據(jù)共享和函數(shù)調(diào)用？-再論函數(shù)52提綱1. 使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)2. 模塊化和工程3. 概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)4. 時(shí)間控制函數(shù)5. 有限

30、狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題533.概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)概要設(shè)計(jì)的目的：全局把握程序結(jié)構(gòu)：進(jìn)行程序的模塊劃分，設(shè)計(jì)模塊之間如何相互調(diào)用來(lái)完成程序要求的功能。定義關(guān)鍵變量，用來(lái)存儲(chǔ)各模塊共享的數(shù)據(jù)；定義常量。設(shè)計(jì)關(guān)鍵的算法，主要是控制策略，提前對(duì)關(guān)鍵的、較難解決的問(wèn)題進(jìn)行處理。543.概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)概要設(shè)計(jì)主要從以下5個(gè)方面考慮：用戶(hù)界面：界面友好，要能從界面提示信息了解電梯/火車(chē)/銀行的狀態(tài)和請(qǐng)求。自動(dòng)機(jī)模型：電梯/火車(chē)/營(yíng)業(yè)窗口的行為可以用自動(dòng)機(jī)模型來(lái)描述。繪制狀態(tài)遷移圖，圖上需要描述引起狀態(tài)遷移的條件，并且要在文檔中附加說(shuō)明進(jìn)入某狀態(tài)要做的動(dòng)作。全局變量：較全面地給出了各個(gè)函數(shù)要共享的數(shù)據(jù)。程序模塊化：函數(shù)接口說(shuō)

31、明，函數(shù)調(diào)用關(guān)系說(shuō)明。調(diào)度算法：給出電梯、小火車(chē)調(diào)度或者銀行調(diào)度的算法。55 3-1 用戶(hù)界面（1）點(diǎn)評(píng)：界面上增加各層向上向下請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的字符，以便于操作；電梯請(qǐng)求展示區(qū)需要再細(xì)化，分別顯示：向上請(qǐng)求、向下請(qǐng)求，電梯內(nèi)請(qǐng)求。 很漂亮，不過(guò)展示的信息太少563-1 用戶(hù)界面（2）電梯內(nèi)部描述573-2 自動(dòng)機(jī)模型思考：該圖存在的問(wèn)題？583-3 全局變量函數(shù)之間如何通信？全局變量或者參數(shù)線程之間如何通信？全局變量或者參數(shù)全局變量設(shè)計(jì)考慮要全面；應(yīng)明確給出定義，如：int destLayer；/記錄電梯下一目標(biāo)服務(wù)樓層593-4 程序模塊化應(yīng)該說(shuō)明程序的模塊結(jié)構(gòu)，包括：整個(gè)程序分成哪幾個(gè)文件？每一

32、個(gè)文件里面包含哪些函數(shù)？函數(shù)原型說(shuō)明？圖示說(shuō)明函數(shù)調(diào)用關(guān)系。要考慮策略可切換的問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)模塊，使得當(dāng)增加一個(gè)新的策略時(shí)，對(duì)現(xiàn)有代碼的修改盡量少？進(jìn)行清楚的描述。603-5 關(guān)鍵算法給出調(diào)度算法設(shè)計(jì)算法思路要有助于進(jìn)一步設(shè)計(jì)，不能很粗略61提綱1. 使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)2. 模塊化和工程3. 概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)4. 時(shí)間控制函數(shù)5. 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題624.1-計(jì)時(shí)函數(shù)while (1) state_trans(); ();/根據(jù)自動(dòng)機(jī)模型決定此刻電梯的狀態(tài) print_message();/*輸出電梯此刻的狀態(tài)*/ control(); /*根據(jù)控制策略確定下一目標(biāo)樓層，這在 state_tr

33、ans()中要用到 */ time_count(); /*時(shí)間片推進(jìn)一個(gè)*/ 634.1-計(jì)時(shí)函數(shù)clock_t clock( void );ANSI標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的time.h頭文件，其中定義了日期和時(shí)間的處理函數(shù)。 這個(gè)函數(shù)返回從“啟動(dòng)程序”到“程序中調(diào)用clock()函數(shù)”之間的CPU時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元（clock tick）數(shù)，在MSDN中稱(chēng)之為掛鐘時(shí)間（wal-clock）。其中clock_t是用來(lái)保存時(shí)間的數(shù)據(jù)類(lèi)型，長(zhǎng)整型。clock tick：CPU時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元，時(shí)間長(zhǎng)短由CPU控制。一個(gè)clock tick不是CPU的一個(gè)時(shí)鐘周期，而是C/C+的一個(gè)基本計(jì)時(shí)單位。常量CLOCKS_PER_

34、SEC，它表示一秒鐘會(huì)有多少個(gè)時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元 。 可以使用公式clock()/CLOCKS_PER_SEC來(lái)計(jì)算一個(gè)進(jìn)程自身的運(yùn)行時(shí)間。644.1-計(jì)時(shí)函數(shù)#include “stdio.h”#include “stdlib.h”#include “time.h”int main( void )longi = 10000000L;clock_t start, finish;doubleduration;/* 測(cè)量一個(gè)事件持續(xù)的時(shí)間*/printf( “Time to do %ld empty loops is ”, i );start = clock();while( i- );/什么都不做 f

35、inish = clock();duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;printf( %f secondsn, duration );system(pause);654.1-計(jì)時(shí)函數(shù)下述循環(huán)將持續(xù)運(yùn)行1秒鐘clock_t start, finish；doubleduration;start = clock();duration=0.0；while(duration1.0) finish = clock(); duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC; 664.2-

36、線程休眠函數(shù)線程休眠函數(shù)：Sleep(int)；Sleep（1000）Windows下表示1000毫秒，也就是1秒鐘；Linux下表示1000秒，Linux下使用毫秒級(jí)別的函數(shù)可以使用usleep。 Sleep函數(shù)是使調(diào)用Sleep函數(shù)的線程休眠，線程主動(dòng)放棄時(shí)間片。當(dāng)經(jīng)過(guò)指定的時(shí)間間隔后，再啟動(dòng)線程，繼續(xù)執(zhí)行代碼。Sleep函數(shù)并不能起到定時(shí)的作用，主要作用是延時(shí)。 #include #include /注意頭文件一定要包含int main () int i=9;while(i1) Sleep(1000); /線程被掛起1秒，相當(dāng)于機(jī)器運(yùn)行到這里停頓1秒，再繼續(xù)向下運(yùn)行； printf(A)

37、;i-; system(pause);return 0;67提綱1. 使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā)2. 模塊化和工程3. 概要設(shè)計(jì)要點(diǎn)4. 時(shí)間控制函數(shù)5. 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題685.有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題第一步：畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第二步：針對(duì)每一種狀態(tài)，進(jìn)一步分別分析：當(dāng)輸入為字符1時(shí)，需要做什么工作，下一個(gè)狀態(tài)是什么如刪除注釋一題中要做的工作就是往目標(biāo)文件中寫(xiě)入非注釋部分的字符；當(dāng)輸入為字符2時(shí)，需要做什么工作，下一個(gè)狀態(tài)是什么；第三步：編碼。將要做的工作和狀態(tài)的遷移用代碼表示出來(lái)69練習(xí)：輸入一個(gè)字符串，以回車(chē)結(jié)束；判斷該字符串是否是合法的C語(yǔ)言整型變量定義。C語(yǔ)言變量名必須由下劃線、字母或者數(shù)字組成，

38、且第一個(gè)字符是下劃線或者字母。int _myVariable, count; /合法int 8Count; /非法要求：先畫(huà)出本題的有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換圖，然后書(shū)寫(xiě)程序。5.有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題705.有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題程序71q1：最近接收到的是/ q5：已收到/ , 注釋已經(jīng)開(kāi)始 q4:非注釋狀態(tài) q3:等待/以結(jié)束注釋q2：已收到/* , 注釋已經(jīng)開(kāi)始上機(jī)題講解【源程序】72電梯系統(tǒng)的state_trans函數(shù)設(shè)計(jì)73電梯系統(tǒng)的state_trans函數(shù)設(shè)計(jì)void state_trans() switch (state) /*根據(jù)狀態(tài)和事件 ，進(jìn)行相應(yīng)的處理*/ case IDLE: if

39、 (存在其他樓層的呼叫事件) /執(zhí)行相關(guān)工作； state=RUN; if(存在本樓層的呼叫事件 ) /執(zhí)行相關(guān)工作； state=STOP; /*電梯狀態(tài)設(shè)置為停靠*/ break; 74電梯系統(tǒng)的state_trans函數(shù)設(shè)計(jì) case RUN: . break; case STOP: . break; default: break; 75769、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。9月-229月-22Sunday, September 18, 202210、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。21:20:1021:20:1021:209/18/2022 9:20:10 PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。9月-2221:20:1021:20Sep-2218-Sep-2212、故人江海別，幾度隔山川。21:20:1021:20:1021:20Sunday, September 18, 202213、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。9月-229月-2221:20:1021:20:10September 18, 202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。18 九月 20229:20:10 下午21:20:109月-2215、比不了得就不比，得不到的就不要。九月 229:20 下午9月-2221:20September 18, 202216、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。2022/9/18 21:20:1021:20:10