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C語(yǔ)言對(duì)模塊化支持的欠缺

模塊化是最高原則之一（在 《Unix 編程藝術(shù)》一書中， Unix 哲學(xué)第一條即：模塊原則），我們就當(dāng)考慮如何簡(jiǎn)潔明快的使用 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)模塊化。

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除開 C/C++ ，在其它現(xiàn)在流行的開發(fā)語(yǔ)言中，缺少標(biāo)準(zhǔn)化的模塊管理機(jī)制是很難想象的。但這也是 C 語(yǔ)言本身的設(shè)計(jì)哲學(xué)決定的：把盡可能多的可能性留給程序員。根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)，實(shí)際的需要去定制自己需要的東西。

對(duì)于巨型的系統(tǒng)（比如 Windows 這樣的操作系統(tǒng)），一般會(huì)考慮使用一種二進(jìn)制級(jí)的模塊化方案。由模塊自己提供元信息，或是使用統(tǒng)一的管理方案（比如注冊(cè)表）。稍小一點(diǎn)的系統(tǒng)（我們通常開發(fā)接觸到的），則會(huì)考慮輕量一些的源碼級(jí)方案。

首先要考慮的往往是模塊的依賴關(guān)系和初始化過(guò)程。

依賴關(guān)系可以放由鏈接器或加載器來(lái)解決。尤其在使用 C 語(yǔ)言時(shí)，簡(jiǎn)單的靜態(tài)庫(kù)或動(dòng)態(tài)庫(kù)，都不太會(huì)引起大的麻煩。

C++ 則不然，C++ 的某些特性（比如模板類靜態(tài)成員的構(gòu)造）必須對(duì)早期只供 C 語(yǔ)言使用的鏈接器做一些增強(qiáng)。即使是精心編寫的 C++ 庫(kù)，也有可能出現(xiàn)一些意外的 bug 。這些 bug 往往需要對(duì)編譯，鏈接，加載過(guò)程很深刻的理解，才能查出來(lái)。注：我并不想以此來(lái)反對(duì)使用 C++ 做開發(fā)。

我們需要著重管理的，是模塊的初始化過(guò)程。

對(duì)于打包在一起的一個(gè)庫(kù)（例如 glibc ，或是 msvcrt ），會(huì)在加載時(shí)有初始化入口，以及卸載時(shí)有結(jié)束代碼。我想說(shuō)的不是這個(gè)，而是我們自己內(nèi)部拆分的更小的模塊的相互依賴關(guān)系。

誰(shuí)先初始化，誰(shuí)后初始化，這是一個(gè)問(wèn)題。

在 C++ 的語(yǔ)言級(jí)解決方案中，使用的是單件模塊。要么由鏈接器決定以怎樣的次序來(lái)生成初始化代碼，這，通常會(huì)因?yàn)橐蕾囮P(guān)系和實(shí)際構(gòu)造次序不同而導(dǎo)致 bug （注：我在某幾本 C++ 書中都見過(guò)，待核實(shí)。自己好久不寫 C++ 也沒有實(shí)際的錯(cuò)誤例子）；要么使用惰性初始化方案。這個(gè)惰性初始化也不是萬(wàn)能的，并且有些額外的開銷。（多線程環(huán)境中尤其需要注意）

我使用 C 語(yǔ)言做初期設(shè)計(jì)的時(shí)候，采用的是一種足夠簡(jiǎn)單的方法。就是，以編碼規(guī)范來(lái)規(guī)定，每個(gè)模塊必須存在一個(gè)初始化函數(shù)，有規(guī)范的名字。比如 foo 模塊的初始化入口叫

 
 
 
    
  
  
  
  1. int foo_init() 
    2.

規(guī)定：凡使用特定模塊，必須調(diào)用模塊初始化函數(shù)。

為了避免模塊重復(fù)初始化，初始化函數(shù)并不直接調(diào)用，而是間接的。類似這樣：

 
 
 
    
  
  
  
  1. mod_using(foo_init); 
    2.

mod_using 負(fù)責(zé)調(diào)用初始化函數(shù)，并保證不重復(fù)調(diào)用，也可以檢查循環(huán)依賴。

在這里，我們還約定了初始化成功于否的返回值。（在我們的系統(tǒng)中，返回 0 表示正確，1 表示失敗）然后定義了一個(gè)宏來(lái)做這個(gè)使用。

 
 
 
    
  
  
  
  1. #define USING(m) if (mod_using(m##_init,#m)) { return 1; } 
    2.

注：我個(gè)人反對(duì)濫用宏。也盡可能的避免它。這里使用宏，經(jīng)過(guò)了慎重的考慮。我希望可以有一個(gè)代碼掃描器去判斷我是否漏掉了模塊初始化（可能我使用了一個(gè)模塊，但忘記初始化它）。宏可以幫助代碼掃描分析器更容易實(shí)現(xiàn)。而且，使用宏更像是對(duì)語(yǔ)言做的輕微且必要的擴(kuò)展。

這樣，我的系統(tǒng)中模塊模塊的實(shí)現(xiàn)代碼最后，都有一個(gè) init 函數(shù)，里面只是簡(jiǎn)單的調(diào)用了 USING 來(lái)引用別的模塊。例如：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include "module.h"  
    2. 
  
  
  
  2. /*  
    3. 
  
  
  
  3. 我個(gè)人偏愛把 module.h 的引入放在源文件最后，初始化入口之前。  
    4. 
  
  
  
  4. 它里面之定義了 USING 宏，以及相關(guān)管理函數(shù)。  
    5. 
  
  
  
  5. 這樣做是為了避免在代碼的其它地方去引入別的模塊。  
    6. 
  
  
  
  6. */ 
    7. 
  
  
  
  7. int 
    8. 
  
  
  
  8. foo_init()  
    9. 
  
  
  
  9. {  
    10. 
  
  
  
  10. USING(memory); // 引用內(nèi)存管理模塊  
    11. 
  
  
  
  11. USING(log); // 引用 log 模塊  
    12. 
  
  
  
  12. return 0;  
    13. 
  
  
  
  13. } 
    14.

至于模塊的卸載，大部分需求下是不需要的。今天在這里就不論證這一點(diǎn)了。

原文鏈接：http://blog.codingnow.com/2010/01/c_modularization.html


網(wǎng)頁(yè)題目：C語(yǔ)言對(duì)模塊化支持的欠缺
標(biāo)題鏈接：http://m.jiaoqi3.com/article/dpjideh.html