19、软件开发中的设计与模块化：原理、评估与实践

软件开发中的设计与模块化：原理、评估与实践

1. 软件开发设计概述

在软件开发过程中，常常会面临直接编写代码的巨大压力。对于简单程序，直接编码或许不会引发大问题，甚至在有人要求时，我们可能会匆忙绘制流程图或编写伪代码来解释。然而，在实际开发中，当程序复杂度超过学习编程时的简单示例，就需要在更高抽象层面规划程序，这就是设计的作用。

设计处于架构和实现之间。架构关注模块的组织和功能，设计聚焦单个模块的内部结构和构建方式，而实现则是具体的代码。例如，架构可能包含一个过滤传感器数据的模块，设计会描述过滤的具体方式，如使用缓冲区存储最近样本并求平均值；实现则处理诸如缓冲区名称、样本位置跟踪、高效计算平均值和避免数值溢出等细节。

1.1 良好设计的重要性

设计能帮助开发者在不陷入细节的情况下思考程序创建。以传感器数据过滤器为例，关键是确定过滤技术，而非循环中索引样本缓冲区的变量名。设计通过隐藏无关细节，让我们更好地理解程序，便于在投入大量时间编码前发现错误。

1.2 设计可能出现的问题症状

• 抽象级别不当 ：
  • 无设计 ：只有实现代码，尽管代码注释有帮助，但不能替代真正的设计。
  • 设计过细 ：设计中出现可执行代码行，如流程图中每个框都包含一行代码，这只是实现的图形化，并非真正的设计。
• 实现后补设计 ：
  • 自动生