模块化编程：特性，示例，优势，应用 - 技术 - 2025

的模块化编程是用于软件开发，其中，所述程序被分成许多模块称为小块或自治的组件，这是可管理的，逻辑和功能的技术。

该模块是解决特定问题的语句块。每个模块都包含实现其自身功能所需的一切，并且可以在不影响项目其余部分的情况下进行编辑或修改。

使用模块解决问题的示例。资料来源：Kayau / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0）

通过维护永久模块接口来实现这种编程方式，其他软件组件可以使用该接口来访问每个模块的功能。

模块在组件之间强加了逻辑边界，从而提高了可维护性。它们通过接口合并在一起，这些接口的设计方式是最大程度地减少了不同模块之间的依赖性。

主辅模块

一个主模块和几个辅助模块组成了模块化编程。从主模块调用辅助模块的功能。

这些插件作为单独的可执行文件存在，在运行主模块时加载这些文件。每个模块在PROGRAM语句中都有一个唯一的名称。

工作团队可以分别开发不同的模块，而不必了解系统的所有模块。每个模块化应用程序都与版本号相关联，以为开发人员提供维护模块的灵活性。

模块化编程功能

模块化

计算机不需要代码的分解版本即可运行它。人类的认知限制迫使您以较小的块编写代码。

程序可以包含其他功能，也可以引用其他文件中的功能。这些功能或模块是用于执行操作或计算值的语句集。

为了在大型和复杂程序中保持简单性和可读性，短主函数与其他函数结合使用，而不是长主函数。

通过将程序分为模块组，每个模块将更易于理解，从而符合结构化编程的基本准则。

功能定义

函数由其定义的声明以及命令和语句组成。函数的一般形式为：

Function_name（参数声明）{

句子;

命令;

返回表达式

}

-参数的声明表示要传递给函数的信息。

-该函数专门使用的其他变量在句子中定义。

-所有功能必须包含return语句。

变量范围

在主函数或用户定义函数中声明的变量称为局部变量。它们在函数执行时具有值，但是在函数完成时不会保留它们的值。

在主程序或用户定义函数外部声明的变量称为全局变量。这些变量可以从程序内部的任何函数中获取。

这是程序上的

模块化编程非常具有过程性，因为它完全面向编写函数代码而无需考虑数据。

模块化编程示例

现实生活中的模块化

假设一栋有电的房子，墙上有几个插座。该系统允许您插入各种电子设备，例如微波炉，洗衣机，烘干机等。

这些设备设计用于在插入和打开电源时执行其特定任务，无论它们位于何处。

应用程序的模块必须遵循相同的原理。这意味着无论他们处于应用程序的哪个部分，甚至连接到哪个应用程序，他们都只需执行特定的任务。

同样，就像可以很容易地将电子设备从插座上拔下一样，必须以这样一种方式设计模块：可以很容易地从应用程序中将其卸下。

就像卸下电气设备不会影响其他连接的设备的功能一样，从应用程序中卸下模块也不应该影响该应用程序的其他模块的功能。

Java函数

在Java中，模块被编写为独立的函数。例如，您可能具有一个功能或代码块，可以根据他们所修读的所有课程的成绩来计算学生的GPA。

该函数需要获取等级列表作为输入，然后返回计算出的等级平均值：

此函数称为CalculateAverageNote。它使用数据类型为double的数组接收笔记列表作为输入，并返回计算出的平均值。

在该函数中，将局部变量sum初始化为零，然后使用for循环将所有限定条件相加。最后，将获得的总和除以音符数，返回结果值。

如果输入矩阵具有注释3.5、3.0和4.0，则将它们相加后，其总和将为10.5，然后将其除以3，因为存在三个注释。该函数将返回值3.5。

优点

独立项目编程

如果将同一项目划分为多个模块，则多个程序员可以从事该项目。不同的程序员可以独立设计不同的程序模块，这是大型复杂程序所必需的。

高效的程序开发

程序的开发速度更快，因为小型独立模块比大型程序更易于理解，设计和测试。

程序员可以提供必要的输入，并通过检查其输出来验证模块是否正确。

多次使用模块

为一个程序编写的代码在其他程序中通常很有用。模块化编程允许保存这些部分以备将来使用。因为代码是可重定位的，所以保存的模块可以链接到任何其他符合输入和输出要求的程序。

使用单片编程时，此类代码段将嵌入在程序内，而其他程序则无法使用。

易于调试和修改

一个模块比一个完整的程序小，因此更容易测试。每个模块都可以与程序的其余部分分开编写和测试。测试模块后，可以在新程序中使用它，而无需再次测试。

当必须修改程序时，模块化编程可以简化工作。新的或调试的模块可以链接到现有程序，而无需更改程序的其余部分。

缺点

过于面向对象的结构

该编程使用接口，这是一个非常有效的想法。为了利用这一点，某些框架带有一整套可互换的类。例如，要处理持久性，可能存在多个实现持久性接口的类。

但是，集成开发环境（IDE）对此感到困惑。例如，您可能试图查找方法的源，而IDE将不知道您要查看哪个方法，因此会显示一长串文件，其中存在具有该名称的方法。

模块太小

很多模块只包含一个非常小的功能。每个模块除了其代码标题外，还需要额外的解析和处理时间。

因此，使用许多小模块将增加编译系统的开销，从而增加程序包的大小。

无故分解

有些代码几乎永远不会改变。在那种情况下，尝试使它看起来更整洁或采用抽象逻辑可能没有多大意义，即使仅使用它也可以正常工作。

有些代码看起来不太漂亮，但是近年来它们并没有太大变化。没有理由分解从未改变的代码，并且已经很好地将其分解为模块。

应用领域

模块化编程只是一个概念。它的实践可以应用在任何具有单独编译程序的编程语言中，尤其是程序性语言。

由单独编译的模块构建的组件库可以使用称为链接器的编程工具组合为一组。

在必须导出主模块使用的功能的情况下，不同模块中功能的名称必须唯一，以便于访问。

支持模块化编程概念的编程语言包括C，Ada，PL / I，Erlang，Pascal，Algol，COBOL，RPG，Haskell，Python，HyperTalk，IBM / 360汇编器，MATLAB，Ruby，IBM RPG， SmallTalk，Morpho，Java（将软件包视为模块），Perl等。

C语言

模块化编程可以用C语言应用，因为它可以通过将其分成几个模块来解决很大的困难。

这些模块中的每个模块都解决一个特定的问题，而主程序（作为此类过程的集合）则整体上解决了该问题。

默认情况下，C中定义的每个函数都可以全局访问。这可以通过包括定义函数实现的头文件来完成。

例如，我们要声明一个堆栈数据类型，并且要向用户隐藏实现和数据结构。

这可以通过首先定义一个名为stack.h的公共文件来完成，该文件将包含具有堆栈数据类型的通用数据以及堆栈数据类型支持的功能。

stack.h：

extern stack_var1;

extern int stack_do_something（void）;

现在，您可以创建一个名为stack.c的文件，其中包含堆栈数据类型的实现：

参考文献

1. CIO Wiki（2019年）。模块化编程。摘自：cio-wiki.org。
2. IT定义（2020）。模块化编程。摘自：defit.org。
3. 新墨西哥科技（2020）。带功能的模块化编程。摘自：ee.nmt.edu。
4. 克里斯蒂安·马奥利（Christian Maioli）（2020年）。编写模块化代码的3种创新技术。技术信标。摘自：techbeacon.com。
5. Geeks for Geeks（2020年）。编程中的模块化方法。摘自：geeksforgeeks.org。
6. 研究（2020）。模块化编程：Java中的定义和应用。摘自：study.com。