本文節選自云風的博客上近日的兩篇文章：《好的設計》和《C 語言對模塊化支持的欠缺》。

由于最近幾年用的主要開發語言是 C 和 lua 。那么也打算以此為基礎寫。假定讀者至少有不錯的 C 語言基礎了。我真正想談的是，如何把一個軟件很好的構建起來。到底需要做些什么。（從實現層面看）怎樣才是好的軟件。

那么有一個重點問題，也是老問題，怎樣才是好的設計。

好的設計，必然是容易實現的。它可以很精巧，但不能難以理解。

太陽底下無新鮮事。軟件行業已經發展了這么多年，你想到的東西，肯定有人都想到過了。

每個軟件也都有它的生命期，我們只要在它的生命期內完成它的使命就行了。軟件往往需要盡快的投入使用，然后在使用中演化。這個演化最大可能并不依靠你一個人的力量去推動。隨著參與的人增加，人和人（指開發人員）的共性就會減少。每個人都看得懂可以充分接受，軟件才不容易向壞的方面演化。

我們常常談模塊化，談高內聚，低耦合。

本質上，就是如何管理復雜度。如何把一件很難的事情（開發一個軟件），分解成小問題，分而治之。

這些小問題之間的千絲萬縷的聯系，是設計人員面臨的最大難題。

有些原則聽起來不錯，但是堅持起來很難。

比如，讓模塊的輸入輸出沒有副作用。你能讓你的模塊每個輸入對對應著唯一輸出嗎？

又比如，讓模塊層次化。如果 A 模塊依賴 B 模塊，B 模塊依賴 C 模塊。一旦出現這個狀態，你能保證 A 模塊絕對和 C 模塊隔絕嗎？更有甚者，讓三個模塊循環依賴這種更糟糕的事情也并不鮮見。

抽象是個好東西。但借助不斷的抽象，問題不斷的包起來，演化成新的巨無霸，顯然會讓事情更糟。雖然最終可能真的能像搭積木一樣去組裝軟件了。或是雇傭更多的程序員填表單一樣的工作，相互不需要對方在做什么。但是，軟件性能卻下降到了不可以忍受的地步。bug 也隱藏的更久，更不可收拾。

好的設計，必須對問題有足夠清晰的理解。有如庖丁解牛一般，把整個問題劃開，在最薄弱的地方分離。其實，做到這點，也就夠了。

解決這些問題，其實跟語言無關。語言之爭是沒有多大意義的。如開頭所說，把設計做好，模塊之間的關系，用足夠簡單的方式就能描述清楚了，大部分流行的開發語言都能做到。

用 C 來實作，而沒有用它的近親 C++ ，也是為了避免狹隘的爭議：我們該用這個特性嗎？該用那個特性嗎？這個形式做是不是好點？那樣會不會有更好的性能？

所謂開發效率，對于個人來說，語言之不同，是會有很大差異。但是那是實現層面的差異。對于完成設計，這個過程，效率和所用語言無關。

實現的階段，程序員可不可以開心的放心的去完成那些接口，這就是衡量設計好不好的指標了。這個時候，一個高開發效率的語言有優勢（更少的代碼量），一個容易掌握的語言也有優勢（可以讓更多的人參于而少犯錯誤）。

#t#對于我的團隊，我會更樂于采用一種讓實現人員更輕松的方式。不用理會太多的語言細節，不用在投入開發前學習更多的概念（尤其是這個項目獨有的），不用特別嚴格的 code review 也可以允許大家提交新的代碼，切不至于輕易的引入 bug 。

我相信，軟件做到后面，設計人員不需要親自寫太多代碼。雖然我現在每天還是大量的寫，也并不覺得枯燥。

事必恭親是不好，但并不是說，你給實現人員足夠信任就可以放手的。真正讓你放手的只能是，你做出了好的設計，無論是誰，他也寫不壞它。這時，是你樂意自己寫，還是多找幾個同學幫忙寫，已經不重要了。

#p#

那么我們來討論一下怎樣構建一個（稍具規模的）軟件。我選擇用 C 為實現工具來做這件事情。就不得不談語言還沒有提供給我們的東西。

模塊化是最高原則之一（在 《Unix 編程藝術》一書中， Unix 哲學第一條即：模塊原則），我們就當考慮如何簡潔明快的使用 C 語言實現模塊化。

除開 C/C++ ，在其它現在流行的開發語言中，缺少標準化的模塊管理機制是很難想象的。但這也是 C 語言本身的設計哲學決定的：把盡可能多的可能性留給程序員。根據實際的系統，實際的需要去定制自己需要的東西。

對于巨型的系統（比如 Windows 這樣的操作系統），一般會考慮使用一種二進制級的模塊化方案。由模塊自己提供元信息，或是使用統一的管理方案（比如注冊表）。稍小一點的系統（我們通常開發接觸到的），則會考慮輕量一些的源碼級方案。

首先要考慮的往往是模塊的依賴關系和初始化過程。

依賴關系可以放由鏈接器或加載器來解決。尤其在使用 C 語言時，簡單的靜態庫或動態庫，都不太會引起大的麻煩。

C++ 則不然，C++ 的某些特性（比如模板類靜態成員的構造）必須對早期只供 C 語言使用的鏈接器做一些增強。即使是精心編寫的 C++ 庫，也有可能出現一些意外的 bug 。這些 bug 往往需要對編譯，鏈接，加載過程很深刻的理解，才能查出來。注：我并不想以此來反對使用 C++ 做開發。

我們需要著重管理的，是模塊的初始化過程。

對于打包在一起的一個庫（例如 glibc ，或是 msvcrt ），會在加載時有初始化入口，以及卸載時有結束代碼。我想說的不是這個，而是我們自己內部拆分的更小的模塊的相互依賴關系。

誰先初始化，誰后初始化，這是一個問題。

在 C++ 的語言級解決方案中，使用的是單件模塊。要么由鏈接器決定以怎樣的次序來生成初始化代碼，這，通常會因為依賴關系和實際構造次序不同而導致 bug （注：我在某幾本 C++ 書中都見過，待核實。自己好久不寫 C++ 也沒有實際的錯誤例子）；要么使用惰性初始化方案。這個惰性初始化也不是萬能的，并且有些額外的開銷。（多線程環境中尤其需要注意）

我使用 C 語言做初期設計的時候，采用的是一種足夠簡單的方法。就是，以編碼規范來規定，每個模塊必須存在一個初始化函數，有規范的名字。比如 foo 模塊的初始化入口叫

int foo_init()  
 

#t#規定：凡使用特定模塊，必須調用模塊初始化函數。

為了避免模塊重復初始化，初始化函數并不直接調用，而是間接的。類似這樣： mod_using(foo_init);

mod_using 負責調用初始化函數，并保證不重復調用，也可以檢查循環依賴。

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

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

注：我個人反對濫用宏。也盡可能的避免它。這里使用宏，經過了慎重的考慮。我希望可以有一個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現。而且，使用宏更像是對語言做的輕微且必要的擴展。

這樣，我的系統中模塊模塊的實現代碼最后，都有一個 init 函數，里面只是簡單的調用了 USING 來引用別的模塊。例如：

#include "module.h"  
 
/*  
  我個人偏愛把 module.h 的引入放在源文件最后，初始化入口之前。  
  它里面之定義了 USING 宏，以及相關管理函數。  
  這樣做是為了避免在代碼的其它地方去引入別的模塊。  
*/ 
 
int 
foo_init()  
{  
  USING(memory);  // 引用內存管理模塊  
  USING(log);  // 引用 log 模塊  
 
  return 0;  
}  
 

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了。