高質(zhì)量C++編程指南

(任選課)課程安排上機(jī)作業(yè)：

1、萬(wàn)年歷程序。利用C++的輸入輸出語(yǔ)句在屏幕上輸出任意指定一年的年歷，輸出格式是按月輸出，并帶星期顯示。

2、用遞歸寫(xiě)偽幣問(wèn)題。n塊相同的金幣中有且僅有一塊假幣．該假幣一定比真正的金幣輕，要求用一沒(méi)有砝碼的天平，用盡量少的稱量次數(shù)找出假幣，模擬該過(guò)程。要求請(qǐng)編一程序完成這一工作．要求在最差情況下也有盡量少的稱量次數(shù)。對(duì)該程序輸入一種實(shí)際情況：總金幣數(shù)與假幣序號(hào)，要求程序顯示出找出假幣的實(shí)際過(guò)程。

3、計(jì)算常數(shù)e(2.71828182845904523...)精確到小數(shù)點(diǎn)后任意位。用指針來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算出常數(shù)e并在屏幕上顯示出來(lái)。4、大數(shù)階乘。利用鏈表類或者標(biāo)準(zhǔn)STL實(shí)現(xiàn)任意大數(shù)階乘的精確計(jì)算，并在屏幕上顯示出來(lái)。5、建立大數(shù)類并重載+-*/運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)大數(shù)的+-*/運(yùn)算。6、文件的讀寫(xiě)操作：計(jì)算pi（3.1415926535……)到小數(shù)點(diǎn)后任意位,并將計(jì)算結(jié)果寫(xiě)入文件。計(jì)算公式：這個(gè)公式簡(jiǎn)稱BBP公式，由

Bailey,Borwein和

Plouffe于1995年共同發(fā)表。它打破了傳統(tǒng)的pi的算法，可以計(jì)算pi的任意第n位，而不用計(jì)算前面的n-1位。這為pi的分布式計(jì)算提供了可行性。

PI的近10年記錄:第一章、高質(zhì)量軟件開(kāi)發(fā)之概念１．１軟件質(zhì)量的基本概念一、詞典的定義：①典型的或本質(zhì)的特征②事物固有的或區(qū)別于其他事物的特征或本質(zhì)③優(yōu)良或者出色的程度二、軟件成熟度模型ＣＭＭ(CapabilityMaturityModel)定義：①一個(gè)系統(tǒng)或者組件或者過(guò)程符合特定需求的程度②一個(gè)系統(tǒng)或者組件或者過(guò)程符合客戶或者用戶的要求或期望的程度

以上定義很抽象三、從實(shí)用角度，１０大質(zhì)量屬性：１、第一大類：功能性屬性①正確性

第一個(gè)重要的軟件質(zhì)量屬性。指軟件按照要求正確執(zhí)行任務(wù)的能力。軟件如果運(yùn)行不正確，將給用戶造成不便甚至損失。②健壯性

指異常情況下，軟件能夠正常運(yùn)行的能力。健壯性有2層含義：*

容錯(cuò)能力：發(fā)生異常時(shí)系統(tǒng)不出錯(cuò)的能力。對(duì)于航天、武器、金融等領(lǐng)域，容錯(cuò)設(shè)計(jì)非常重要。容錯(cuò)是非常健壯的意思，UNIX容錯(cuò)能力很強(qiáng)。*恢復(fù)能力：指軟件發(fā)生錯(cuò)誤（不論死活）后，重新運(yùn)行時(shí)，能否恢復(fù)到?jīng)]有發(fā)生錯(cuò)誤前的狀態(tài)的能力。例如：某人挨了壞蛋一頓拳腳，特別健壯的人一點(diǎn)事沒(méi)有，表示有容錯(cuò)能力；比較健壯的人，雖然被打倒在地，過(guò)一會(huì)還能爬起來(lái)，除了皮肉之痛外倒也不用去醫(yī)院，表示恢復(fù)能力比較強(qiáng)；而虛弱的人可能短期恢復(fù)不過(guò)來(lái)，得在病床上躺很久?；謴?fù)能力是很有價(jià)值的。如Microsoft公司早期的操作系統(tǒng)Windows3.x和Windows9x動(dòng)不動(dòng)就死機(jī)，其容錯(cuò)性比較差，但它的恢復(fù)能力不錯(cuò)，機(jī)器重新啟動(dòng)后一般都能正常運(yùn)行，看在這個(gè)份上，人們也愿意將就著使用．③可靠性

軟件可靠性問(wèn)題通常是由于設(shè)計(jì)中沒(méi)有料到的異常和測(cè)試中沒(méi)有暴露的代碼缺陷引起的?？煽啃允侵冈谝欢ǖ沫h(huán)境下，在一定的時(shí)間段內(nèi)，程序不出現(xiàn)故障的概率，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)量。通常用ＭＴＴＦ（平均無(wú)故障時(shí)間）衡量。２、第二大類：非功能性屬性④性能

性能通常是指軟件的時(shí)間－空間效率，人們總希望軟件的運(yùn)行速度快些，占用的資源少些?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和代碼來(lái)提高軟件性能。⑤易用性

是指用戶使用軟件容易的程度。軟件的易用性要讓用戶來(lái)評(píng)價(jià)，如果用戶覺(jué)得軟件很難用，開(kāi)發(fā)人員不要有逆反心理，其實(shí)不是用戶笨，是你開(kāi)發(fā)的軟件太笨了。⑥清晰性

清晰意味著工作成果易讀、易理解，這個(gè)質(zhì)量屬性表達(dá)了人們一種質(zhì)樸的愿望：讓我花錢(qián)買(mǎi)它或用它，總得讓我看明白它是什么東西。開(kāi)發(fā)人員只有在自己思路清晰的時(shí)候才能寫(xiě)出讓別人易讀、易理解的程序和文檔。高水平的人能夠把系統(tǒng)設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)潔。如果軟件系統(tǒng)臃腫不堪，它遲早會(huì)出問(wèn)題。⑦安全性

是指信息安全，英文是Security而不是Safety。安全性是指防止系統(tǒng)被非法入侵的能力。對(duì)于大多數(shù)軟件產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，杜絕非法入侵既不可能也沒(méi)有必要。一般地，如果黑客為非法入侵花費(fèi)的代價(jià)（考慮時(shí)間、費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)等多種因素）高于得到的好處，那么這樣的系統(tǒng)認(rèn)為是安全的⑧可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性反映了軟件適應(yīng)變化的能力。如需求、設(shè)計(jì)變化，算法改進(jìn)、程序的變化等。如果軟件的規(guī)模很大，問(wèn)題很復(fù)雜，若軟件的可擴(kuò)展性不好，那么就有很大的局限性?？蓴U(kuò)展性是軟件設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。⑨兼容性是指兩個(gè)或者兩個(gè)以上的軟件相互交換信息的能力。如兩個(gè)字處理軟件的文件格式兼容。兼容性的商業(yè)規(guī)則是：弱者兼容強(qiáng)者，否則無(wú)容身之地；強(qiáng)者避免被兼容，否則市場(chǎng)被瓜分。⑩可移植性

是指軟件不經(jīng)修改或者稍加修改就可以運(yùn)行在不同硬件環(huán)境（ＣＰＵ、ＯＳ和編譯器）的能力，主要體現(xiàn)為代碼的可移植性。編程語(yǔ)言越低級(jí)，用它寫(xiě)的程序越難移植，反之則越容易。一般地，軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將“設(shè)備相關(guān)程序”與“設(shè)備無(wú)關(guān)程序”分開(kāi)，將“功能模塊”與“用戶界面”分開(kāi)，這樣可提高可移植性。１．２提高軟件質(zhì)量的基本方法提高質(zhì)量就是減少軟件的缺陷。缺陷越少軟件質(zhì)量越高。Ｂug是缺陷的形象比喻。錯(cuò)誤是嚴(yán)重的缺陷。沒(méi)有錯(cuò)誤的程序世間難求。質(zhì)量的最高境界是盡善盡美，即零缺陷。郎中治病的故事：在中國(guó)古代，有一家三兄弟全是郎中。其中一人是名醫(yī)，人們問(wèn)他：“你們兄弟三人誰(shuí)的醫(yī)術(shù)最高？”他回答說(shuō)：“我常用猛藥給病危者治病，偶爾有些病危者被我救活，于是我的醫(yī)術(shù)遠(yuǎn)近聞名并成了名醫(yī)。我二哥通常在人們剛剛生病時(shí)馬上就治愈他們，臨近村莊的人都知道他的醫(yī)術(shù)。我大哥深知人們生病的原因，所以能夠預(yù)防家里人生病，他的醫(yī)術(shù)只有我們家里人知道。消除軟件缺陷有三種基本方式：一、在開(kāi)發(fā)過(guò)程中有效地防止工作成果產(chǎn)生缺陷，將高質(zhì)量?jī)?nèi)建于開(kāi)發(fā)過(guò)程之中。這是預(yù)防勝于治療的道理，也是最佳的方式。學(xué)習(xí)高質(zhì)量編程的目的就是要一次性編寫(xiě)出高質(zhì)量的程序，而不是在程序出錯(cuò)后才去修補(bǔ)。二、當(dāng)工作成果剛剛產(chǎn)生時(shí)馬上進(jìn)行質(zhì)量檢查，及時(shí)找出并消除工作成果中的缺陷。這種方式的效果比較好，人們一般都能學(xué)會(huì)。最常用的是技術(shù)評(píng)審、測(cè)試和質(zhì)量保證等，已經(jīng)被企業(yè)廣泛采用并取得了成效。三、當(dāng)軟件交付使用后，用著用著就出錯(cuò)了，趕快請(qǐng)開(kāi)發(fā)者來(lái)補(bǔ)救，這種方式的代價(jià)最高?？尚Φ氖牵寒?dāng)軟件系統(tǒng)在用戶那里出故障了，那些現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)救成功的人倒成了英雄，好心用戶甚至寄來(lái)感謝信。１．３高質(zhì)量軟件開(kāi)發(fā)的基本方法一、建立軟件過(guò)程規(guī)范：若想順利開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品，必須有條不紊地組織技術(shù)開(kāi)發(fā)活動(dòng)和項(xiàng)目管理活動(dòng)，我們把這些活動(dòng)的組織形式稱為過(guò)程模型。典型的成果是1970年提出的提出的瀑布模型。其它還有增量模型、快速原型模型、螺旋模型、迭代模型。瀑布模型的精髓是線性順序地開(kāi)發(fā)軟件。線性化是人們最容易掌握并能熟練應(yīng)用的思想方法。特別適合企業(yè)軟件開(kāi)發(fā)。二、復(fù)用復(fù)用就是指“利用現(xiàn)成的東西”。是拿來(lái)主義的思想。是對(duì)前人的成果的利用和繼承。復(fù)用是人類智慧的表現(xiàn)。復(fù)用有利于提高質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本。勤勞且聰明的人們應(yīng)該把把大部分的時(shí)間用在小比例的創(chuàng)新工作上，而把小部分的時(shí)間用在大比例的成熟工作中，這樣才能把工作做得又快又好。軟件復(fù)用簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，減少了總的開(kāi)發(fā)工作量與維護(hù)代價(jià)。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上已有一千多億行程序，無(wú)數(shù)功能被重寫(xiě)了成千上萬(wàn)次，真是浪費(fèi)啊。三、分而治之是把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題,然后逐個(gè)解決。軟件分而治之說(shuō)起來(lái)容易，做起來(lái)好難。應(yīng)該著重考慮：復(fù)雜問(wèn)題分解后，每個(gè)問(wèn)題能否用程序?qū)崿F(xiàn)？所有程序能否最終集成為一個(gè)軟件系統(tǒng)并有效解決原始的復(fù)雜問(wèn)題？四、優(yōu)化與折中優(yōu)化是指優(yōu)化軟件的各個(gè)質(zhì)量屬性。如提高運(yùn)行速度，提高對(duì)內(nèi)存的利用率，使用戶的界面更加友好，使三維圖形的真實(shí)感更強(qiáng)等。軟件的折中是指協(xié)調(diào)各個(gè)質(zhì)量屬性，實(shí)現(xiàn)整體質(zhì)量最優(yōu)。折中是在保證其它質(zhì)量屬性不差的前提下，使某些重要質(zhì)量屬性變的更好。優(yōu)化與折中——魚(yú)與熊掌可兼得

假設(shè)魚(yú)每公斤10元，熊掌每公斤10000元，有個(gè)犟脾氣的人只有20元，非得要吃上1公斤美妙的“熊掌燒魚(yú)”，怎么辦？解決方法：花9元9角9分錢(qián)買(mǎi)999克魚(yú)肉，花10元錢(qián)買(mǎi)1克熊掌肉，可以做一道“熊掌戲魚(yú)”菜，剩下的那一分錢(qián)還可以建立基金，用于推廣優(yōu)化與折中方法。五、技術(shù)評(píng)審TR（TechnicalReview):目的是盡早發(fā)現(xiàn)工作成果中的缺陷，并幫助開(kāi)發(fā)人員及時(shí)消除缺陷，技術(shù)評(píng)審的主要好處：通過(guò)消除工作成果中的缺陷而提高產(chǎn)品質(zhì)量。越早消除缺陷就越能降低成本。開(kāi)發(fā)人員能及時(shí)得到同行專家的幫助和指導(dǎo)。技術(shù)評(píng)審的2種基本類型：正式技術(shù)評(píng)審（FTR）：FTR比較嚴(yán)格，需要舉行評(píng)審會(huì)議，參加評(píng)審會(huì)議的人員比較多。非正式技術(shù)評(píng)審（ITR）：ITR的形式比較靈活，通常在同伴之間開(kāi)展，不必舉行會(huì)議，評(píng)審人員比較少。六、測(cè)試：是通過(guò)運(yùn)行測(cè)試用例(TestCase)來(lái)找出軟件中的缺陷。測(cè)試是一種動(dòng)態(tài)檢查。一個(gè)成功的測(cè)試在于發(fā)現(xiàn)了迄今尚未發(fā)現(xiàn)的缺陷。所以怎樣設(shè)計(jì)出有效的測(cè)試是非常重要的。常用的測(cè)試：測(cè)試階段：?jiǎn)卧獪y(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、驗(yàn)收測(cè)試測(cè)試方法：白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試測(cè)試內(nèi)容：功能測(cè)試、界面測(cè)試、安全測(cè)試*

測(cè)試能提高軟件的質(zhì)量，但提高質(zhì)量不能依賴測(cè)試。*測(cè)試只能證明缺陷存在，不能證明缺陷不存在，徹底的測(cè)試難以實(shí)現(xiàn)。*測(cè)試的困難是不知道如何進(jìn)行有效的測(cè)試，也不知道什么時(shí)候可以放心的結(jié)束測(cè)試*2—8原則：80%的缺陷聚集在20%的模塊中，經(jīng)常出錯(cuò)的模塊改錯(cuò)后還會(huì)經(jīng)常出錯(cuò)七、質(zhì)量保證QA（QualityAssurance)：目的是提供一種有效的人員組織形式和管理方法。它是一種有計(jì)劃的、貫穿于整個(gè)產(chǎn)品生命周期的質(zhì)量管理方法。質(zhì)量保證的基本方法是通過(guò)有計(jì)劃地檢查工作過(guò)程及工作成果是否符合既定的規(guī)范，來(lái)監(jiān)控和改進(jìn)過(guò)程質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。建議把技術(shù)評(píng)審、測(cè)試與質(zhì)量保證三者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，才能提高工作效率和降低成本。八、改錯(cuò)：就是找出根源，對(duì)癥下藥。有人問(wèn)阿凡提：“我肚子痛，應(yīng)該用什么藥？”阿凡提說(shuō)“應(yīng)該用眼藥水，因?yàn)槟阊劬Σ缓?，吃了臟東西才肚子痛?！庇绍浖e(cuò)誤的癥狀找出根源并不是件容易的事，因?yàn)椋?、癥狀和根源可能相隔很遠(yuǎn)。2、癥狀可能在另一個(gè)錯(cuò)誤被糾正后暫時(shí)性消失。3、癥狀可能并不是由某個(gè)程序錯(cuò)誤直接引發(fā)的，如累積誤差。4、癥狀可能是由不太容易跟蹤的人工錯(cuò)誤引起的。5、癥狀可能時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，如內(nèi)存泄漏。6、很難重現(xiàn)“錯(cuò)誤現(xiàn)場(chǎng)”。7、癥狀可能分布在多個(gè)不同任務(wù)中，難以跟蹤。尋找錯(cuò)誤過(guò)程稱調(diào)試（Debugging)。調(diào)試簡(jiǎn)單辦法：插入打印語(yǔ)句。１．4有關(guān)編程的思考一、有最好的編程語(yǔ)言嗎？cc++visualc++visualbasicdelphijava等哪個(gè)最好？能很好地解決問(wèn)題的語(yǔ)言就是好語(yǔ)言根據(jù)實(shí)際情況選擇自己擅長(zhǎng)的語(yǔ)言，才能保證有較好的質(zhì)量。不要發(fā)誓忠于某某語(yǔ)言而自尋煩惱。二、編程時(shí)應(yīng)該多使用技巧嗎？技巧的優(yōu)點(diǎn)在于另辟蹊徑地解決問(wèn)題。缺點(diǎn)是技巧不為人熟知。程序中使用太多的技巧，可能會(huì)遺留下錯(cuò)誤隱患，別人也難以理解。建議用自然的方式編程，不要濫用技巧。《賣(mài)油翁》的故事又告訴我們“熟能生巧”，表明技巧是自然而然產(chǎn)生的，不是賣(mài)弄出來(lái)的。三、換更快的計(jì)算機(jī)還是換更快算法？如果開(kāi)發(fā)軟件的目的是為了學(xué)習(xí)或是研究，那么應(yīng)該設(shè)計(jì)一種更快的算法。如果該軟件已經(jīng)用于商業(yè)，則需謹(jǐn)慎考慮。如果更換一臺(tái)計(jì)算機(jī)能解決問(wèn)題，則是最快的解決方案。類似問(wèn)題：是買(mǎi)現(xiàn)成的程序？還是徹底有自己開(kāi)發(fā)？四、錯(cuò)誤是否應(yīng)該分等級(jí)？微軟的一些開(kāi)發(fā)小組把錯(cuò)誤分為4個(gè)等級(jí)：一級(jí)嚴(yán)重：導(dǎo)致軟件崩潰。二級(jí)嚴(yán)重：導(dǎo)致一個(gè)特性不能運(yùn)行，并且沒(méi)有替代方案。三級(jí)嚴(yán)重：導(dǎo)致一個(gè)特性不能運(yùn)行，但有替代方案。四級(jí)嚴(yán)重：是表面化的或是微小的。觀點(diǎn)：該分類帶有較重的技術(shù)傾向，并不是普遍適用的。

假設(shè)某個(gè)財(cái)務(wù)軟件有2個(gè)錯(cuò)誤：錯(cuò)誤A使該軟件死掉，錯(cuò)誤B導(dǎo)致工資計(jì)算錯(cuò)誤。按上述分類，錯(cuò)誤A屬一級(jí)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤B屬二級(jí)錯(cuò)誤。

例如航空軟件操作手冊(cè)寫(xiě)錯(cuò)了，按上述分類屬四級(jí)錯(cuò)誤。但這樣的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致機(jī)毀人亡，難道還算微小嗎？編程人員應(yīng)該意識(shí)到：所有的錯(cuò)誤都是嚴(yán)重的，不存在微不足道的錯(cuò)誤，只有這樣才能少犯錯(cuò)誤。小結(jié)

軟件質(zhì)量屬性之間并非完全獨(dú)立的,而是相互交織、相互影響的。因此要同時(shí)兼顧多個(gè)軟件質(zhì)量屬性，使程序達(dá)到整體最優(yōu)。軟件工程的觀念、方法和規(guī)范都是樸實(shí)無(wú)華的，平凡之人皆可領(lǐng)會(huì)，但只有實(shí)實(shí)在在地用起來(lái)才有價(jià)值。第二章、Ｃ＋＋文件結(jié)構(gòu)和程序版式２．１程序文件的目錄結(jié)構(gòu)

一個(gè)正在開(kāi)發(fā)程序不僅包括源代碼還包含許多資源文件，數(shù)據(jù)文件、庫(kù)文件等等．典型的Ｃ＋＋程序工程結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中目錄的用途如下：１、include目錄存放程序的頭文件２、source目錄存放程序的源文件３、shared目錄存放一些共享文件４、resource目錄存放各種資源文件，包括圖片、圖標(biāo)、光標(biāo)、對(duì)話框５、debug目錄存放應(yīng)用程序調(diào)試版本生成的目標(biāo)文件、lib文件、dll文件及可執(zhí)行文件等。６、release目錄存放應(yīng)用程序發(fā)行版本生成的目標(biāo)文件、lib文件、dll文件及可執(zhí)行文件等。７、bin目錄存放程序員自己創(chuàng)建的lib文件。提示：要分清楚編譯時(shí)相對(duì)路徑和運(yùn)行時(shí)相對(duì)路徑的不同。例如:#include“.\include\abc.h”其相對(duì)路徑是當(dāng)前工程文件的路徑.而下面這行代碼:

OpenFile(“..\abc.ini”);其相對(duì)路徑是在運(yùn)行時(shí)可執(zhí)行文件的路徑.２．2程序文件的結(jié)構(gòu)C++源程序一般有2類文件,一類為保存程序聲明的頭文件,后綴為.h;另一類為保存程序?qū)崿F(xiàn)的源文件,后綴為.cpp源文件一般要用#include包含頭文件一、頭文件的用途和結(jié)構(gòu)1、頭文件用途：（1）、通過(guò)頭文件來(lái)調(diào)用庫(kù)功能。在一些場(chǎng)合，源代碼不便向用戶公開(kāi)，只向用戶提供頭文件和二進(jìn)制即可。編譯器會(huì)從庫(kù)中提取相應(yīng)的代碼。（2）、能加強(qiáng)類型安全檢查。如果某個(gè)接口被實(shí)現(xiàn)或被使用時(shí)的方式與頭文件的聲明不一致，編譯器會(huì)指出錯(cuò)誤。（3）、頭文件可以提高程序的可讀性2、頭文件結(jié)構(gòu)：頭文件中的元素比較多，其結(jié)構(gòu)一般安排：①、版權(quán)、版本信息。②、編譯預(yù)處理塊，如：#ifndef/#define/#endif結(jié)構(gòu)。③、文