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  第26题      
  知识点:   构件   软件设计活动   编码   开发人员   软件工程
  关键词:   编码   构件   开发   软件工程   需求   语言        章/节:   软件与软件工程知识       

 
软件工程活动包括需求、设计、实现、确认以及支持等活动。在()活动中,开发人员选择可用的构件,或以一种选定的语言对每一构件进行编码
 
 
  A.  需求
 
  B.  设计
 
  C.  实现
 
  D.  确认
 
 
 

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软件维护包含更正性维护、适应性维护、预防性维护、完善性维护。( )属于完善性维护。
   知识点讲解    
   · 构件    · 软件设计活动    · 编码    · 开发人员    · 软件工程
 
       构件
        构件(组件)是一个功能相对独立的具有可重用价值的软件单元。在面向对象方法中,一个构件由一组对象构成,包含了一些协作的类的集合,它们共同工作来提供一种系统功能。
        可重用性是指系统和(或)其组成部分能在其他系统中重复使用的程度。软件开发的全生命周期都有可重用的价值,包括项目的组织、软件需求、设计、文档、实现、测试方法和测试用例,都是可以被重复利用和借鉴的有效资源。可重用性体现在软件的各个层次,通用的、可复用性高的软件模块往往已经由操作系统或开发工具提供,如通用库、标准组件和标准模板库等,它们并不需要程序员重新开发。
 
       软件设计活动
        软件设计包括4个既独立又相互联系的活动,即数据设计、体系结构设计、接口设计(界面设计)和过程设计。这4个活动完成以后就得到了全面的软件设计模型。设计方法也是以后实现设计模型的蓝图和软件工程活动的基础。
        数据设计是实施软件工程中的4个设计活动中的第一个。由于数据结构对程序结构和过程复杂性都有影响,因此数据结构对软件质量的影响是很深远的。好的数据设计将改善程序结构和模块划分,降低过程复杂性。数据设计将分析时创建的信息域模型变换成实现软件所需的数据结构。在实体-关系图(E-R图)中定义的数据对象和关系,以及数据字典中描述的详细数据内容为数据设计活动奠定了基础。
        体系结构设计的主要目标是开发一个模块化的程序结构,并表示出模块间的控制关系。此外,体系结构设计将程序结构和数据结构相结合,为数据在程序中的流动定义了接口。
        接口设计描述了软件内部、软件和协作系统之间,以及软件与人(用户)之间如何通信。一个接口意味着信息流(如数据和/或控制流),因此,数据和控制流图提供了接口设计所需的信息。接口设计要实现的内容包括一般交互、信息显示和数据输入。接口设计主要包括以下三个方面。
        (1)设计软件模块间的接口。
        (2)设计模块和其他非人的信息生产者和消费者(比如外部实体)之间的接口。
        (3)设计人(用户)和计算机间的接口(通常简称为“人机接口”或“人机界面”)。
        过程设计应该在数据设计、体系结构设计和接口设计完成之后进行。所有的程序都可以建立在一组已有的逻辑构成元素上,这一组逻辑构成元素强调了“对功能域的维护”,其中每一个逻辑构成元素有可预测的逻辑结构,即从顶端进入,从底端退出,读者可以很容易地理解过程流。
 
       编码
               编码过程
               在给定了软件设计规格说明书后,下一步的工作就是编写代码。一般来说,编码工作可以分为四个步骤:
               (1)确定源程序的标准格式,制订编程规范。
               (2)准备编程环境,包括软硬件平台的选择,包括操作系统、编程语言、集成开发环境等。
               (3)编写代码。
               (4)进行代码审查,以提高编码质量。为提高审查的效率,在代码审查前需要准备一份检查清单,并设定此次审查须找到的bug数量。在审查时,要检查软件规格说明书与编码内容是否一致;代码对硬件和操作系统资源的访问是否正确;中断控制模块是否正确等。
               编码准则
               在嵌入式系统中,由于资源有限,且实时性和可靠性要求较高,因此,在开发嵌入式软件时,要注意对执行时间、存储空间和开发/维护时间这三种资源的使用进行优化。也就是说,代码的执行速度要越快越好,系统占用的存储空间要越小越好,软件开发和维护的时间要越少越好。
               具体来说,在编写代码时,需要做到以下几点:
               .保持函数短小精悍。一个函数应该只实现一个功能,如果函数的代码过于复杂,将多个功能混杂在一起,就很难具备可靠性和可维护性。另外,要限制函数的长度,一般来说,一个函数的长度最好不要超过100行。
               .封装代码。将数据以及对其进行操作的代码封装在一个实体中,其他代码不能直接访问这些数据。例如,全局变量必须在使用该变量的函数或模块内定义。对代码进行封装的结果就是消除了代码之间的依赖性,提高了对象的内聚性,使封装后的代码对其他行为的依赖性较小。
               .消除冗余代码。例如,将一个变量赋给它自己,初始化或设置一个变量后却从不使用它,等等。研究表明,即使是无害的冗余也往往和程序的缺陷高度关联。
               .减少实时代码。实时代码不但容易出错、编写成本较高,而且调试成本可能更高。如果可能,最好将对执行时间要求严格的代码转移到一个单独的任务或者程序段中。
               .编写优雅流畅的代码。
               .遵守代码编写标准并借助检查工具。用自动检验工具寻找缺陷比人工调试便宜,而且能捕捉到通过传统测试检查不到的各种问题。
               编码技术
                      编程规范
                      在嵌入式软件开发过程中,遵守编程规范,养成良好的编程习惯,这是非常重要的,将直接影响到所编写代码的质量。
                      编程规范主要涉及的三方面内容:
                      .命名规则。从编译器的角度,一个合法的变量名由字母、数字和下画线三种字符组成,且第一个字符必须为字母或下画线。但是从程序员的角度,一个好的名字不仅要合法,还要载有足够的信息,做到“见名知意”,并且在语意清晰、不含歧义的前提下,尽可能地简短。
                      .编码格式。在程序布局时,要使用缩进规则,例如变量的定义和可执行语句要缩进一级,当函数的参数过长时,也要缩进。另外,括弧的使用要整齐配对,要善于使用空格和空行来美化代码。例如,在二元运算符与其运算对象之间,要留有空格;在变量定义和代码之间要留有空行;在不同功能的代码段之间也要用空行隔开。
                      .注释的书写。注释的典型内容包括:函数的功能描述;设计过程中的决策,如数据结构和算法的选择;错误的处理方式;复杂代码的设计思想等。在书写注释时要注意,注释的内容应该与相应的代码保持一致,同时要避免不必要的注释,过犹不及。
                      性能优化
                      由于嵌入式系统对实时性的要求较高,因此一般要求对代码的性能进行优化,使代码的执行速度越快越好。以算术运算为例,在编写代码时,需要仔细地选择和使用算术运算符。一般来说,整数的算术运算最快,其次是带有硬件支持的浮点运算,而用软件来实现的浮点运算是非常慢的。因此,在编码时要遵守以下准则:
                      .尽量使用整数(char、short、int和long)的加法和减法。
                      .如果没有硬件支持,尽量避免使用乘法。
                      .尽量避免使用除法。
                      .如果没有硬件支持,尽量避免使用浮点数。
                      下图是一个例子,其中两段代码的功能完全一样,都是对一个结构体数组的各个元素进行初始化,但采用两种不同的方法来实现。下图(a)采用数组下标的方法,在定位第i个数组元素时,需要将i乘以结构体元素的大小,再加上数组的起始地址。下图(b)采用的是指针访问的方法,先把指针fp初始化为数组的起始地址,然后每访问完一个数组元素,就把fp加1,指向下一个元素。在一个奔腾4的PC上,将这两段代码分别重复10 700次,右边这段代码需要1ms,而左边这段代码需要2.13ms。
                      
                      算术运算性能优化的例子
 
       开发人员
        ①多媒体软件:项目负责人、学科教学专家、教学设计专家、软件工程师、多媒体素材制作专家和多媒体课件制作专家。
        ②多媒体电子出版物:策划编导、文字编辑、美术编辑、音乐编辑和多媒体编辑。
 
       软件工程
        1)软件工程的概念
        为了消除软件危机,通过认真研究解决软件危机的方法,人们认识到软件工程是使计算机软件走向科学的途径,逐渐形成了软件工程的概念,并开辟工程学的新兴领域,即软件工程学。
        2)软件工程的要素
        软件工程具有以下3个要素。
        (1)方法。完成软件工程项目的技术手段。
        (2)工具。支持软件的开发、管理、文档生成。
        (3)过程。将方法和工具综合起来以达到合理、及时地进行计算机软件开发的目的。
        3)软件生命周期
        软件生命周期是指软件产品从考虑其概念开始到该软件产品交付使用,直至最终退役为止的整个过程,包括计划阶段、分析阶段、设计阶段、实现阶段、测试阶段和运行维护阶段。
        4)软件开发模型
        比较经典的软件开发模型有瀑布模型、快速原型模型、演化模型、增量模型、螺旋模型、喷泉模型等。
        5)软件开发方法
        软件开发方法有以下几种。
        (1)结构化软件开发(SASD)方法:采用结构化技术来完成软件开发的各项任务。它把软件生命周期划分成若干个阶段,依次完成每个阶段的任务。它与瀑布模型有很好的结合度,是与其最相适应的软件开发方法。
        (2)面向数据结构的软件开发方法:从目标系统的输入、输出数据结构入手,导出程序框架结构,再补充其他细节,从而可得到完整的程序结构图。有Jackson方法和Warnier方法。
        (3)面向对象的软件开发方法:随着OOP(面向对象编程)向OOD(面向对象设计)和OOA(面向对象分析)的发展,最终形成面向对象的软件开发方法OMT(Object Modelling Technique)。这是一种自底向上和自顶向下相结合的方法,而且它以对象建模为基础,从而不仅考虑了输入、输出数据结构,实际上也包含了所有对象的数据结构。
        (4)基于构件化的开发方法:用预先建立的构件和模板,像"搭积木"一样进行建造。
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