模塊化原理和方法 模塊化的方法和注意事項

引言

當項目小組做一個(gè)相對較復雜的工程時(shí)，意味著(zhù)你不再獨自單干。而是和小組成員分工合作，這就要求小組成員各自負責一部分工程。比如你可能只是負責通訊或者顯示這一塊。

這個(gè)時(shí)候，你就應該將自己的這一塊程序寫(xiě)成一個(gè)模塊，單獨調試，留出接口供其它模塊調用。

最后，小組成員都將自己負責的模塊寫(xiě)完并調試無(wú)誤后，由項目組長(cháng)進(jìn)行組合調試。

像這些場(chǎng)合就要求程序必須模塊化。模塊化的好處是很多的，不僅僅是便于分工，它還有助于程序的調試，有利于程序結構的劃分，還能增加程序的可讀性和可移植性。

初學(xué)者往往搞不懂如何模塊化編程,其實(shí)它是簡(jiǎn)單易學(xué),而且又是組織良好程序結構行之有效的方法之一。

本文將先大概講一下模塊化的方法和注意事項，最后將以初學(xué)者使用最廣的keil c編譯器為例，給出模塊化編程的詳細步驟。

模塊化程序設計應該理解以下概述:

模塊即是一個(gè).c 文件和一個(gè).h 文件的結合，頭文件(.h)中是對于該模塊接口的聲明；

這一條概括了模塊化的實(shí)現方法和實(shí)質(zhì)：將一個(gè)功能模塊的代碼單獨編寫(xiě)成一個(gè).c文件,然后把該模塊的接口函數放在.h文件中.舉例:假如你用到液晶顯示，那么你可能會(huì )寫(xiě)一個(gè)液晶驅動(dòng)模塊，以實(shí)現字符、漢字和圖像的現實(shí)，命名為: led_device.c，該模塊的.c文件大體可以寫(xiě)成:

????注：此處只寫(xiě)出這兩個(gè)函數,第一個(gè)延時(shí)函數的作用范圍是模塊內,第二個(gè)，它是其它模塊需要的。為了簡(jiǎn)化,此處并沒(méi)有寫(xiě)出函數體. ??? .h文件中給出模塊的接口.在上面的例子中, 向LCD寫(xiě)入字符函數：wr_lcd (uchar dat_comm,uchar content)就是一個(gè)接口函數,因為其它模塊會(huì )調用它,那么.h文件中就必須將這個(gè)函數聲明為外部函數（使用extrun關(guān)鍵字修飾），另一個(gè)延時(shí)函數：void delay (uint us)只是在本模塊中使用（本地函數，用static關(guān)鍵字修飾），因此它是不需要放到.h文件中的。 ??? .h文件格式如下： ????這里注意三點(diǎn):

在keil 編譯器中，extern這個(gè)關(guān)鍵字即使不聲明,編譯器也不會(huì )報錯,且程序運行良好,但不保證使用其它編譯器也如此。強烈建議加上，養成良好的編程規范。

.c文件中的函數只有其它模塊使用時(shí)才會(huì )出現在.h文件中,像本地延時(shí)函數static void delay (uint us)即使出現在.h文件中也是在做無(wú)用功,因為其它模塊根本不去調用它,實(shí)際上也調用不了它(static關(guān)鍵字的限制作用)。

注意本句最后一定要加分號”;”,相信有不少同學(xué)遇到過(guò)這個(gè)奇怪的編譯器報錯: error C132: 'xxxx': not in formal parameter list，這個(gè)錯誤其實(shí)是.h的函數聲明的最后少了分號的緣故。

模塊的應用：假如需要在LCD菜單模塊lcd_menu.c中使用液晶驅動(dòng)模塊lcd_device.c中的函數void wr_lcd (uchar dat_comm,uchar content),只需在LCD菜單模塊的lcd_menu.c文件中加入液晶驅動(dòng)模塊的頭文件lcd_device.h即可。

某模塊提供給其它模塊調用的外部函數及數據需在.h 中文件中冠以extern 關(guān)鍵字聲明；

這句話(huà)在上面的例子中已經(jīng)有體現，即某模塊提供給其它模塊調用的外部函數和全局變量需在.h 中文件中冠以extern 關(guān)鍵字聲明。 下面重點(diǎn)說(shuō)一下全局變量的使用。使用模塊化編程的一個(gè)難點(diǎn)（相對于新手）就是全局變量的設定，初學(xué)者往往很難想通模塊與模塊公用的變量是如何實(shí)現的，常規的做法就是本句提到的，在.h文件中外部數據冠以extern關(guān)鍵字聲明。 比如上例的變量value就是一個(gè)全局變量，若是某個(gè)模塊也使用這個(gè)變量，則和使用外部函數一樣，只需在使用的模塊.c文件中包含#include“l(fā)cd_device.h”即可。 另一種處理模塊間全局變量的方法來(lái)自于嵌入式操作系統uCOS-II，這個(gè)操作系統處理全局變量的方法比較特殊，也比較難以理解，但學(xué)會(huì )之后妙用無(wú)窮，這個(gè)方法只需用在頭文件中定義一次。方法為： 在定義所有全局變量（uCOS-II將所有全局變量定義在一個(gè).h文件內）的.h頭文件中： ??? .H 文件中每個(gè)全局變量都加上了xxx_EXT的前綴。xxx 代表模塊的名字。 ????該模塊的.C文件中有以下定義： ????當編譯器處理.C文件時(shí)，它強制xxx_EXT（在相應.H文件中可以找到）為空，（因為xxx_GLOBALS已經(jīng)定義）。 ????所以編譯器給每個(gè)全局變量分配內存空間，而當編譯器處理其他.C 文件時(shí)，xxx_GLOBAL沒(méi)有定義，xxx_EXT 被定義為extern，這樣用戶(hù)就可以調用外部全局變量。為了說(shuō)明這個(gè)概念，可以參見(jiàn)uC/OS_II.H,其中包括以下定義： ????同時(shí)，uCOS_II.H 中有以下定義： ????當編譯器處理uCOS_II.C 時(shí)，它使得頭文件變成如下所示，因為OS_EXT 被設置為空。 ????這樣編譯器就會(huì )將這些全局變量分配在內存中。當編譯器處理其他.C 文件時(shí)，頭文件變成了如下的樣子，因為OS_GLOBAL沒(méi)有定義，所以OS_EXT 被定義為extern。 ????在這種情況下，不產(chǎn)生內存分配，而任何 .C文件都可以使用這些變量。這樣的就只需在 .H文件中定義一次就可以了。

模塊內的函數和全局變量需在.c 文件開(kāi)頭冠以static 關(guān)鍵字聲明；

這句話(huà)主要講述了關(guān)鍵字static的作用。Static是一個(gè)相當重要的關(guān)鍵字，他能對函數和變量做一些約束，而且可以傳遞一些信息。 比如上例在LCD驅動(dòng)模塊.c文件中定義的延時(shí)函數static void delay (uint us)，這個(gè)函數冠以static修飾，一方面是限定了函數的作用范圍只是在本模塊中起作用，另一方面也給人傳達這樣的信息：該函數不會(huì )被其他模塊調用。 下面詳細說(shuō)一下這個(gè)關(guān)鍵字的作用，在C 語(yǔ)言中，關(guān)鍵字static 有三個(gè)明顯的作用：

在函數體，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數被調用過(guò)程中維持其值不變。

在模塊內（但在函數體外），一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量可以被模塊內所用函數訪(fǎng)問(wèn)，但不能被模塊外其它函數訪(fǎng)問(wèn)。它是一個(gè)本地的全局變量。

在模塊內，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的函數只可被這一模塊內的其它函數調用。那就是，這個(gè)函數被限制在聲明它的模塊的本地范圍內使用。

前兩個(gè)都比較容易理解，最后一個(gè)作用就是剛剛舉例中提到的延時(shí)函數（static void delay (uint us)），本地化函數是有相當好的作用的。

永遠不要在.h 文件中定義變量！

比較一下代碼： 代碼一： ????以上程序的結果是在模塊1、2、3 中都定義了整型變量a，a 在不同的模塊中對應不同的地址元，這個(gè)世界上從來(lái)不需要這樣的程序。正確的做法是： ????代碼二： ????這樣如果模塊1、2、3 操作a 的話(huà)，對應的是同一片內存單元。 ? ????注：一個(gè)嵌入式系統通常包括兩類(lèi)（注意是兩類(lèi)，不是兩個(gè)）模塊：

硬件驅動(dòng)模塊，一種特定硬件對應一個(gè)模塊；

軟件功能模塊，其模塊的劃分應滿(mǎn)足低偶合、高內聚的要求。

責任編輯：彭菁