?? pl005.asp
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<TITLE>程式設計基礎講座(五) - 走過傳統，邁向 ＯＯ</TITLE>
<META NAME="GENERATOR" CONTENT="Mozilla/3.01Gold (Win95; I) [Netscape]">
</HEAD>
<BODY BACKGROUND="back01.jpg">
<H3><FONT COLOR="#008000">程 式 設 計 基 礎 講 座 (五 )</FONT></H3>
<H2 ALIGN=CENTER><FONT COLOR="#0000FF"><FONT SIZE=+3>走 過 傳 統 ， 邁
向 Ｏ Ｏ </FONT></FONT></H2>
<P>
<HR WIDTH="100%"><A NAME="S0"></A><B><FONT COLOR="#0000FF"><FONT SIZE=+2>本
文 大 綱 </FONT></FONT></B></P>
<UL>
<TABLE WIDTH="80%" >
<TR VALIGN=TOP>
<TD VALIGN=TOP><FONT COLOR="#0000FF"><A HREF="#S1">從傳統程式語言到 ＯＯＰ</A></FONT></TD>
<TD><FONT COLOR="#0000FF"><A HREF="#S3">再探軟體工程</A></FONT></TD>
</TR>
<TR>
<TD><B><FONT COLOR="#0000FF"><A HREF="#S2">軟體開發生態的改變</A></FONT></B></TD>
<TD><B><FONT COLOR="#0000FF"><A HREF="#S4">通往 ＯＯ 之路</A></FONT></B></TD>
</TR>
</TABLE>
<P>近 年 來 ， 經 過 報 章 雜 志 的 渲 染 、 廣 告 、 及 報 導 ，「物 件
導 向」（Object Oriented， 以 下 簡 稱 OO） 已 不 再 是 個 陌 生 的 名
詞 了 ， 有 人 說 這 種 技 術 將 造 成 本 世 紀 末 的 軟 體 革 命 ， 市
面 上 諸 多 軟 體 開 發 工 具 亦 無 不 宣 稱 自 己 是 多 麼 的 OO， 讓
人 感 覺 一 股 新 的 OO 文 化 已 經 侵 入 了 軟 體 開 發 世 界 ， 然 而
當 我 們 回 顧 軟 體 發 展 的 歷 史 ， 卻 可 發 現 這 門 技 術 并 不 是
遽 然「革 命」（ Revolution） 而 產 出 的 ， 而 是 逐 漸「進 化」（Evolution）
過 來 的 ， 因 此 我 們 希 望 從 傳 統 程 式 語 言 如 何 過 渡 到 OO 程
式 語 言 （以 下 簡 稱 OOP） 的 緣 由 談 起 ， 再 說 明 引 進 OO 技 術
之 後 軟 體 開 發 生 態 的 改 變 ， 期 能 對 踏 入 OO 技 術 的 朋 友 有
所 助 益 。 </P>
</UL>
<H2><A NAME="S1"></A><FONT COLOR="#0000FF">從 傳 統 程 式 語 言 到 Ｏ Ｏ
Ｐ </FONT></H2>
<UL>
<P>傳 統 是 什 麼 ？ 我 想 回 答 這 個 問 題 ， 程 式 語 言 要 比 文 化
簡 單 多 了 ， 傳 統 程 式 語 言 簡 要 地 說 是 由「變 數」及「副 程 式」所
組 成 的 ， 其 中 變 數 就 像 是 制 作 軟 體 的 基 本 元 件 ， 而 副 程
式 則 是 將 變 數 元 件 貫 穿 起 來 的 程 序 ， 所 以 傳 統 程 式 的 撰
寫 總 是 把 重 心 放 在 副 程 式 的 邏 輯 及 演 算 法 上 面 ， PASCAL 之
父 Niklaus Wirth 有 一 本 1976 的 鉅 著「Algorithm + Data Structures =
Programs」（演 算 法 + 資 料 結 構 = 程 式 ） ， 書 名 即 能 表 達 當 時
的 這 種 現 象 。 </P>
<P>除 了 副 程 式 的 演 算 法 之 外 ， Wirth 還 強 調 另 一 件 重 要 的
事 情 ： 單 純 的 資 料 （也 就 是 基 本 的 變 數 ， 例 如 整 數 、 字
串 等 ） 已 無 法 滿 足 程 式 撰 寫 上 的 需 求 ， 真 正 的 程 式 還 要
再 善 用「Data Structures」（資 料 結 構 ， 也 就 是 自 訂 的 復 合 式
資 料 型 態 ） 的 功 能 。 如 果 說 基 本 變 數 是 程 式 語 言 最 基 礎
的 元 件 ， 那 麼 資 料 結 構 就 是 使 用 者 可 以 自 訂 的 高 階 元 件
， 當 我 們 擁 有 越 多 高 階 的 元 件 時 ， 程 式 的 撰 寫 就 越 容 易
。 </P>
<P>資 料 結 構 與 副 程 式 的 演 算 法 是「結 構 化 程 式 設 計」最 強
調 的 地 方 ， 它 亦 曾 獨 領 程 式 設 計 風 騷 一 段 時 日 ， 但 在 軟
體 趨 向 復 雜 的 情 況 下 ， 卻 已 漸 漸 不 能 滿 足 開 發 上 的 需 求
。 </P>
</UL>
<P><B><FONT COLOR="#000080"><FONT SIZE=+1>從「資 料 結 構」到「軟 體 Ｉ
Ｃ」</FONT></FONT></B></P>
<UL>
<P>其 實 我 在 前 面 不 應 該 說 資 料 結 構 是 一 種 元 件 ， 為 什 麼
呢 ？ 所 謂 元 件 大 抵 上 是 封 閉 型 的 東 西 ， 更 明 白 地 說 我 們
看 不 到 元 件 內 的 組 成 元 素 ， 而 當 我 們 想 用 它 時 ， 必 須 先
知 道 這 個 元 件 提 供 了 哪 些 使 用「方 法」， 舉 例 來 說 ， 假 如
說 STACK（堆 疊） 是 一 個 元 件 ， 它 應 該 長 得 像 ： </P>
</UL>
<CENTER><P><A HREF="pl05-1.gif">圖 -1 STACK 元 件 </A></P></CENTER>
<UL>
<P>上 圖 的 STACK 提 供 兩 個 操 作 它 的 方 法 ─ Push 及 Pop， 而 資
料 結 構 是 被「 封 裝」起 來 的 ， 使 用 者 只 能 透 過 Push 及 Pop 兩
種 方 法 來 操 作 STACK， 至 於 想 知 道 STACK 的 資 料 結 構 ， 甚 至
直 接 對 它 進 行 讀 寫 的 動 作 ， 對 不 起 ， 不 行 ！ 這 就 好 像 硬
體 的 IC 一 樣 ， 其 內 部 線 路 被 實 實 在 在 地 封 起 來 ， 想 使 用
它 得 先 查 一 查 cookbook（硬 體 的 使 用 說 明 書 ） ， 瞭 解 使 用 的
方 法 才 行 。 </P>
<P>由 於 觀 念 與 IC 頗 為 類 似 ， 所 以 有 人 把 上 述 的 軟 體 元 件
稱 為「軟 體 IC」 ， 而 比 較 正 式 的 名 稱 則 是「可 再 用 軟 體 元 件」（Reusable
Software Components） ， 不 過 最 通 俗 的 講 法 還 是「物 件」（Object）
。 </P>
<P>言 歸 正 傳 ， 讓 我 們 來 看 為 什 麼 資 料 結 構 不 是 軟 體 元 件
： 由 於 結 構 化 程 式 語 言 并 未 提 供 如 圖 -1 的 封 裝 能 力 ， 所
以 整 個 STACK 的 資 料 結 構 對 使 用 者 來 說 是 開 放 的 ， 也 就 是
說 ， 即 使 STACK 已 經 具 備 Push 及 Pop 兩 種 操 作 方 法 ， 使 用 者
仍 可 能 直 接 操 作 這 個 資 料 結 構 。 示 意 圖 如 下 ： </P>
</UL>
<CENTER><P><A HREF="pl05-2.gif">圖 -2 傳 統 程 式 之 下 的 STACK</A></P></CENTER>
<UL>
<P>類 似 上 圖 允 許 使 用 者 直 接 操 作 STACK 資 料 結 構 可 能 衍 生
以 下 的 不 良 後 果 ， 例 如 ： </P>
<UL>
<P>· 由 於 這 個 資 料 結 構 是 開 放 的 ， 難 保 程 式 設 計 人 員 在
不 小 心 的 狀 況 下 ， 破 壞 了 這 個 資 料 結 構 的 內 容 ， 徒 增 偵
錯 的 困 難 。 </P>
<P>· 您 把 這 份 資 料 結 構 （連 同 Push 及 Pop 兩 個 副 程 式 ） 提
供 給 同 事 做 為 軟 體 元 件 ， 而 這 位 仁 兄 因 有 特 殊 需 求 ， 自
己 加 了 一 段 操 作 這 個 資 料 結 構 的 程 式 碼 ， 後 來 你 為 了 加
強 功 能 ， 改 了 這 個 資 料 結 構 ， 但 Push 及 Pop 副 程 式 的 原 型
(prototype)并 沒 有 改 變 ， 也 就 是 說 呼 叫 的 方 式 還 是 一 樣 的
， 所 以 Push 及 Pop 的 呼 叫 者 并 不 需 要 修 改 ， 但 是 這 位 仁 兄
卻 享 受 不 到 這 個 好 處 ， 因 為 他 直 接 操 作 了 這 個 資 料 結 構
。 （如 果 角 色 易 位 ， 換 成 別 人 提 供 資 料 結 構 ， 這 位 仁 兄
可 能 就 是 你 了 ） </P>
</UL>
<P>以 上 所 討 論 的 是 直 接 操 作 資 料 結 構 的 缺 點 ， 您 也 許 會
說 我 不 那 麼 作 就 好 了 ， 沒 錯 ！ 并 不 是 只 有 OOP 才 能 寫 得 出
有 OO 概 念 的 程 式 ， 只 要 觀 念 正 確 ， 程 式 管 理 得 宜 ， 傳 統
程 式 也 可 以 很 OO， 反 過 來 說 ， 不 能 瞭 解 OO 的 精 義 ， 也 可
能 只 是 用 了 新 的 語 言 寫 出 原 本 的 爛 程 式 。 </P>
</UL>
<P><B><FONT COLOR="#000080"><FONT SIZE=+1>用「軟 體 IC」看「副 程 式」</FONT></FONT></B></P>
<UL>
<P>傳 統 程 式 語 言 的 另 一 個 重 心 是 副 程 式 ， 相 信 大 家 都 已
耳 熟 能 詳 ， 在 還 沒 引 進 軟 體 IC 的 功 能 以 前 ， 它 有 什 麼 缺
點 呢 ？ 也 是 值 得 探 討 的 問 題 。 </P>
<P>有 位 朋 友 告 訴 我 說 ：「副 程 式 也 是 軟 體 IC」， 以 下 是 他
的 推 論 ： </P>
<UL>
<P>副 程 式 的 呼 叫 過 程 中 通 常 含 有 參 數 的 傳 遞 ， 例 如 我 們
呼 叫 DrawLine() 副 程 式 畫 一 直 線 ： </P>
<UL>
<P>call DrawLine( x1, y1, x2, y2, color )</P>
</UL>
</UL>
<P>如 果 采 用 結 構 化 設 計 的 表 達 方 式 ， 其 示 意 圖 如 下 ： </P>
</UL>
<CENTER><P><A HREF="pl05-3.gif">圖 -3 呼 叫 DrawLine() 副 程 式 的 結 構
圖 </A></P></CENTER>
<UL>
<P>就 上 圖 來 看 ， DrawLine() 副 程 式 含 有 五 個 參 數 ， 其 功 用
就 像 是 IC 的 接 腳 一 樣 是 用 來 互 通 訊 號 的 ， 而 這 樣 的 副 程
式 也 經 常 被 再 用 於 程 式 設 計 中 ， 所 以 說 副 程 式 也 是 軟 體
IC。 </P>
<P>這 是 一 個 有 趣 的 問 題 ， 我 的 看 法 是 ： 雖 然 說 DrawLine()
副 程 式 具 有 軟 體 IC 的「可 再 用」特 性 ， 但 并 不 表 示 所 有 的
副 程 式 都 具 有 此 一 特 性 ， 一 段 程 式 能 否 再 用 最 重 要 的 條
件 是 ： 當 我 們 再 用 這 段 程 式 碼 時 ， 是「直 接 再 用 」， 還 是
要 經 過 作 一 些「檢 查」、「修 改」、「測 試」等 動 作 才 能 夠 再 用
， 如 果 說 必 須 經 過 修 改 才 能 再 用 ， 就 不 能 算 是「再 用」（reuse）
， 頂 多 只 能 算 是「回 收」（recycle） 。 </P>
<P>怎 麼 判 斷 副 程 式 是 否 可 直 接 再 用 呢 ？ 判 斷 的 準 則 是 它
不 可 以 與 其 他 副 程 式 有 過 大 的 關 連 性 （coupling） ， 而 本 身
的 凝 聚 力 （cohesion） 則 越 強 越 好 （注 ） ， 一 般 來 說 ， 市 售
開 發 工 具 所 提 供 的 程 式 庫 其 副 程 式 都 具 有 此 特 性 ， 所 以
算 是 可 再 用「程 式 碼」， 但 是 這 些 程 式 庫 之 所 以 能 夠 做 到「低
關 連 性」、「高 凝 聚 力」， 并 不 是 這 些 程 式 庫 特 別 厲 害 ， 而
是 因 為 這 些 程 式 庫 所 提 供 的 副 程 式 通 常 只 是 一 些「低 階 、
明 確」的 功 能 ， 但 自 己 開 發 的 程 式 通 常 沒 那 麼 幸 運 ， 為 了
解 決 特 殊 的 需 ― ， 往 往 必 須 藉 助 好 幾 個 副 程 式 才 能 夠 解
決 某 一 個 單 一 的 問 題 ， 所 以 副 程 式 之 間 的 關 連 性 自 然 會
變 大 ， 也 就 形 成 了 再 用 上 的 困 難 。 </P>
<P>有 關「關 連 性」及「凝 聚 力」的 說 明 請 參 考 <A HREF="pl003.htm">「為
您 的 程 式 作 體 檢」</A>， 其 中 還 討 論 副 程 式 撰 寫 不 良 時 所
出 現 的 缺 點 。 </P>
</UL>
<H2><A NAME="S2"></A><B><FONT COLOR="#0000FF">軟 體 開 發 生 態 的 改 變
</FONT></B></H2>
<UL>
<P>綜 觀 前 面 的 討 論 ， 我 們 發 現 傳 統 程 式 語 言 的 封 裝 能 力
僅 局 限 於「副 程 式」 的 部 份 ， 而 副 程 式 又 只 能 封 裝 功 能 低
階 且 明 確 的 程 式 碼 ， 無 法 滿 足 較 復 雜 的 需 求 ， 因 此 大 部
份 的 時 候 程 式 設 計 師 （如 圖 -4 之 虛 線 上 方 ） 只 能 利 用 少
得 可 憐 的 基 本 變 數 ， 以 及 有 限 的 程 式 庫 一 行 一 行 地「編 寫」程
式 ， 在 這 傳 統 的 軟 體 發 展 生 態 中 ， 與 程 式 設 計 師 有 密 切
關 系 的 依 序 是「程 式 語 言」 、「編 譯 器 供 應 商」（提 供 編 譯 程
式 及 基 本 的 副 程 式 庫 ） 、 少 數 的「副 程 式 供 應 商」（提 供 一
些 特 殊 的 副 程 式 ， 但 不 多 ） 。 </P>
</UL>
<CENTER><P><A HREF="pl05-4.gif">圖 -4 從 傳 統 程 式 語 言 到 Ｏ Ｏ Ｐ
的「軟 體 開 發 生 態」的 改 變 </A></P></CENTER>
<UL>
<P>到 了 OOP 以 後 呢 ？ 編 譯 器 除 了 具 備「物 件 封 裝」的 能 力 可
供 程 式 設 計 師 自 行 制 作 物 件 之 外 ， 還 會 提 供 基 本 的 物 件
庫 ， 例 如 Microsoft C++ 的 MFC（Microsoft Foundation Class） ， 而 由
於 物 件 封 裝 能 力 的 提 升 ， 許 多 程 式 開 發 的 成 果 都 能 夠 制
作 成 物 件 （軟 體 IC） ， 因 此 物 件 的 供 應 商 也 會 越 來 越 多 ，
程 式 設 計 師 的 選 擇 自 然 增 加 ， 可 以 不 必 再 自 行 研 發 所 有
的 物 件 ， 或 從 基 本 變 數 及 流 程 控 制 指 令 開 始 編 寫 程 式 碼
， 所 以 主 要 的 開 發 工 作 就 變 成 了 把 這 些 物 件「建 構」起 來
， 以 完 成 軟 體 。 </P>
<P>從 傳 統 程 式 進 化 到 OOP， 最 大 的 改 變 是 物 件 供 應 商 的 增
加 ， 而 且 這 個 已 經 是 事 實 ， 例 如 我 們 經 常 可 以 在 雜 志 看
到 販 賣 ActiveX 的 廣 告 ， 而 這 些 物 件 包 含 文 書 處 理 、 圖 形
影 像 、 多 媒 體 展 示 、 資 料 庫 維 護 、 報 表 產 生 器 、 檔 案 壓
縮 、 數 據 通 訊 、 網 路 通 訊 … ， 幾 乎 應 有 盡 有 ， 這 足 以 告
訴 我 們 以 物 件 來 建 構 程 式 的 時 代 已 經 來 臨 了 。 </P>
</UL>
<H2><A NAME="S3"></A><FONT COLOR="#0000FF">再 探 軟 體 工 程 </FONT></H2>
<UL>
<P>如 何 在 有 限 的 人 力 、 時 間 、 及 資 源 下 開 發 出 更 好 的 軟
體 ， 以 及 如 何 維 護 既 有 的 軟 體 ， 一 直 是 軟 體 開 發 中 十 分
重 要 的 課 題 ， 然 而 這 并 不 是 一 個 容 易 應 付 的 課 題 ， 從 過
去 的 案 例 中 我 們 可 以 發 現 軟 體 普 遍 存 在 著 ： </P>
<UL>
<P>·<B><FONT COLOR="#800000"> 系 統 不 穩 定 </FONT></B>： 例 如 系 統
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