零點(diǎn)起飛學(xué)C++之面向過(guò)程實(shí)戰(zhàn)

1、第11章 面向過(guò)程實(shí)戰(zhàn)“面向過(guò)程”是一種以算法為中心的編程思想，常用“程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的公式來(lái)描述面向過(guò)程的設(shè)計(jì)原則，映射到實(shí)際程序就是“函數(shù)+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是程序要處理的對(duì)象，函數(shù)就是處理這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法。一般來(lái)講，程序員會(huì)將共同完成同一個(gè)“算法”的函數(shù)組合起來(lái)，這就形成了模塊。每個(gè)模塊執(zhí)行一種特定的功能，多個(gè)模塊有機(jī)結(jié)合，共同完成程序的任務(wù)。因此，面向過(guò)程的程序一般都是多模塊程序。上述公式就可以改做“面向過(guò)程=模塊+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=函數(shù)+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。讀者若想要可以成為一個(gè)初級(jí)的程序員，想對(duì)編寫(xiě)程序有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，還等什么，來(lái)讀本章吧。11.1 問(wèn)題定義面向過(guò)程主要是強(qiáng)調(diào)把整個(gè)系統(tǒng)

2、劃分為細(xì)小的功能模塊。每個(gè)模塊包含多個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)細(xì)分后的這些模塊和函數(shù)，也就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)程序。本章將通過(guò)一個(gè)圖書(shū)管理案例來(lái)逐步講解面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)方法。限于篇幅的原因，本章需求階段的分析僅從問(wèn)題定義和需求分析兩個(gè)方面來(lái)談，重點(diǎn)在總體設(shè)計(jì)和編碼兩節(jié)。問(wèn)題定義就是要定義系統(tǒng)是什么樣的，要完成什么樣的功能，要干什么。這是從用戶(hù)角度來(lái)分析系統(tǒng)，是程序設(shè)計(jì)的第一步。下面就來(lái)看一下圖書(shū)管理系統(tǒng)的問(wèn)題定義。圖書(shū)管理系統(tǒng)是一個(gè)管理系統(tǒng)。它的使用者包括圖書(shū)管理人員和圖書(shū)借閱者。圖書(shū)管理人員是該系統(tǒng)的操作員，他負(fù)責(zé)圖書(shū)的日常管理，系統(tǒng)的日常維護(hù)。圖書(shū)管理人員要能掌握?qǐng)D書(shū)的出、入庫(kù)情況，包括錄入新的圖書(shū)，查詢(xún)某本書(shū)

3、是否已經(jīng)錄入或沒(méi)有錄入，刪除已經(jīng)錄入的數(shù)據(jù)；還要能掌握?qǐng)D書(shū)的借閱情況，包括將圖書(shū)借給注冊(cè)的會(huì)員，返還歸還的圖書(shū)。系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是注冊(cè)的會(huì)員，管理人員要能利用系統(tǒng)管理會(huì)員的綜合情況，包括注冊(cè)新的會(huì)員，注銷(xiāo)退會(huì)的會(huì)員，還要能查詢(xún)某個(gè)特定的會(huì)員是否存在。如果錄入錯(cuò)誤，還要能夠修改。會(huì)員是系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象，是被動(dòng)使用者。會(huì)員的各種功能要求都通過(guò)管理人員來(lái)實(shí)現(xiàn)，不能直接接觸系統(tǒng)，每個(gè)會(huì)員限借3本書(shū)。通過(guò)上述對(duì)問(wèn)題的分析，就明白了系統(tǒng)是什么樣的，要干什么，對(duì)要解決的問(wèn)題有了清晰的定義。第11.2節(jié)中將詳細(xì)分析一下系統(tǒng)的需求。11.2 需 求 分 析需求分析是程序設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵，也是最難的一個(gè)過(guò)程。它是開(kāi)發(fā)者和

4、使用者之間的媒介，讓開(kāi)發(fā)者知道用戶(hù)想要系統(tǒng)干什么。需求分析階段不是去解決問(wèn)題，而是弄清楚要解決什么問(wèn)題。從11.1節(jié)的分析可知，圖書(shū)管理系統(tǒng)應(yīng)該主要分兩大部分：圖書(shū)管理和會(huì)員管理。圖書(shū)管理主要負(fù)責(zé)圖書(shū)的錄入、修改、查詢(xún)、刪除、借閱、返還，這些功能實(shí)現(xiàn)了圖書(shū)本身的管理。會(huì)員管理部分主要負(fù)責(zé)會(huì)員的注冊(cè)、注銷(xiāo)、查詢(xún)等功能。圖書(shū)管理部分的具體需求如下：錄入：錄入圖書(shū)數(shù)據(jù)，要能識(shí)別重復(fù)錄入；修改：對(duì)于錄入錯(cuò)誤的要能予以修改；查詢(xún)：要能根據(jù)書(shū)名、ISBN、出版社、作者等來(lái)查詢(xún)；刪除：刪除不再需要的圖書(shū)；借閱：借出圖書(shū)，有庫(kù)存時(shí)才允許借出，同時(shí)遞減圖書(shū)的庫(kù)存，在會(huì)員數(shù)據(jù)中進(jìn)行記錄；返還：歸還圖書(shū)，遞增圖書(shū)庫(kù)

5、存，刪除會(huì)員數(shù)據(jù)中的借閱信息。會(huì)員管理部分的具體需求如下：注冊(cè)：注冊(cè)新會(huì)員，不能重復(fù)注冊(cè)；注銷(xiāo)：刪除會(huì)員，有借書(shū)的不能注銷(xiāo)；查詢(xún)：要能根據(jù)會(huì)員姓名查詢(xún)。系統(tǒng)限制會(huì)員借閱的上限為3本。通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的需求分析，程序員就可以了解系統(tǒng)要完成的功能，了解用戶(hù)的需求。依據(jù)它才能進(jìn)行系統(tǒng)功能和模塊的分析與設(shè)計(jì)。11.3 總 體 設(shè) 計(jì)通過(guò)11.1節(jié)和11.2節(jié)的分析，到現(xiàn)在為止，用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的外觀就有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。本節(jié)將設(shè)計(jì)如何來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。首先介紹用到的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后詳細(xì)講解系統(tǒng)的4大模塊：圖書(shū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、圖書(shū)借閱、圖書(shū)返還和會(huì)員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)。 11.3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下面來(lái)分析系統(tǒng)要用到的數(shù)據(jù)結(jié)

6、構(gòu)。從上述逐項(xiàng)的分析可知，系統(tǒng)中要用到兩類(lèi)數(shù)據(jù)：圖書(shū)和會(huì)員。系統(tǒng)中采用結(jié)構(gòu)體來(lái)設(shè)計(jì)它們，具體構(gòu)成如下所示。1圖書(shū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct tagBOOKchar isbn12;/ISBN 12Bchar name20;/書(shū)名 20Bchar publisher20;/出版社 20Bchar author20;/作者 20Bshort ver;/版次float price;/價(jià)格short count;/庫(kù)存BOOK;2會(huì)員的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct tagMEMBERchar name20;/會(huì)員名 20Bchar address20;/住址 20Bshort borrow;/借閱數(shù)char isb

7、n112;/第1本的isbn 12Bchar isbn212;/第2本的isbn 12Bchar isbn312;/第3本的isbn 12BMEMBER;說(shuō)明：注釋中的12B、20B等表示占用的字節(jié)數(shù)。11.3.2 圖書(shū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊圖書(shū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)主要有錄入、刪除、查詢(xún)、修改4種功能，下面分別詳細(xì)講解。1錄入本案例的數(shù)據(jù)保存在文件內(nèi)，因此整個(gè)案例主要都是對(duì)文件的操作。圖書(shū)錄入通過(guò)寫(xiě)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)，定義函數(shù)為int inputbook(void)，負(fù)責(zé)從屏幕接受數(shù)據(jù)，并寫(xiě)文件。程序的流程圖如圖11-1所示。主要是通過(guò)一個(gè)循環(huán)來(lái)控制數(shù)據(jù)的錄入。由于是對(duì)文件進(jìn)行操作，所以打開(kāi)和關(guān)閉文件要成對(duì)出現(xiàn)。

8、2刪除刪除主要負(fù)責(zé)刪除圖書(shū)信息。當(dāng)圖書(shū)報(bào)廢時(shí)，應(yīng)該將該圖書(shū)的信息從庫(kù)中刪除。圖書(shū)刪除函數(shù)定義為int deletebook(void)。實(shí)現(xiàn)刪除功能的程序流程圖如圖11-2所示。首先讀入查詢(xún)條件，然后在已有圖書(shū)信息內(nèi)查找是否存在符合該條件的圖書(shū)。如果存在就刪除，否則繼續(xù)下一輪刪除操作。為了便于程序的維護(hù)和修改，定義函數(shù)BOOK findbook(char *ISBN)來(lái)具體實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的查找操作，定義函數(shù)int removebook(char*ISBN)來(lái)具體實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的刪除操作。圖11-1 圖書(shū)錄入功能的流程圖 圖11-2 圖書(shū)刪除功能的流程圖3查詢(xún)查詢(xún)函數(shù)定義為int searchbook(vo

9、id)，根據(jù)使用者的輸入條件查找指定的圖書(shū)信息。如圖11-3是圖書(shū)查詢(xún)功能的流程圖。首先讀入查詢(xún)條件，然后調(diào)用具體的查找函數(shù)findbook()搜索是否存在該圖書(shū)。如果找到就顯示，否則繼續(xù)下一輪查詢(xún)。4修改圖書(shū)修改主要負(fù)責(zé)對(duì)已有圖書(shū)信息的修改，因此該圖書(shū)必須確實(shí)存在。定義函數(shù)int modifybook(void)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的修改操作。如圖11-4是圖書(shū)信息修改的流程圖。圖11-3 圖書(shū)查詢(xún)功能的流程圖 圖11-4 圖書(shū)信息修改的流程圖首先根據(jù)輸入的查詢(xún)條件找到并顯示指定的圖書(shū)。確定無(wú)誤后刪除該圖書(shū)的信息，然后提示輸入新的圖書(shū)信息。圖書(shū)查找通過(guò)調(diào)用函數(shù)findbook()實(shí)現(xiàn)，刪除圖書(shū)使用函數(shù)r

10、emovebook()，錄入新的圖書(shū)信息則調(diào)用函數(shù)inputbook()。11.3.3 圖書(shū)借閱模塊圖書(shū)管理系統(tǒng)的主要工作在圖書(shū)借閱和圖書(shū)返還上，本節(jié)主要講解圖書(shū)借閱的設(shè)計(jì)思路。定義圖書(shū)借閱的函數(shù)為int lendbook(void)，該函數(shù)的流程圖如圖11-5所示。圖11-5 圖書(shū)借閱的流程圖圖書(shū)借閱的基本條件有4個(gè)：會(huì)員信息存在、圖書(shū)信息存在、會(huì)員的借閱數(shù)量不超限和圖書(shū)還有庫(kù)存。判斷會(huì)員是否存在調(diào)用函數(shù)MEMBER findmember(char *name)，判斷圖書(shū)是否存在調(diào)用函數(shù)findbook()。由于數(shù)據(jù)保存在文件內(nèi)，所以不能直接修改。因此需要先將舊的會(huì)員信息和圖書(shū)信息刪除，然后

11、再錄入會(huì)員和圖書(shū)的新信息。刪除會(huì)員信息使用函數(shù)int removemember(char *name)，記錄會(huì)員新信息使用函數(shù)int memberborrow(MEMBER member)。刪除圖書(shū)信息使用函數(shù)removebook()，記錄圖書(shū)新信息使用函數(shù)int lendbookAct(BOOK book)。11.3.4 圖書(shū)返還模塊圖書(shū)返還是該系統(tǒng)中另一個(gè)重要的工作，定義函數(shù)int returnbook(void)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)返還的功能。如圖11-6所示為圖書(shū)返還的流程圖。圖11-6 圖書(shū)返還的流程圖圖書(shū)歸還的基本條件有3個(gè)：會(huì)員信息存在、圖書(shū)信息存在、該會(huì)員借了該書(shū)。判斷會(huì)員是否存在調(diào)用函數(shù)

12、findmember()，判斷圖書(shū)是否存在調(diào)用函數(shù)findbook()。由于數(shù)據(jù)保存在文件內(nèi)，所以不能直接修改。因此需要先將舊的會(huì)員信息和圖書(shū)信息刪除，然后再登錄會(huì)員和圖書(shū)的新信息。刪除會(huì)員信息使用函數(shù)int removemember(char *name)，登錄會(huì)員新信息使用函數(shù)int memberborrow(MEMBER member)。刪除圖書(shū)信息使用函數(shù)removebook()，登錄圖書(shū)新信息使用函數(shù)int lendbookAct(BOOK book)。11.3.5 會(huì)員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊會(huì)員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)包括注冊(cè)新會(huì)員、注銷(xiāo)老會(huì)員，修改和查詢(xún)老會(huì)員等4種，下面分別詳細(xì)講解。1注冊(cè)會(huì)員注

13、冊(cè)主要負(fù)責(zé)對(duì)新會(huì)員進(jìn)行注冊(cè)，凡需要借書(shū)的人員必須注冊(cè)為會(huì)員。注冊(cè)會(huì)員的功能使用函數(shù)int inputmember(void)，該函數(shù)的流程圖如圖11-7所示，主要是通過(guò)一個(gè)循環(huán)來(lái)控制數(shù)據(jù)的錄入。由于是對(duì)文件進(jìn)行操作，所以打開(kāi)和關(guān)閉文件要成對(duì)出現(xiàn)。2注銷(xiāo)當(dāng)會(huì)員不再使用本系統(tǒng)的功能時(shí)必須予以注銷(xiāo)，注銷(xiāo)功能使用函數(shù)int deletemember(void)。該功能的流程圖如圖11-8所示。圖11-7 會(huì)員注冊(cè)的流程圖 圖11-8 會(huì)員注銷(xiāo)的流程圖注銷(xiāo)會(huì)員時(shí)，首先要查找該會(huì)員是否存在，通過(guò)調(diào)用函數(shù)findmember()實(shí)現(xiàn)。如果存在則調(diào)用函數(shù)int removemember(char *name)

14、來(lái)完成具體的注銷(xiāo)工作。3修改當(dāng)會(huì)員的信息有變動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)用函數(shù)int modifymember(void)來(lái)修改會(huì)員的信息。會(huì)員修改的流程圖如圖11-9所示。首先根據(jù)輸入的查詢(xún)條件找到并顯示指定的會(huì)員。確定無(wú)誤后刪除該會(huì)員的信息，然后提示輸入新的會(huì)員信息。會(huì)員查找通過(guò)調(diào)用函數(shù)findmember()實(shí)現(xiàn)，刪除圖書(shū)使用函數(shù)removemember()，錄入新的圖書(shū)信息則調(diào)用函數(shù)inputmember()。4查詢(xún)查詢(xún)函數(shù)定義為int searchmember(void)，根據(jù)輸入條件查找指定的會(huì)員信息。如圖11-10是會(huì)員查詢(xún)功能的流程圖。首先讀入查詢(xún)條件，然后調(diào)用具體的查找函數(shù)findmem

15、ber()搜索是否存在該會(huì)員。如果找到就顯示；否則繼續(xù)下一輪查詢(xún)。圖11-9 會(huì)員修改的流程圖 圖11-10 會(huì)員查詢(xún)的流程圖11.3.6 總體流程圖除了各功能函數(shù)外，還需要定義如下一些輔助函數(shù)。顯示菜單項(xiàng)：short showmenu(void)；顯示子菜單項(xiàng)：short showsubmenu(short menu)；功能調(diào)用函數(shù)：void callsubtask(short selected)；列舉圖書(shū)信息：void listbook(void)；列舉圖書(shū)會(huì)員信息：void listmember(void)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)用函數(shù)showmenu()顯示屏幕菜單，讓操作員選擇要進(jìn)入的模塊。

16、根據(jù)選擇模塊的不同調(diào)用函數(shù)showsubmenu()顯示子菜單項(xiàng)。當(dāng)選擇某一項(xiàng)功能時(shí)，就將該功能所對(duì)應(yīng)的模塊的編號(hào)送給函數(shù)callsubtask()，該函數(shù)將實(shí)際調(diào)用具體的功能函數(shù)。圖書(shū)管理系統(tǒng)的總體流程圖如圖11-11所示。圖11-11 總體流程圖圖11-11中的功能函數(shù)指本節(jié)前幾個(gè)小節(jié)中定義的函數(shù)。完成了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，就可以進(jìn)入系統(tǒng)的編碼階段了。第11.4節(jié)將給出系統(tǒng)完整地實(shí)現(xiàn)和簡(jiǎn)單的測(cè)試。11.4 編 碼編碼指對(duì)11.3節(jié)設(shè)計(jì)函數(shù)的C+代碼實(shí)現(xiàn)。該圖書(shū)管理系統(tǒng)共有源代碼文件6個(gè)，如下所示。datainfo.h：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)頭文件；bookmanager.cpp：主控文件；mainfunct

17、ion.h：菜單處理頭文件；mainfunction.cpp：菜單處理實(shí)現(xiàn)文件；subfunction.h：功能函數(shù)頭文件；subfunction.cpp：功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)文件。本節(jié)將給出這6個(gè)文件的完整實(shí)現(xiàn)。11.4.1 主控文件bookmanager.cpp主控文件是系統(tǒng)的主要控制文件，負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)菜單，接收用戶(hù)輸入，管理數(shù)據(jù)文件等工作。圖書(shū)的借閱和返回等功能函數(shù)就在該文件內(nèi)被調(diào)用。分析：菜單處理文件在mainfunction.h文件中定義，所以首先需要用#include將它引入。代碼中先用showwelcome()函數(shù)顯示了一段歡迎信息，然后用dowhile循環(huán)顯示菜單命令（用showmen

18、u()函數(shù)實(shí)現(xiàn)）。循環(huán)內(nèi)部還有一個(gè)dowhile循環(huán)用來(lái)接受菜單的選擇，并調(diào)用相應(yīng)的功能。11.4.2 菜單處理頭文件mainfunction.h 該文件是主控文件中所用函數(shù)的說(shuō)明文件。分析：該文件是菜單處里文件的頭文件，主要定義了4個(gè)函數(shù)的原型。11.4.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)頭文件datainfo.h該文件包含了圖書(shū)管理系統(tǒng)中用到的兩個(gè)主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分別是圖書(shū)的結(jié)構(gòu)體和會(huì)員的結(jié)構(gòu)體。分析：BOOK結(jié)構(gòu)體是圖書(shū)的結(jié)構(gòu)體，包含了一些圖書(shū)的基本信息。MEMBER結(jié)構(gòu)體是會(huì)員結(jié)構(gòu)體，包含了會(huì)員的基本信息。11.4.4 功能函數(shù)頭文件subfunction.h 該文件是功能函數(shù)的說(shuō)明文件，給出了系統(tǒng)中用到的16個(gè)功能函數(shù)的定義。11.4.5 菜單處理實(shí)現(xiàn)文件mainfunction.cpp 該文件是菜單處理的實(shí)現(xiàn)文件，給出了菜單處理函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)。分析：主菜單處理函數(shù)和子菜單處理函數(shù)都是用while循環(huán)等待輸入選擇，然后用switch分支選擇相應(yīng)的功能。11.4.6 功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)文件subfunction.cpp該文件是功能函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，總共有16個(gè)函數(shù)，分為圖書(shū)信息處理、會(huì)員信息處理和圖書(shū)借還業(yè)務(wù)3部分。下面分別予以詳細(xì)介紹。1第1部分第1部分是圖書(shū)信息處理函數(shù)，主要負(fù)責(zé)圖書(shū)信息的