4．1．2　模块化

模块是由边界元素限定的相邻程序元素（如数据说明、可执行的语句）的序列，而且有一个总体标识符代表它。像Pascal或Ada这样的块结构语言中的Begin…End对，或者C、C＋＋和Java语言中的｛…｝对，都是边界元素的例子。按照模块的定义，过程、函数、子程序和宏等，都可作为模块。面向对象方法学中的对象是模块，对象内的方法（也称为服务）也是模块。模块是构成程序的基本构件。

模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块的过程，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能并满足用户的需求。

有人说，模块化的目的是使一个复杂的大型程序能被人类的智力所管理，模块化是软件应该具备的唯一属性。如果一个大型程序仅由一个模块组成，它将很难被人类所理解。下面根据人类解决问题的一般规律，论证上面的结论。

设函数C（x）定义问题x的复杂程度，函数E（x）确定解决问题x需要的工作量或时间。对于两个问题P1和P2，如果

C（P1）＞C（P2）

显然　　　　　　　　　　E（P1）＞E（P2）

根据人类解决一般问题的经验，另一个有趣的规律是

C（P1＋P2）＞C（P1）＋C（P2）

也就是说，如果一个问题由P1和P2两个问题组合而成，即P₁＋P₂，那么它的复杂程度大于P₁、P₂的复杂程度之和。

综上所述，得到下面的不等式：

E（P1＋P2）＞E（P1）＋E（P2）

由上述不等式可以得出，“各个击破”的结论——把复杂的问题分解成许多容易解决的小问题，原来的问题也就容易解决了。这就是模块化的根据。

由上面的不等式似乎还能得出下述结论：如果无限地分割软件，最后为了开发软件而需要的工作量也就小得可以忽略了。事实上，还有另一个因素在起作用。当模块数目增加时，每个模块的规模将减小，开发单个模块需要的成本（工作量）确实减小了；但是，随着模块数目增加，设计模块之间的接口所需的工作量则将增加。每个程序都相应地有一个最适当的模块数目，使得系统的开发成本最小。

模块化原理可以使软件结构清晰，不仅容易设计，也容易阅读和理解。因为程序错误通常局限在有关的模块及它们之间的接口中，所以模块化使软件容易测试和调试，因而有助于提高软件的可靠性。因为变动往往只涉及少数几个模块，所以模块化能够提高软件的可修改性。模块化也有助于软件开发工程的组织管理，一个复杂的大型程序可以由许多程序员分工编写不同的模块，并且可以进一步把复杂的模块分配给技术熟练的程序员来编写。