一例看懂C语言程序中的内聚和耦合

　　（清楚相关原理的读者，请直接看第二部分示例篇） 　　在软件工程中，模块的内聚和耦合是度量模块化质量的标准之一。内聚是指模块的功能强度的度量，即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。若一个模块内各元素（语名之间、程序段之间）联系的越紧密，则它的内聚性就越高。耦合是程序中各模块之间相互联系紧密程度的一种度量。各模块之间联系越紧密，其耦合性就越强。模块间耦合高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。 　　在程序设计中提倡的是高内聚低耦合。所谓高内聚，是指模块是由相关性很强的代码组成，只负责一项任务，也就是常说的单一责任原则，这样的模块，无论从设计、实现还是阅读，都能体现出其保持专一性带来的好处。而低耦合，是指模块之间尽可能的使其独立存在，模块之间不产生联系不可能，但模块与模块之间的接口应该尽量少而简单。这样，高内聚从整个程序中每一个模块的内部特征角度，低耦合从程序中各个模块之间的关联关系角度，对我们的设计提出了要求。 　　程序设计和软件工程发展过程中产生的很多技术、设计原则，都可以从内聚和耦合的角度进行解读。作为C语言程序设计的初学者，结合当前对于函数的理解可达到的程度，我们探讨一下如何做到高内聚低耦合。 　　针对低耦合。耦合程度最低的是非直接耦合，指两个函数之间的联系完全是通过共同的调用函数的控制和调用来实现的，耦合度最弱，函数的独立性最强。但一组函数之间没有数据传递显然不现实，次之追求数据耦合，调用函数和被调用函数之间只传递简单的数据参数，例如采用值传递方式的函数。有些函数数在调用时，利用形式参数传地址的方式，在函数体内通过指针可以修改其指向的作用域以外的存储单元，这构成了更强的耦合，称为特征耦合，在这里，使函数之间产生联系的是地址这样的特征标识。另外，有两个函数可能会打开同一个文件进行操作，这也构成了特征耦合的一种形式。更强的耦合是外部耦合，这里，一组模块都访问同一全局变量，而且不通过参数表传递该全局变量的信息，当发现程序执行结果异常时，很难定位到是在哪个函数中出了差错。不少初学者觉得参数传递麻烦，将要处理的数据尽可能地定义为全局变量，这样，函数之间的接口简单了，但形成的是耦合性很强的结构。在C语言中，还可以通过静态局部变量，在同一个程序的两次调用之间共享数据，这也可以视为是一种外部耦合，只不过静态局部变量的作用域限于函数内部，其影响也只在函数内部，耦合程度比使全局变量也还是弱很多。由此，我们可以理解前述在使用全局变量、静态局部变量时提出的“用在合适的时候，不滥用”的原则。 　　针对高内聚。内聚程度最高的是功能内聚，模块内所有元素的各个组成部分全部都为完成同一个功能而存在，共同完成一个单一的功能，模块已不可再分。这样的函数功能非常清晰、明确，一般出现在程序结构图的较低被调用的层次上。次之的是顺序内聚，一个函数中各个处理元素和同一个功能密切相关，通常前一个处理元素的输出是后一个处理元素的输入。对于这样的函数，如果不致于产生高耦合的话，可以分开两个函数实现。有的函数，其中的不同处理功能仅仅是由于都访问某一个公用数据而发生关联，这称为通信内聚和信息内聚，内聚程度进一步下降。内聚程度再低的情况就不再一一列举，最差的偶然内聚中，一个函数内的各处理元素之间没有任何联系，只是偶然地被凑到一起。可以想像这样的模块东一榔头西一锤子，类似一个毫无凝聚力的团伙，对应的是低质量。总之，在解决问题划分函数时，要遵循“一个函数，一个功能”的原则，尽可能使模块达到功能内聚。 　　要做到高内聚低耦合，重点是要在写代码之前花些时间做好设计。在下面的例子中，将讨论结合具体的问题，如何将以上的因素考虑进去。

　　本例受裘宗燕老师《从问题到程序——程序设计与C语言引论启发》。

输出200以内的完全平方数（一个数如果是另一个整数的完全平方，那么我们就称这个数为完全平方数，也叫做平方数），要求每隔5个数据要输出一个换行。

　　对于这个简单任务，我们在一个main函数中完成了任务。程序如方案1：