2.6 · 模块化

目标： 解释把程序拆成子程序为何必要。

模块化是什么

模块化指把程序设计为一组独立、可复用的子程序（函数 / 过程），每个负责一个明确任务。

好处

好处	为何重要
易读	函数小；读者一次专注一件事
易测	每个函数可单独单元测试
易调试	calc_grade 的 bug 在 calc_grade 里修，不外溢
可复用	同一函数被多个程序使用
并行	不同开发者处理不同函数
可维护	改一个函数不破坏其他

实例 · 前后对比

之前（一体式）

print("Welcome")
name = input("Name? ")
score = int(input("Score? "))
if score >= 80:
    grade = "A"
elif score >= 70:
    grade = "B"
elif score >= 60:
    grade = "C"
else:
    grade = "F"
print(f"{name} scored {score}, grade {grade}")

之后（模块化）

def greet():
    print("Welcome")

def read_student():
    name = input("Name? ")
    score = int(input("Score? "))
    return name, score

def calc_grade(score):
    if score >= 80: return "A"
    if score >= 70: return "B"
    if score >= 60: return "C"
    return "F"

def report(name, score, grade):
    print(f"{name} scored {score}, grade {grade}")

# main
greet()
name, score = read_student()
report(name, score, calc_grade(score))

行为相同但更易扩展（如换不同评分规则只换 calc_grade）。

好函数设计规则

• 一职 —— 用动词命名（calculate_grade）。
• 输入作参数、输出作返回值。 避隐藏副作用。
• 短 —— 理想 30 行以内。
• 尽可能纯 —— 同输入 → 同输出，无意外。
• 有文档 —— 一行 docstring 说意图。

学生常见错误

• 函数干太多（读输入、计算、保存、打印、发邮件…）。
• 大量用全局变量而非参数 —— 函数耦合。
• 在多个文件复制相同代码而不是提取函数。
• 「上帝对象」 —— 一个万事知道的巨型类。

考试式题目

题（4 分）： 描述模块化设计的两个优势，以及不模块化写一个长程序的一个风险。

参考答案：

优势：

1. 可维护 —— bug 与改动局限于单个函数，降低破坏无关代码的机会。
2. 可复用 —— 设计良好的函数可跨不同程序复用，不必复制粘贴。

无模块化的风险：

• 单一一体程序难读、难测，任何小改可能在无关部分引入隐藏 bug，因为逻辑与状态纠缠。

关键要点

• 把大程序拆成小函数。
• 每个函数做一件事好。
• 模块化在测试、团队、维护上回报丰厚。

第 2 章总结

自测：能在不参考的情况下读 15 行伪代码并写出追踪表吗？能就去第 3 章。

➡️ 下一章：3 · 程序开发 (Python)