為什么要全面思考問題

????????□ 在軟件開發(fā)中，對一個問題思考得越全面，編寫出的代碼就會越嚴謹，出現(xiàn)bug的幾率就越低；反之，如果沒有對一個問題進行全面而深入的思考，編寫出的代碼就會漏洞百出，出現(xiàn)各種莫名其妙、無法復(fù)現(xiàn)的bug的幾率也就急劇增加。

????????□ 軟件就是數(shù)據(jù)加邏輯，數(shù)據(jù)是“肉身”，邏輯是“靈魂”。如果不全面思考問題，在某些情況下， “靈魂”就會“精神錯亂”，甚至損壞“肉身”，進而導(dǎo)致無法正常工作。

????????□ 只有經(jīng)過全面思考編寫出的代碼，才是嚴謹?shù)模拍鼙ＷC可靠性。一份代碼即使嚴格遵守了代碼規(guī)范，重構(gòu)了設(shè)計模式，但思考不全面，邏輯不嚴謹，也不能稱之為優(yōu)雅。

????????□ 沒有經(jīng)過全面思考開發(fā)出的軟件，雖然短期內(nèi)可能能正常工作，但長遠來看，各種問題和漏洞一定會爆發(fā)出來，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性、可維護性和穩(wěn)定性大打折扣。記住墨菲定律：凡是你認為可能會出錯的，它一定會出錯。

????????下面，我們通過幾個實例來理解如何進行全面思考。

實例1

????????輸入若干個整數(shù)作為數(shù)組，將數(shù)組中每一個元素除以第一個元素的結(jié)果，作為新的數(shù)組元素值。

????????這道編程題并不難，稍加一思索，很容易給出下面的答案。

#include <iostream>
using namespace std;

static void DivArray(int *pnArray, int nSize)
{
    for (int i = 0; i < nSize; i++)
    {
        pnArray[i] /= pnArray[0];
    }
}

int main()
{
    int nSize = 0;
    cin >> nSize;
    int *pnNumber = new int[nSize];
    for (int i = 0; i < nSize; i++)
    {
        cin >> (*pnNumber++);
    }

    DivArray(pnNumber, nSize);
    delete pnNumber;
    pnNumber = NULL;
    return 0;
}

????????看著是不是也沒什么大問題？實際上，這段代碼至少有以下6個問題：

????????1、沒有對輸入的nSize進行檢查，nSize可能為負數(shù)、0或者很大的一個正數(shù)（可能會導(dǎo)致內(nèi)存溢出）。

????????2、從cin輸入數(shù)組元素后，pnNumber已經(jīng)不指向第一個數(shù)組元素了，后面使用和釋放會出錯。

????????3、函數(shù)DivArray中，沒有對傳入的兩個參數(shù)進行檢查。

????????4、函數(shù)DivArray中，數(shù)組中第一個元素可能為0，被0除會導(dǎo)致程序崩潰。

????????5、函數(shù)DivArray中，從0開始遍歷數(shù)組，導(dǎo)致數(shù)組中第一個元素已經(jīng)變成了1，后面元素的邏輯均不正確。

????????6、釋放pnNumber時，應(yīng)當(dāng)使用delete []，而不是delete。

????????從這個例子可以看出來，問題簡單，并不代表不需要全面思考。不全面思考，后果很嚴重，你的代碼中到處都充斥著漏洞和bug。

實例2????????

????????自行封裝一個函數(shù)，用于實現(xiàn)內(nèi)存拷貝，函數(shù)原型如下：

????????void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count);

????????有的新手看到這個題目，覺得so easy，立馬寫出了下面的代碼。

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)
{
    if (src == NULL || dest == NULL)
    {
        return NULL;
    }

    while (count--)
    {
        *dest++ = *src++;
    }

    return dest;
}

????????很可惜，上面的代碼除了一些低級的語法錯誤外，思考得也不夠全面。

????????1、src和dest都是void *類型，不能對其進行++操作。

????????2、返回的dest指針，已經(jīng)不是原始傳入的dest指針了。

????????3、當(dāng)dest指向的內(nèi)存區(qū)域，與src指向的內(nèi)存區(qū)域有重疊時，可能導(dǎo)致拷貝錯誤的數(shù)據(jù)。

????????正確的實現(xiàn)可以參考下面的代碼。

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)
{
    if (src == NULL || dest == NULL)
    {
        return NULL;
    }

    if (dest > src && (char *)dest < (char *)src + count)
    {
        char *pSrc = (char *)src + count - 1;
        char *pDest = (char *)dest + count - 1;
        while (count--)
        {
            *pDest-- = *pSrc--;
        }
    }
    else
    {
        char *pSrc = (char *)src;
        char *pDest = (char *)dest;
        while (count--)
        {
            *pDest++ = *pSrc++;
        }
    }

    return dest;
}

????????實際上，如果更進一步思考，上面的代碼還有優(yōu)化的空間。

????????1、當(dāng)count為0時，其實可以直接返回dest，后面的邏輯就不用考慮count了，更簡潔。

????????2、當(dāng)src和dest相等時，說明它們指向的是同一塊區(qū)域，可以直接返回dest，不需要再去拷貝。

????????3、當(dāng)count較大時，一個字節(jié)一個字節(jié)拷貝的方式，效率非常低。如果追求效率的話，需要考慮字節(jié)對齊和多字節(jié)拷貝等，可參考glibc中memcpy的實現(xiàn)（不支持內(nèi)存重疊）。

實例3

????????有一根長為L的平行于x軸的細木桿，其左端點的x坐標(biāo)為0（故右端點的x坐標(biāo)為L）。剛開始時，上面有N只螞蟻，第i（1≤i≤N）只螞蟻的橫坐標(biāo)為xi（假設(shè)xi已經(jīng)按照遞增順序排列），方向為di（0表示向左，1表示向右）。每只螞蟻都以速度v向前走，當(dāng)任意兩只螞蟻碰頭時，它們會同時調(diào)頭朝相反方向走，速度不變。編寫程序求解以下問題：

????????1、所有螞蟻都離開木桿需要多長時間？

????????2、所有螞蟻都離開木桿共碰撞了多少次？

????????3、第i只螞蟻離開木桿需要多長時間？

????????以下為這道題的思考過程。

????????1、因為每只螞蟻的初始方向是任意的，兩只螞蟻碰頭后會調(diào)頭，因此，所有螞蟻的實時坐標(biāo)是動態(tài)的，且是相互影響的，直接編程很難處理?？紤]下面兩只螞蟻的情況，從碰頭到離開木板的時間，是x和10-x的較大值。

????????如果兩只螞蟻碰頭后，不調(diào)頭，而是仍按原方向前進，從碰頭到離開木板的時間，也是x和10-x的較大值，只不過后離開木板的那只螞蟻變了。也就是說，螞蟻碰頭后不調(diào)頭，不影響所有螞蟻離開木板的時間。

????????2、同上面的分析，螞蟻碰頭后不調(diào)頭，不影響螞蟻碰撞的次數(shù)，只影響哪兩只螞蟻碰撞了。在此假設(shè)下，每只螞蟻碰撞的次數(shù)，就是初始時，與其前進方向相反的螞蟻的個數(shù)。
????????3、與問題1和2不同，這里求解的是某只螞蟻離開木桿的時間，需要我們更深入地分析和思考問題。不管某只螞蟻中間和其他螞蟻碰撞了多少次，到最后一次碰撞時，這兩只螞蟻爬行的時間和路程是相同的，假設(shè)路程用A表示。碰撞后，各自調(diào)頭，離開目標(biāo)，則向左離開木板的那只螞蟻爬行的總路程為：A+x。而這個A+x也可以理解為另一只螞蟻之前爬行的路程加上繼續(xù)向左離開木板爬行的路程。
????????怎么更形象地理解呢？可以假設(shè)每只螞蟻背著一粒米，碰頭時，交換各自的米，然后調(diào)頭。這樣，螞蟻雖然調(diào)頭了，但米的前進方向始終不變。螞蟻爬行的路程，就是它離開木板時背著的米走過的路程。那么，兩者如何關(guān)聯(lián)起來呢？
????????假設(shè)初始時，有P只螞蟻向左，則有N-P只螞蟻向右。因為每次碰撞后，向左和向右的螞蟻數(shù)量不變，因此，最終肯定有P只螞蟻從左邊離開木板，有N-P只螞蟻從右邊離開木板。是哪P只螞蟻呢？
????????假如螞蟻a初始在螞蟻b左邊，則根據(jù)規(guī)則，任何時候，螞蟻a的相對位置都在螞蟻b左邊。故初始時靠左的前P只螞蟻，必定會從左邊離開木板，其他N-P只螞蟻，必定會從右邊離開木板。
????????假如i不大于P，則第i只螞蟻會從左邊離開木板，它爬行的路程，就是它離開木板時背著的米走過的路程。它背著的米哪來的？來自初始時第i只向左的螞蟻。故初始時第i只向左的螞蟻的坐標(biāo)，就是第i只螞蟻爬行的路程。同理，假如i大于P，則L減去第i-P只向右的螞蟻的坐標(biāo)，就是第i只螞蟻爬行的路程。

實例4

????????嵌入式設(shè)備進行升級時，支持升級uboot、內(nèi)核、根文件系統(tǒng)和程序。以升級程序為例，我們在升級時的大致流程是什么樣的？有哪些需要注意的地方？

????????我們可以用下面的流程圖來理解嵌入式設(shè)備升級程序的處理邏輯。

? ? ? ? ??

????????1、返回進度時，應(yīng)包括接收數(shù)據(jù)的進度和向分區(qū)寫入數(shù)據(jù)的進度兩部分，比如：前者占60%，后者占40%，然后根據(jù)這個比例計算總的進度。
????????2、程序包應(yīng)當(dāng)將一些相關(guān)信息也打包進去，以便于校驗，比如：包的類型、版本號、對應(yīng)的硬件型號。包的類型用于區(qū)分是uboot、內(nèi)核還是程序；版本號用于和當(dāng)前系統(tǒng)進行版本的比較；不同硬件的程序包是不能混著升級的，故需要知道硬件型號。
????????3、某個客戶端正在升級程序時，又有其他客戶端升級程序，怎么辦？
????????最簡單的辦法：直接返回錯誤。
????????4、程序分區(qū)的大小是有限制的，程序包的大小超過了程序分區(qū)的大小，怎么辦？
????????認為程序包非法，終止升級流程，并返回錯誤碼給客戶端，由客戶端進行提示。
????????5、正在向程序分區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，如果此時數(shù)據(jù)傳輸通道異常斷開了，怎么辦？
????????不要終止寫入，而應(yīng)當(dāng)繼續(xù)完成整個升級流程（只是不需要返回進度了）。如果此時終止數(shù)據(jù)寫入，已經(jīng)寫入的數(shù)據(jù)是不完整的，重啟后，程序?qū)o法正常運行。
????????6、向程序分區(qū)寫完所有數(shù)據(jù)，并發(fā)送了100%的進度信息后，如果此時立即斷開數(shù)據(jù)傳輸通道，客戶端可能收不到進度為100%的信息，導(dǎo)致客戶端認為升級出錯了。怎么辦？
????????發(fā)送了100%的進度信息后，應(yīng)當(dāng)?shù)却欢螘r間（比如：3秒鐘）后，再跳出工作循環(huán)。在這段時間內(nèi)，正常情況下，客戶端應(yīng)當(dāng)能收到進度為100%的信息，然后由客戶端斷開數(shù)據(jù)傳輸通道，嵌入式設(shè)備檢測到連接斷開后，跳出工作循環(huán)。
????????7、正在向程序分區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，傳過來了重啟設(shè)備或關(guān)機的命令，怎么辦？
????????處理重啟設(shè)備或關(guān)機的命令時，如果發(fā)現(xiàn)正在升級程序，直接返回錯誤。
????????8、正在向程序分區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，斷電了怎么辦？

?????????有以下幾種處理方式：
????????□ 不處理
????????上電后，嵌入式設(shè)備會變成“磚”，除非通過串口重新寫入程序。
????????□ 使用備份分區(qū)
????????當(dāng)空間足夠時，存在一個程序分區(qū)和一個備份程序分區(qū)。
????????（1）升級程序時，先寫入備份程序分區(qū)，寫完并同步后，開始寫程序分區(qū)，同時置正在升級標(biāo)志為true。寫完程序分區(qū)并同步后，置正在升級標(biāo)志為false，說明升級成功。
????????（2）在根文件系統(tǒng)分區(qū)或其他分區(qū)中，存在一個子程序。子程序運行后，檢查正在升級標(biāo)志。若發(fā)現(xiàn)為true，說明升級不成功，需要進行恢復(fù)。若發(fā)現(xiàn)為false，則檢查程序進程是否存在，若不存在，則也需要進行恢復(fù)。若不需要進行恢復(fù)，則子程序直接退出。恢復(fù)的邏輯為：首先讀取備份程序分區(qū)，并同步寫到程序分區(qū)；然后，檢查正在升級標(biāo)志是否為true，若為true，則修改為false；最后重啟。
????????（3）升級程序時，檢查子程序進程是否存在，若存在，則直接返回失敗，避免同時讀寫備份程序分區(qū)。
????????□ 使用鏈接
????????（1）當(dāng)通過鏈接下載升級程序包時，可以將鏈接保存下來。
????????（2）子程序發(fā)現(xiàn)需要恢復(fù)時，從保存的鏈接下載程序包，再寫入程序分區(qū)。

總結(jié)

????????1、全面思考問題的前提條件是經(jīng)驗和積累，只有具備豐富的經(jīng)驗和充足的積累后，才能做到全面思考。因此，需要我們多拓展知識面的寬度，多挖掘知識面的深度。

????????2、全面思考問題時，需要考慮一個問題的所有影響因素，以及這些因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和相互作用。

????????3、多從各個角度、各個層面考慮問題，比如：從代碼規(guī)范的角度看有沒有遵守，從封裝的角度看合不合理，從邏輯的角度看嚴不嚴密，從效率的角度看還能否優(yōu)化，等等。

????????4、當(dāng)一種思維方式行不通或遇阻時，不要“鉆牛角尖”。多嘗試跳出這種思維方式，換一個角度，換一種思維方式思考和分析問題。

????????5、多反問自己：類里面的成員變量，都有正確賦初始值嗎？分配的內(nèi)存和創(chuàng)建的句柄，有正確釋放嗎？在當(dāng)前這個位置必須要釋放嗎，釋放完了其他地方還有沒有在使用？… …

????????6、多從全局和整體思考問題，這樣才能夠看到事物的來龍去脈，看到事物發(fā)展變化的趨勢及其背后的驅(qū)動因素。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-478418.html

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