[发明专利]一种软件结构的层次化表达方法

摘要

本发明提供了一种软件结构的层次化表达方法，属于软件工程领域。本发明使用分层结构对程序的整体逻辑进行描述，其描述方法直接与程序在调用过程中形成的分层特性相适应，极大的简化了对程序逻辑结构的表达；由于将子函数看作一个黑盒，弱化了函数的具体实现过程，凸显了函数功能及其在程序整体结构中位置，使得程序分析过程更加清晰明了。

主权项

1.一种软件结构的层次化表达方法，其特征在于，步骤如下：(1)定义HDG图是由控制依赖子图、数据依赖子图、过程依赖子图三部分组成，是由多个处于不同层级上的HDG图组成，是个层次依赖复合图；父函数和子函数：函数中存在对自定义函数的调用，则其中的被调用函数称为子函数，主调函数称为父函数；最小函数单元：函数中除了调用语言环境定义的函数和自身外，没有调用其他的自定义函数；函数距离：函数是一个父函数，该函数中的子函数距离该函数距离为1，若子函数也是父函数则子函数的子函数距离该函数距离为2，依此类推；HDG是一个层次依赖复合图，它具体由控制依赖图、数据依赖图、过程依赖子图、层次依赖子图组合而成；层次依赖子图：用函数所处的层级来描述函数间的调用关系；单独就每个层次依赖子图看，它是一个函数完整的逻辑描述，它与处于最低级的层次依赖子图共同组成一个HDG；整合所有层次依赖子图就构成程序的层次依赖图HDG，它是一个程序的完整逻辑描述；HDG图的构成，在HDG图中，语句和函数都被抽象为节点，控制关系和数据流抽象为边；形式上HDG图由表示函数、一般语句的节点、表示程序调用关系的边以及数据流向的边组成；HDG图中节点和边的含义如下：函数是一组一起执行一个任务的程序语句；每个程序至少有一个函数，即主函数main()，它是程序的入口节点，为了将主函数与非主函数区分开，在HDG中用圆角矩形框表示主函数；(1.1)在HDG中需要使用两类节点，第一类是函数节点，包含函数节点和子函数节点；第二类是一般节点，包含基本语句节点和参数节点；每种节点的语法含义为：(1.1.1)函数节点：代表函数的开始，是程序的主函数或是非主函数；函数节点：一个函数节点表示一个函数的开始，用矩形框表示；函数节点包含其函数体中数据成员、形参、子函数的信息，直接与函数体中的所有语句、形参相连接，表现为控制关系；子函数节点：一个子函数节点表示函数的调用，存在于父函数中，用带有两条竖线的矩形框表示；子函数节点表示该函数中输入参数、输出参数、函数功能的组合；子函数节点不描述该函数内部逻辑，只描述输入到输出过程中实参的数据变化；(1.1.2)一般节点基本语句节点：基本语句节点的语句完成变量声明、计算、赋值和调用系统内置函数，但不能导致自定义函数被调用或使用其返回值；参数节点：参数节点用来表示函数形参和实参的对应关系；若某个传入参数是可修改的，则为其设定一个输出参数与其对应；若函数存在返回值，则也为其设定一个输出参数，表示函数的输出；一般节点统一用椭圆表示；(1.2)HDG中需要用到两种边，为控制边和数据流边(1.2.1)控制边包括一般控制边、调用边和依赖边一般控制边，描述程序的逻辑顺序，方向是单向的；若存在条件、循环控制语句则其方向可逆；调用边，描述对函数的一次调用；依赖边，描述语句之间存在的控制依赖关系，由子函数指出；控制边统一用加粗的实线箭头表示；(1.2.2)数据流边包括一般数据流边和参数传递边一般数据流边，描述函数内变量之间的数据传递，用实线箭头表示；如赋值，简单运算，方向由程序语言表达式等号右边包含的变量指向左边包含的变量；参数传递边，描述函数调用时形参与实参的参数传递，用虚线箭头表示，方向由实参节点指向形参节点；若存在返回值，则其方向由输出节点指出；(2)获得源程序P及其控制依赖图和数据依赖图；(3)判断程序P中的每个函数F是否是最小函数单元，如果F是最小函数单元则将其加入到最小单元集合Fs中；如果F不是最小函数单元则继续查找P中的下一个函数；(4)对Fs中的每个函数F建立过程依赖图；(5)判断Fs中的每个函数F是否存在父函数，如果函数F存在父函数，则找到距离函数F最近的父函数PF，建立PF的过程依赖图；递归判断PF是否存在父函数，如果存在父函数则进行与函数F相同的操作；如果不存在父函数则结束递归判断；(6)经过上述步骤(2)‑(5)得出程序P中各个函数的过程依赖图，按离main函数的距离从小到大依次从高层向低层排列，距离相同的函数处于同一层，对于距离不同的函数则根据其距离大小形成函数的层次关系；最终主函数main处于层次依赖图的最顶端，最小函数单元处于层次依赖图的最底层。