面试题：复杂C项目中模块化与接口设计的权衡及优化

模块化编程与接口设计的权衡

提高可维护性
- 模块化：将系统按功能划分成多个独立模块，每个模块有明确的职责。例如，在一个图形渲染系统中，可分为图形绘制模块、纹理处理模块、光照计算模块等。这样当某个功能出现问题时，可直接定位到对应的模块进行修改，不会影响其他无关模块。
- 接口设计：模块间通过简洁、清晰的接口进行交互。接口应只暴露必要的功能，隐藏模块内部实现细节。比如图形绘制模块提供绘制图形的接口函数，只需要传入图形类型、坐标等必要参数，而不需要调用者了解具体的绘制算法。
提高可扩展性
- 模块化：新功能可以通过添加新模块或修改现有模块来实现。例如在上述图形渲染系统中，如果要添加新的图形类型，可在图形绘制模块中添加相应的绘制函数，或者单独创建一个新的图形类型处理模块。
- 接口设计：接口设计应具有前瞻性，能够适应未来可能的变化。例如接口参数可以设计为通用的数据结构，以便在需要扩展功能时，不需要大幅修改接口。如将图形绘制接口的参数设计为一个包含多种图形属性的结构体，未来若要添加新的图形属性，只需在结构体中增加字段即可。
提高性能
- 模块化：合理划分模块可以避免不必要的重复计算。比如光照计算模块可以独立出来，在多个场景中复用光照计算结果，而不需要每个场景都重新计算光照。
- 接口设计：减少接口调用的开销。例如尽量避免在接口函数中进行复杂的初始化操作，而是将初始化工作放在模块初始化阶段。同时，合理设计接口参数传递方式，对于大数据量参数可采用指针传递，减少数据拷贝开销。

优化策略举例

延迟初始化：对于一些不常用或者初始化开销较大的模块，采用延迟初始化策略。例如在一个网络通信系统中，当用户发起网络连接请求时，才初始化网络通信模块，而不是在系统启动时就初始化。

// 网络通信模块初始化函数
void network_init() {
    // 初始化网络相关资源
}

// 网络通信接口函数
void send_data(const char* data) {
    static int is_init = 0;
    if (!is_init) {
        network_init();
        is_init = 1;
    }
    // 发送数据逻辑
}

数据缓存：在模块间传递数据时，采用缓存机制减少数据传输次数。例如在文件读取模块和数据处理模块之间，文件读取模块一次性读取一定量的数据到缓存中，数据处理模块从缓存中读取数据进行处理，而不是每次都从文件中读取少量数据。

#define BUFFER_SIZE 1024
char buffer[BUFFER_SIZE];
int buffer_index = 0;

// 文件读取模块函数
int read_from_file(char* data, int size) {
    if (buffer_index + size > BUFFER_SIZE) {
        // 从文件读取新数据填充缓存
        //...
        buffer_index = 0;
    }
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        data[i] = buffer[buffer_index++];
    }
    return size;
}

优化接口调用顺序：根据模块间的依赖关系和性能特点，优化接口调用顺序。例如在一个数据库查询系统中，先进行条件过滤相关的接口调用，减少后续数据处理量，然后再进行数据排序等操作。

// 数据库查询条件过滤接口
void filter_data(struct data* data_set, int size, int condition) {
    // 过滤数据逻辑
}

// 数据库查询结果排序接口
void sort_data(struct data* data_set, int size) {
    // 排序数据逻辑
}

// 主查询函数
void query_data() {
    struct data data_set[100];
    int size = 100;
    int condition = 1;
    filter_data(data_set, size, condition);
    sort_data(data_set, size);
    // 处理查询结果逻辑
}

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