函数圈复杂度
函数圈复杂度（Cyclomatic Complexity），也称为圈复杂度或麦凯布复杂度，是衡量代码复杂度的一种指标。它由计算一个函数或模块中独立执行路径的数量得出，反映了程序的控制流复杂性。
圈复杂度的核心思想是，函数的复杂性越高，代码中的分支、循环和条件判断越多，程序的独立路径数就越多。因此，圈复杂度越高，代码可能越难以理解、测试和维护。
计算方法
函数圈复杂度的基本计算公式是：
M = E - N + 2P
- M：圈复杂度（Cyclomatic Complexity）。
- E：控制流图中的边数（Edges），即程序中的控制转移路径（例如从一个语句到另一个语句）。
- N：控制流图中的节点数（Nodes），即程序中的代码块（例如一个条件判断、循环、或者简单的赋值语句）。
- P：程序中的连通分量数（Connected components），对于大多数函数来说，P = 1。
在大多数情况下，可以使用一个更简单的方法来估算圈复杂度：计算函数中的控制结构。每遇到一个控制结构，如if、else if、for、while、switch case等，圈复杂度就增加1。
圈复杂度的简单规则
- 没有分支的直线代码：圈复杂度为1。
- 每个
if语句或else if分支：圈复杂度增加1。 - 每个
for或while循环：圈复杂度增加1。 - 每个
switch语句的case子句：每个case增加1。 - 每个
catch语句：增加1。
示例代码和圈复杂度计算
示例 1：简单函数
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
这个函数没有任何条件分支或循环，圈复杂度为 1。
示例 2：带有if-else语句的函数
int max(int a, int b) {
if (a > b) {
return a;
} else {
return b;
}
}
- 这里有一个
if-else结构，圈复杂度为 2，因为有两个独立路径。
示例 3：带有if-else和循环的函数
int findMax(const std::vector<int>& nums) {
int max = nums[0];
for (int i = 1; i < nums.size(); ++i) {
if (nums[i] > max) {
max = nums[i];
}
}
return max;
}
- 这里有一个
for循环和一个if条件判断：for循环：圈复杂度增加1。if语句：圈复杂度增加1。- 初始复杂度为1（没有控制结构的情况下）。
- 圈复杂度总计为 3。
圈复杂度的重要性
圈复杂度越高，函数的复杂性越高，可能带来以下问题：
- 可读性下降：复杂的控制流结构使得代码更难理解和维护。
- 测试难度增加：需要更多的测试用例来覆盖所有的独立执行路径，确保代码的正确性。
- 错误风险增加：复杂的代码往往更容易引入错误，尤其是在修改和扩展时。
圈复杂度的最佳实践
- 圈复杂度不应过高，一般来说一个函数的圈复杂度应尽量保持在10以下。对于复杂度超过10的函数，应该考虑重构代码，划分为多个更简单的函数。
- 单一职责原则：一个函数只应该做一件事，遵循这一原则可以有效降低圈复杂度。
- 早期返回（early return）：通过减少嵌套层级来降低复杂度。
- 重构：如果发现函数复杂度过高，可以尝试将代码中的不同逻辑分解为多个小函数。
总结
函数圈复杂度是衡量代码复杂性的重要指标，它与代码中的分支和循环直接相关。圈复杂度越高，代码越难测试、理解和维护。合理控制代码的圈复杂度是写出可维护、高质量代码的关键之一。