Приступая к разработке ПП следует помнить, что ПП является большой системой, поэтому должны приниматься меры по ее упрощению. Одним из основополагающих принципов упрощения является принцип “разделяй и властвуй”, который получил научное название декомпозиция. При разработке ПП этот принцип реализуют путем разработки большой программы по частям, которые называют программными модулями, а сам такой метод разработки программ называют модульным программированием
Мoдуль
Что в теории понимается под модулем? Модуль – это замкнутая программа, которую можно вызвать из другого модуля и самостоятельно откомпилировать. Другое определение: программный модуль – это любой фрагмент описания процесса, оформляемый как самостоятельный программный продукт, пригодный для использования в описаниях процесса.
Модуль – это программа, обладающая тремя основными атрибутами:
- он выполняет одну или несколько функций;
- модуль реализует некоторую логику (алгоритм).
- используется в одном или нескольких контекстах.
При этом функция – это то, что делает модуль, а не то, как он это делает. А вот логика характеризует, как модуль выполняет свои функции. Контекст описывает конкретное применение.
20. Программные модули. Основы программирования.
Языки программирования, поддерживающие модульный подход, описывают модуль как программную единицу, состоящую из двух основных частей — спецификации (интерфейса) и реализации. В спецификации приводятся такие характеристики объектов модуля, которые необходимы и достаточны для использования этих объектов в других модулях и программах. Это позволяет использовать объекты модулей только на основе информации об их интерфейсе (не ожидая их полного описания). В реализационной части модуля описывается представление и алгоритмы обработки, связанные с теми или иными объектами модуля.
Во-первых, в модуле обычно определяются объекты, являющиеся носителями базовых понятий некоторой «предметной» области, так что модуль задает контекст этой предметной области. Поэтому программы, которые будут выполнять различные алгоритмы обработки в этой области, смогут воспользоваться готовыми и, что важно, одинаковыми определениями базовых объектов.
Во-вторых, и модули, и использующие их программы компилируются независимо (модуль должен быть откомпилирован раньше использующей его программы). Благодаря этому время компиляции большой программы использующей готовые модули, существенно сокращается, что важно при отладке программ, когда приходится их компилировать многократно.
Третьим важным свойством модуля является то, что он скрывает, «инкапсулирует» представление и реализацию экспортируемых им объектов, так что их возможные изменения в модуле (при его настройке или адаптации к новым аппаратным возможностям) не требуют никаких переделок пользовательских программ.
Все модули используют мнемонические имена для определяемых ими объектов (констант, переменных, типов и подпрограмм), что облегчает понимание их назначения и запоминание, удовлетворяет требованию наглядности текста программ.
Модули / Введение в программирование, урок 14 (JavaScript ES6)
Источник: dai-spisat.ru
Модульность программного кода
Принцип модульности является средством упрощения задачи проектирования ПС и распределения процесса разработки ПС между группами разработчиков. При разбиении ПС на модули для каждого модуля указывается реализуемая им функциональность, а также связи с другими модулями. Удобство использования модульной архитектуры заключается в возможности обновления (замены) модуля, без необходимости изменения остальной системы.
Роль модулей могут играть структуры данных, библиотеки функций, классы, сервисы и др. программные единицы, реализующие некоторую функциональность и предоставляющие интерфейс к ней.
Программный код часто разбивается на несколько файлов, каждый из которых компилируется отдельно от остальных. Такая модульность программного кода позволяет значительно уменьшить время перекомпиляции при изменениях, вносимых лишь в небольшое количество исходных файлов, и упрощает групповую разработку. Также это возможность замены отдельных компонентов (таких как jar-файлы, so или dll библиотеки) конечного программного продукта, без необходимости пересборки всего проекта (например, разработка плагинов к уже готовой программе).
Одним из методов написания модульных программ является объектно-ориентированное программирование. ООП обеспечивает высокую степень модульности благодаря таким свойствам, как инкапсуляция, полиморфизм и позднее связывание.
Модульная система модулей
Несмотря на то, что модульное программирование никак не связано с деталями конкретного языка (и даже в случае отсутствия явной поддержки со стороны языка может применяться при достаточной дисциплине со стороны программистов), большинство языков выдвигают на верхний уровень свою собственную природу системы модулей, словно перенос системы модулей с одного языка на другой был бы невозможен.
В 2000 году Ксавье Лерой предложил делать системы модулей модульными, то есть параметризуемыми описанием конкретного ядра языка со своей системой типов. В качестве примера он продемонстрировал обобщённую реализацию языка модулей ML (как наиболее развитой системы модулей из известных на данный момент) и примеры её инстанцирования на традиционный для неё язык ML и на язык Си.
Реализация Лероя сама построена посредством языка модулей ML, а именно в виде функтора, параметризованного данными о ядре языка и описанием его механизма проверки согласования типов. Это значит, что при написании компилятора некоторого языка достаточно описать ядро языка и передать его данному функтору (как библиотечной функции) — в результате получится компилятор расширения известного языка системой модулей ML.
Объектно-ориентированная парадигма программирования
Объе́ктно-ориенти́рованное программи́рование (ООП) — методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования.
Основные понятия
Абстрагирование означает выделение значимой информации и исключение из рассмотрения незначимой. В ООП рассматривают лишь абстракцию данных (нередко называя её просто «абстракцией»), подразумевая набор значимых характеристик объекта, доступный остальной программе.
Инкапсуляция — свойство системы, позволяющее объединить данные и методы, работающие с ними, в классе. Некоторые языки (например, С++) отождествляют инкапсуляцию с сокрытием, но большинство (Smalltalk, Eiffel, OCaml) различают эти понятия.
Наследование — свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью. Класс, от которого производится наследование, называется базовым, родительским или суперклассом. Новый класс — потомком, наследником, дочерним или производным классом.
Полиморфизм подтипов (в ООП называемый просто «полиморфизмом») — свойство системы, позволяющее использовать объекты с одинаковым интерфейсом без информации о типе и внутренней структуре объекта. Другой вид полиморфизма — параметрический — в ООП называют обобщённым программированием.
Класс является описываемой на языке терминологии исходного кода моделью ещё не существующей сущности (объекта). Фактически он описывает устройство объекта, являясь своего рода чертежом. Говорят, что объект — это экземпляр класса. При этом в некоторых исполняющих системах класс также может представляться некоторым объектом при выполнении программы посредством динамической идентификации типа данных. Обычно классы разрабатывают таким образом, чтобы их объекты соответствовали объектам предметной области.
Сущность в адресном пространстве вычислительной системы, появляющаяся при создании экземпляра класса (например, после запуска результатов компиляции и связывания исходного кода на выполнение).
Источник: cyberpedia.su
Принципы модульного программирования.
Приступая к разработке ПП следует помнить, что ПП является большой системой, поэтому должны приниматься меры по ее упрощению. Одним из основополагающих принципов упрощения является принцип “разделяй и властвуй”, который получил научное название декомпозиция. При разработке ПП этот принцип реализуют путем разработки большой программы по частям, которые называют программными модулями, а сам такой метод разработки программ называют модульным программированием
Что в теории понимается под модулем? Модуль – это замкнутая программа, которую можно вызвать из другого модуля и самостоятельно откомпилировать. Другое определение: программный модуль – это любой фрагмент описания процесса, оформляемый как самостоятельный программный продукт, пригодный для использования в описаниях процесса.
Модуль – это программа, обладающая тремя основными атрибутами:
- он выполняет одну или несколько функций;
- модуль реализует некоторую логику (алгоритм).
- используется в одном или нескольких контекстах.
При этом функция – это то, что делает модуль, а не то, как он это делает. А вот логика характеризует, как модуль выполняет свои функции. Контекст описывает конкретное применение. Например: модуль с функцией “удалить пробелы из литерной строки” может использоваться в контексте “сжать сообщение для телеобработки”. Или модуль, вычисляющий сумму: может использоваться в контекстах “вычисление зарплаты всех сотрудников” или “определение пробега всех автомобилей”. В этом случае содержательный смысл слагаемых ai различный. Основная причина по которой разрабатываемое ПО разбивается на модули – борьба со сложностью ПО. Принципы модульного программирования позволяют получать программные комплексы минимальной сложности. Эти принципы следующие: а) усиление внутренних связей в каждом модуле (иначе принцип называется повышением прочности модуля); б) ослабление взаимосвязи между модулями (иначе этот принцип называется ослаблением сцепления модулей). Если рассматривать программу как набор предложений, связанных между собой некоторыми отношениями (как по выполняемым функциям, так и по обрабатываемым данным), то применение принципов модульного программирования означает, что необходимо распределить предложения программы по отдельным модулям так, чтобы предложения внутри каждого модуля были тесно связаны, а связь между любыми двумя модулями была минимальной. Для качественной характеристики модулей введены 7 классов прочности модулей и 5 видов сцепления модулей. Класс прочности является мерой связи предложений внутри модуля. Сцепление модулей – это мера зависимости между модулями.
Классы прочности модулей
Назовем эти классы в порядке возрастания прочности. Вы должны понимать, что чем к большему по номеру классу относится конкретный программный модуль, тем он “доброкачественнее”. Чтобы отнести модуль к тому или иному классу, нужно проанализировать выполняемую им функцию (или функции).
1. Прочность по совпадению.
Между предложениями модуля нет устойчивых смысловых связей. Такая ситуация возникает, если повторяющуюся группу предложений программы оформляют в виде отдельного модуля и используют его в разных контекстах. Например модуль вычисления суммы , может использоваться в разных контекстах, и в зависимости от контекста изменяется и смысл связей между предложениями модуля.
Основная проблема с модулями такого класса – это необходимость тщательной проверки, не теряется ли смысл обработки данных при каждом новом использовании модуля. 2. Прочность по логике — при каждом вызове выполняется некоторая функция из набора функций модуля.
Как следует из этого определения, прочный по логике модуль выполняет несколько функций, и требуемая в конкретный момент функция выбирается (определяется) вызывающим модулем. Пример: библиотека стандартных программ, реализующих численные методы. Основная проблема с модулями этого класса – это использование одного и того же сопряжения в разных программах.
Правила этого сопряжения должны быть выдержаны как в вызывающей, так и вызываемой программах. 3. Прочность по классу – модуль выполняет несколько функций, отнесенных разработчиком к одному классу. Например: autoexec.bat. Обычно это первые или последние модули в программных комплексах, на которые возлагаются операции инициализирования и завершения.
Для таких модулей основная проблема состоит в том, что они неявно связаны с другими модулями и при изменениях прочных по классу модулей часто возникают ошибки, когда эти связи не учитываются. 4. Процедурно-прочный модуль – выполняет несколько функций относящихся к одной функциональной процедуре решения задачи. Здесь единственная проблема состоит в том, что фрагменты программы, относящиеся к одной функции, могут быть не последовательными в тексте модуля, усложняются изменения в модуле.
Источник: studfile.net