Структурное программрование

ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

Под проектированием программы понимается определение общей структуры и взаимодействия модулей. На этом этапе применяется технология нисходящего проектирования, основная идея которого теоретически проста: разбиение задачи на подзадачи меньшей сложности, пригодные для рассмотрения по отдельности. При этом используется метод пошаговой детализации.

Можно представить себе этот процесс так, что сначала программа пишется на языке некоторой гипотетической машины, которая способна понимать самые обобщенные действия, а затем каждое из действий описывается на более низком уровне абстракции и т. д. Очень важной на этом этапе является спецификация интерфейсов, то есть определение способов взаимодействия подзадач. Для каждой подзадачи составляется внешняя спецификация. На этом же этапе решаются вопросы разбиения программы на модули, главным критерием при этом является минимизация их взаимодействия. Одна задача может реализовываться с помощью нескольких модулей, и наоборот, в одном модуле может решаться несколько задач. На более низкий уровень проектирования переходят только после окончания проектирования верхнего уровня. Алгоритмы записывают в обобщенной форме, например словесной, в виде обобщенных блок-схем или другими способами. На этапе проектирования следует учитывать возможность будущих модификаций программы и стремиться проектировать программу таким образом, чтобы вносить изменения было как можно проще.

Поскольку неизвестно, какие изменения придется выполнить, это пожелание напоминает создание «общей теории всего»; на практике надо ограничиться разумными компромиссами. Программист, исходя из своего опыта и здравого смысла, решает, какие именно свойства программы может потребоваться изменить или усовершенствовать в будущем.

Процесс проектирования является итерационным, поскольку в программах реального размера невозможно продумать все детали с первого раза. Представление алгоритма решения задачи в виде последовательности подзадач называется процедурной декомпозицией, а вся технология структурного программирования относится к процедурной парадигме программирования, в отличие от объектно-ориентированной.

Программирование здесь рассматривается «в узком смысле», то есть понимается как запись программы на языке программирования по готовому алгоритму. Этот процесс часто называют кодированием, чтобы отличить его от полного цикла разработки программы.

Кодирование также организуется по принципу «сверху вниз»: вначале кодируются модули самого верхнего уровня и составляются тестовые примеры для их отладки, при этом на месте еще не написанных модулей следующего уровня ставятся так называемые заглушки — временные программы. Заглушки в простейшем случае просто выдают сообщение о том, что им передано управление, а затем возвращают его в вызывающий модуль. В других случаях заглушка может выдавать значения, заданные заранее или вычисленные по упрощенному алгоритму.

Таким образом, сначала создается логический скелет программы, который затем обрастает плотью кода. Казалось бы, более логично применять к процессу программирования восходящую технологию: сначала написать и отладить модули нижнего уровня, а затем объединять их в более крупные фрагменты, но этот подход имеет ряд недостатков.

Во-первых, в процессе кодирования верхнего уровня могут быть вскрыты те или иные трудности проектирования более низких уровней программы (просто потому, что при написании программы ее логика продумывается более тщательно, чем при проектировании). Если подобная ошибка обнаруживается в последнюю очередь, требуются дополнительные затраты на переделку уже готовых модулей нижнего уровня.

Во-вторых, для отладки каждого модуля, а затем более крупных фрагментов программы требуется каждый раз составлять свои тестовые примеры, и программист часто вынужден имитировать то окружение, в котором должен работать модуль. Нисходящая же технология программирования обеспечивает естественный порядок создания тестов — возможность нисходящей отладки.

Этапы проектирования и программирования совмещены во времени: в идеале сначала проектируется и кодируется верхний уровень, затем — следующий и т. д. Такая стратегия применяется потому, что она снижает цену ошибки, поскольку в процессе кодирования может возникнуть необходимость внести изменения, отражающиеся на модулях нижнего уровня.

Рассмотрим последнюю, очень важную составляющую структурной технологии — тестирование.

Дата добавления: 2014-01-04