И.А. Волкова, И.Г. Головин, Л.Е. Карпов - Системы программирования (1119414), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Часто в основу иерархий закладывается один наиболее общий класс(Object), а остальные классы строятся как производные от него. Однако такой подходможет привести к возникновению проблемы “жирного интерфейса”. На более верхнихуровнях иерархии должна собираться более общая функциональность. Таким образом,либо исходный базовый класс оказывается пустым (то есть присущей абсолютно всемэлементам иерархии общей функциональности выделить не удается), либо строитсяабстрактный класс с огромным набором виртуальных функций.Пустой базовый класс просто имитирует связь нижних уровней иерархии междусобой, фактически же такая связь в данном случае отсутствует. Наличие виртуальныхфункций (иногда семантически далеких друг от друга) заставляет при формированиинижних уровней иерархии реализовывать их все, даже в тех случаях, когда длянекоторого конкретного производного класса конкретные функции не могут бытьреализованы сколько-нибудь эффективно в виду невозможности придать им полезнуюинтерпретацию.
Отсутствие реализации хотя бы одной виртуальной функциипревращает класс в абстрактный, что ограничивает его использование.Решают подобные проблемы созданием систем иерархий, то есть построениемнаборов иерархических деревьев (“леса”), которые между собой не связываютсяникакими отношениями (по такому принципу построены библиотека STL истандартная библиотека языка Си++).Библиотеки шаблонов построены на основе параметрического полиморфизма, тоесть параметризации типов, использования типовых параметров. Библиотека STL истандартная библиотека языка Си++ представляют собой наборы иерархий шаблоновклассов.3.6.3.3. Библиотеки компонентовБиблиотеки компонентов представляют собой развитие понятия библиотекязыков программирования на основе развития концепции классов.
Компонентами такихбиблиотек обычно являются законченные программные модули, из которых достаточнолегко строить наиболее типичные приложения, относящиеся к самым произвольнымприкладным областям. Библиотеки компонентов могут включать в себя генераторыотчетов, компоненты для построения сводных таблиц, компоненты для построенияграфиков и диаграмм, компоненты для создания графических интерфейсов.Библиотечные компоненты имеют общее программное ядро и проектируются на базеединых архитектурных принципов, что облегчает их совместное использование,сокращает время обучения для разработчика.Компоненты, включаемые в библиотеки, подчиняются правилам инкапсуляции,то есть имеют открытые реализованные интерфейсы, а детали реализации скрываютсявнутри библиотек и не видны пользователям.
Часто компоненты поставляются в видедвоичных модулей, что позволяет сделать их более независимыми от конкретныхсистем программирования и использовать в распределенном системном окружении, нопротиворечит стремлению сделать эти компоненты настраиваемыми (гибкими). Для68удобства использования над компонентами позволяется проводить операциюконтейнеризации, то есть помещения в контейнеры, допускающие внешнее визуальноепредставление.
Такие контейнеры поддерживают развивающуюся технологиювизуального программирования (в стиле “drag & drop”).Примерами библиотек компонентов являются распространяемые компаниейMicrosoft библиотеки COM (Component Object Module) и DCOM (Distributed COM),библиотеки различных компаний, построенные на основе стандарта CORBA (CommonObject Request Broker Architecture), библиотеки, входящие в состав серверовприложений J2EE и .NET.Суммируя, можно говорить о том, что все современные библиотеки делятся надве категории:••библиотеки, связанные с конкретными системами программирования, ибиблиотеки, связанные с конкретными задачами, решаемыми с помощьювычислительных машин.Такое деление никак не связано с технической реализацией библиотечныхсредств.
Как системные (включая стандартные), так и прикладные библиотеки могутбыть и статическими и динамическими.3.6.3.4. Критерии проектирования стандартных библиотекСтандартная библиотека языка программирования является в настоящее времяобязательнойчастьюсистемнойбиблиотеки.Всесовременныеязыкипрограммирования нуждаются в поддержке имеющихся в них средств, причемподдержка им необходима именно в период выполнения программ, полученных путемкомпиляции с этих языков. При проектировании любой стандартной библиотекинеобходимо принимать во внимание ее основное назначение: быть именно стандартнойбиблиотекой, то есть библиотекой средств, необходимых для каждой реализацииданного языка программирования.
Чтобы библиотека могла оказывать поддержку всемпользователям этого языка, она должна (требования по составу):••••••обеспечивать поддержку свойств языка, например, управление памятью ипредоставление информации об объектах во время выполнения программ;предоставлять информацию о зависящих от реализации аспектах языка,например, о максимальных размерах целых значений;предоставлять функции, которые не могут быть написаны оптимально длявсех вычислительных систем на данном языке программирования, например,функции вычисления квадратного корня sqrt() или пересылок блоковпамяти memmove();предоставлять программисту нетривиальные средства, на которые он можетрассчитывать, заботясь о переносимости программ, например, средстваработы со списками, функции сортировки, потоки ввода/вывода;предоставлять основу для расширения собственных возможностей, вчастности, соглашения и средства поддержки, позволяющие обеспечитьоперации для данных, имеющих определяемые пользователями типы, в томже стиле, в котором обеспечиваются операции для встроенных типов(например, ввод/вывод);служить основой и теоретическим базисом других библиотек.69При проектировании стандартных библиотек следует учитывать и ограниченияна включение в ее состав некоторых (может быть полезных) элементов.
Если какоенибудь средство не оказывается необходимым для обеспечения хотя бы одного изперечисленных свойств, оно должно оставаться за пределами стандартной библиотеки.Такие средства должны быть реализованы в рамках дополнительных библиотек,предназначенных для решения более конкретных задач.Средства стандартной библиотеки должны (требования по свойствамкомпонентов)•••••••••быть важными и удобными для использования всеми программистами длярешения всех задач, для которых предназначена библиотека (структурыданных и алгоритмы для работы с ними должны иметь общезначимыйхарактер – стек, очередь, список, …, сортировка, поиск, копирование, …);быть настолько эффективными, чтобы у пользователей библиотеки невозникало потребности заново программировать библиотечные средства(эффективность не должна уступать “ручному” программированию);быть независимыми от конкретных алгоритмов или предоставлятьвозможность указывать алгоритм в качестве параметра;оставаться элементарными, чтобы не терять эффективности из-за излишнихусложнений или попыток совместить различные функции в одной;быть безопасными (устойчивыми к неправильному использованию) вбольшинстве типичных случаев использования (использование библиотекине должно провоцировать ошибки, а наоборот, снижать их вероятность);обладать достаточной полнотой (завершенностью) в той своейфункциональности, которая включаются в библиотеку, чтобы ни у кого невозникало желания что-то заменить или доопределить;обладать удобной и безопасной системой умолчаний;поддерживать общепринятые стили программирования;обладать способностью к расширению, чтобы работать с типами,определяемыми пользователем так же хорошо, как и со встроенными(базовыми) типами (сочетаемость с базовыми типами данных ибазовыми операциями).Классическим примером проектирования библиотечных средств являетсяпример библиотечной функции сортировки.
В стандартной библиотеке языкапрограммирования Си эта функция (в языке Си функция сортировки реализуеталгоритм быстрой сортировки и называется qsort()) получает в качестве параметрафункцию сравнения сортируемых элементов, а не использует для сравнения какуюлибо операцию языка Си, например, операцию ‘<’. Тем самым, удается добитьсянекоторой общности, то есть возможности сортировать некоторые объекты (доступныес помощью указателей, передаваемых функции сортировки в качестве другихпараметров) не только по возрастанию, но и по убыванию и, вообще, по произвольнымкритериям. Это максимально возможная общность для языка Си:void qsort (const void * base, size_t nmemb, size_t size,int (* compar)(const void *, const void *));Однако учитывая, что затраты на вызовы функции при проведении каждогоэлементарного сравнения элементов могут в некоторых случаях становиться слишком70большими, надо стараться найти более эффективное решение.
Ведь в каждомконкретном случае (для каждого конкретного типа данных) можно найти такоеэффективное решение. Достигнуть большего удается только в языке Си++, гдекритерий сравнения для обобщенной функции сортировки sort () реализуется спомощью параметра шаблона. Чтобы обобщенная функция сортировки sort(),которая должна упорядочивать целые числа по возрастанию, производилаупорядочения целых чисел по убыванию, достаточно привлечь понятиефункционального объекта:class IntGreater{ public:bool operator()(int x, int y) const { return x > y; } };int main (){ int x [1024];............// Инициализацияsort (&x [0], &x [1024]);// Обычное упорядочиваниеsort (&x [0], &x [1024], IntGreater ()); // Упорядочивание по убыванию}При таком использовании эффективность по скорости выполнения будет такойже, как и при написании сортировки целых чисел вручную, а реально может оказатьсяи выше за счет удачного выбора алгоритма сортировки.
Введением функциональныхобъектов достигается даже больший эффект: функция sort() может сортироватьобъекты любой природы и сложности по свойственным только им критериямсравнения, причем сам алгоритм будет внешне выглядеть самым обычным образом.Некоторые требования кажутся противоречащими друг другу (например,требование элементарности и удобства), но если что-то можно сделать по-настоящемуудобным, не следует отказываться от этого, под предлогом недостаточнойэлементарности.
Именно такие соображения послужили причиной включения встандартную библиотеку Си++ таких функций, как генератор случайных чисел. Эти жесоображения заставляют отбрасывать требования элементарности, если они приводят кнеясным или опасным умолчаниям.3.7. Средства конфигурированияОдним из важнейших свойств современной системы программированиястановится возможность этой системы участвовать не только в процессе разработкипрограммных комплексов, но и в процессе их сопровождения. Часто сопровождениепрограмм осложняется тем, что при широком использовании программ и наличиимногих пользователей в практическом использовании одновременно находятсяразличные версии этих программ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
