globalf5-240972240972 (850810), страница 25
Текст из файла (страница 25)
ГородняяОсновы функционального программированияОт ФП к ООПАнализируется содержательное родство между функциональным (ФП) иобъектно-ориентированным (ООП) программированием. Рассмотреныосновные принципы ОО-программирования и проанализированысхемы их реализации в рамках функционального программирования набазе ряда структур данных на примере простой модели ОО-языка,встраиваемого в Лисп.
Отмечены особенности системы CLOS,поддерживающей ООП на GNU Clsip. Реализация методов обработкиобъектов заданного класса сводится к отдельной категории функций,вызов которых управляется анализом принадлежности аргумента классу.Общее представление о декомпозиции программСборка программы из автономно развивающихся компонентовопирается на формулировку достигаемой ими цели, понимание которойгарантирует не только корректность полученного результата, но ирациональность его использования. Формулировать цели частейпрограммы — процесс нетривиальный. В его основе лежат весьмаразличные подходы к классификации понятий.ООП объединяет в рамках единой методики организации программклассификацию на базе таких понятий как класс объектов, структураданных и тип значений. Тип значений обычно отражает спектрнизкоуровневых реализационных средств, учет которых обеспечиваетэффективность кода программы, получаемого при компиляции.Структура данных обеспечивает конструктивность построений,гарантирует доступ к частям, из которых выстроено данное любойсложности.
Класс объектов характеризуется понятным контекстом, вкотором предполагается их корректная обработка. Обычно контекстсодержит определения, структуру объектов и их свойства.Текст программы одновременно представляет и динамику управленияпроцессами, и схему информационных потоков, порождаемых приисполнении программы. Кроме того, последовательность написанияпрограммы и ее модификации по мере уточнения решаемой задачимогут соответствовать логике, существенно отличающейся от процессавыбора системных и реализационных решений. Функциональное169Л.В. ГородняяОсновы функционального программированияпрограммирование скрывает сложность таких деталей управленияпроцессами путем сведения его к общим функциям, преобразующимлюбые аргументы в определенные результаты. Модификацииосуществляются в процессе изменения состава ветвей непосредственнов определении каждой функции.ООП структурирует множество частных методов, используемых впрограмме, в соответствии с иерархией классов объектов,обрабатываемых этими методами, реализуемыми с помощью функций ипроцедур, в предположении, что определяемые в программепостроения могут локально видоизменяться при сохранении основныхобщих схем информационной обработки.
Это позволяет выполнятьмодификации объявлением новых подклассов и дописыванием методовобработки объектов отдельных классов без радикальных изменений вранее отлаженном тексте программы.При анализе задач, решаемых в терминах объектов, некотораядеятельность описывается так, что постепенно продумывается все, чтоможно делать с объектом данного класса. Потом в программедостаточно лишь упоминать методы обработки объекта. Если методовмного, то они структурированы по иерархии классов, что позволяетавтоматизировать выбор конкретного метода. На каждом уровнеиерархии можно немного варьировать набор методов и структуруобъектов.
Таким образом, описание программы декомпозируется наинтерфейс и реализацию, причем интерфейс скрывает сложностьреализации так, что можно обозревать лишь необходимый дляиспользования минимум средств работы с объектом.Типичная гипотеза при программировании работы с объектами:Объект не изменен, если на него не было воздействий из программы.Но реальность зачастую требует понимания и учета более сложныхобстоятельств, что может существенно продлить время жизнипрограммы или ее компонентов. В таком случае удобно предоставлятьобъектам большую свободу, сближающую их с понятием субъекта,описание которого содержит все, что он может делать.
Программаможет давать ему команды-сообщения и получать ответы-результаты.Связь методов с классами объектов позволяет вводить одноименные170Л.В. ГородняяОсновы функционального программированияметоды над разными классами объектов ( полиморфизм ), что упрощаетпредставление логики управления: на уровне текста программы можноне выражать распознавание принадлежности объекта классу, этосделает система программирования. Таким образом обычнореализовано сложение, одинаково изображаемое для чисел, строк,векторов, множеств и т.п.
Фактически субъектом является суперкласс,объединяющий классы объектов, обрабатываемые одноименнымиметодами, т.е. функциями одного семейства. Так, при организациисложения можно считать, что существует суперкласс "слагаемые",которое умеют складываться с другими слагаемыми. При этом онииспользуют семейство функций, реализующих сложение. В зависимостиот полноты семейства результат может быть получен или не получен.Семейство легко пополняется добавлением одноименных функций сновыми комбинациями типов параметров.Дальнейшее развитие подходов к декомпозиции программ связано свыделением отдельных проекций и шагов при решении сложных задач.Понятие проекции связано с различием точек зрения, позволяющимописывать решение всей задачи, но отражать в описании тольковидимые детали.
По мере изменения точек зрения могут проступатьновые детали, до тех пор, пока дальнейшая детализация не утрачиваетсмысл, т.е. улучшение трудно заметить или цена его слишком высока.Так, представление символьной информации в Лиспе выделено вотдельную проекцию, независимую от распределения памяти,вычисление значений четко отделено от компиляции программ,понятие связывания имен с их определениями и свойствами не зависитот выбора механизмов реализации контекстов исполнения конструкцийпрограммы.Понятие шага обычно связывается с процессом раскрутки программ,оправданным в тех случаях, когда целостное решение задачи не можетгарантировать получение приемлемого результата в нужный срок — этовлечет за собой непредсказуемо большие трудозатраты.Удобный подход к организации программ "отдельная работа отдельнопрограммируется и отдельно выполняется" успешно показал себя приразвитии операционной системы UNIX [21] как работоспособныйпринцип декомпозиции программ.
Но существуют задачи, напримерреализация систем программирования, в которых прямое следование171Л.В. ГородняяОсновы функционального программированиятакомупринципуможетпротиворечитьтребованиямкпроизводительности. Возможен компромисс "отдельная работапрограммируется отдельно, а выполняется взаимосвязано с другимиработами" [22], что требует совмещения декомпозиции программ сметодами сборки — комплексации или интеграции программ изкомпонентов. Рассматривая комплексацию как еще одну "отдельную"работу, описываемую, например, в терминах управления процессами,можно констатировать, что эта работа больше сказывается натребованиях к уровню квалификации программиста, чем на объемепрограммирования. При достаточно объективной типизации данных ипроцессов, возникающих при декомпозиции и сборке программопределенного класса, строят библиотеки типовых компонентов иразрабатывают компонентные технологии разработки программныхпродуктов - Corba, COM/DCOM, UML, .Net.
Одна из проблемприменения таких компонентов - их обширность.Приреализацииэкспериментальныхязыковисистемпрограммирования цель применения раскрутки — минимизациятрудозатрат, основанная на учете формальной избыточности средствязыков программирования. Можно выделить небольшое ядро, на основекоторого методично программируется все остальное. Каждый шагреализации по схеме раскрутки должен обеспечивать:уменьшение трудоемкости последующих шагов,отладку прототипов сложных компонентов,подготовку демонстрационного материала.Выбор конкретных шагов можно соотнести с декомпозициейопределения языка программирования на синтаксические исемантические, функциональные и машинно-ориентированные,языково-ориентированные и системные аспекты.
При такойдекомпозиции можно на первых шагах как бы "снять" синтаксическое исемантическое разнообразие языка, как имеющее чисто техническийхарактер. Именно в этом смысл выделения элементарного Лиспа. Такаяметодика может быть успешна при освоении любого класса задач,информацию о котором можно представить в виде частичноформализуемых текстовых и графовых форм.Дальнейшие шаги раскрутки можно упорядочить по актуальности172Л.В. ГородняяОсновы функционального программированияреализации компонентов, обеспечивающих положительную оценкусистемы пользователем. Это позволяет развить представление опринципах декомпозиции программ более созвучно ООП: "отдельнаяработа обнаруживается независимо от остальных работ".
Наиболееустойчивая и значимая классификация работ по реализации системыпрограммирования может быть установлена как обеспечениемеханизмов надежного функционирования информационных систем —"отдельная работа — это отдельное средство повышения надежностипрограммирования". Ряд таких средств можно выделить в любом языкепрограммирования: вычисления, статическое и динамическоеуправление процессами, логика выбора хода обработки информации,дисциплина именования памяти и доступа к расположенным в нейданным, правила укрупненных воздействий на блоки данных ииерархию процессов, диагностика и обработка событий — переченьоткрытый.ООП на ЛиспеПри переходе от обычного стандартного программирования с ООПсвязывают радикальное изменение способа организации программ. Этоизменение произошло под давлением роста мощности оборудования.ООП взламывает традиционное программирование по многимнаправлениям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
