straustrup2 (852740), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Литература, отражающая такой подход, заполнена рассуждениями о способахпередачи параметров, о том, как различать параметры разных типов, о различных видах функций(процедуры, подпрограммы, макрокоманды, ...) и т.д. Первым процедурным языком был Фортран, аАлгол60, Алгол68, Паскаль и С продолжили это направление.23Бьерн Страуструп.Язык программирования С++Типичным примером хорошего стиля в таком понимании может служить функция извлеченияквадратного корня.
Для заданного параметра она выдает результат, который получается с помощьюпонятных математических операций:double sqrt ( double arg ){// программа для вычисления квадратного корня}void some_function (){double root = sqrt ( 2 );// ..}Двойная наклонная черта // начинает комментарий, который продолжается до конца строки.При такой организации программы функции вносят определенный порядок в хаос различныхалгоритмов.1.2.2 Модульное программированиеСо временем при в проектировании программ акцент сместился с организации процедур наорганизацию структур данных. Помимо всего прочего это вызвано и ростом размеров программ.Модулем обычно называют совокупность связанных процедур и тех данных, которыми они управляют.Парадигма программирования приобрела вид:Определите, какие модули нужны; поделите программу так, чтобы данные были скрыты в этих модуляхЭта парадигма известна также как "принцип сокрытия данных".
Если в языке нет возможностисгруппировать связанные процедуры вместе с данными, то он плохо поддерживает модульный стильпрограммирования. Теперь метод написания "хороших" процедур применяется для отдельных процедурмодуля. Типичный пример модуля - определение стека. Здесь необходимо решить такие задачи:[1]Предоставить пользователю интерфейс для стека (например, функции push () и pop ()).[2]Гарантировать, что представление стека (например, в виде массива элементов) будет доступнолишь через интерфейс пользователя.[3]Обеспечивать инициализацию стека перед первым его использованием.Язык Модула-2 прямо поддерживает эту парадигму, тогда как С только допускает такой стиль. Нижепредставлен на С возможный внешний интерфейс модуля, реализующего стек:// описание интерфейса для модуля, реализующего стек символов:void push ( char );char pop ();const int stack_size = 100;Допустим, что описание интерфейса находится в файле stack.h, тогда реализацию стека можноопределить следующим образом:#include "stack.h"static char v [ stack_size ];////////используем интерфейс стека``static'' означает локальныйв данном файле/модулестек вначале пустstatic char * p = v;void push ( char c ){//проверить на переполнение и поместить в стек}char pop (){//проверить, не пуст ли стек, и считать из него}24Бьерн Страуструп.Язык программирования С++Вполне возможно, что реализация стека может измениться, например, если использовать для хранениясвязанный список.
Пользователь в любом случае не имеет непосредственного доступа к реализации: vи p – статические переменные, т.е. переменные локальные в том модуле (файле), в котором ониописаны. Использовать стек можно так:// используем интерфейс стека#include "stack.h"void some_function (){push ( 'c' );char c = pop ();if ( c != 'c' ) error ( "невозможно" );}Поскольку данные есть единственная вещь, которую хотят скрывать, понятие упрятывания данныхтривиально расширяется до понятия упрятывания информации, т.е. имен переменных, констант,функций и типов, которые тоже могут быть локальными в модуле. Хотя С++ и не предназначалсяспециально для поддержки модульного программирования, классы поддерживают концепциюмодульности ($$5.4.3 и $$5.4.4).
Помимо этого С++, естественно, имеет уже продемонстрированныевозможности модульности, которые есть в С, т.е. представление модуля как отдельной единицытрансляции.1.2.3 Абстракция данныхМодульное программирование предполагает группировку всех данных одного типа вокруг одногомодуля, управляющего этим типом. Если потребуются стеки двух разных видов, можно определитьуправляющий ими модуль с таким интерфейсом:class stack_id { /* ... */ };// stack_id только тип// никакой информации о стеках// здесь не содержитсяstack_id create_stack ( int size );// создать стек и возвратить// его идентификаторvoid push ( stack_id, char );char pop ( stack_id );destroy_stack ( stack_id );// уничтожение стекаКонечно такое решение намного лучше, чем хаос, свойственный традиционным, неструктурированнымрешениям, но моделируемые таким способом типы совершенно очевидно отличаются от "настоящих",встроенных. Каждый управляющий типом модуль должен определять свой собственный алгоритмсоздания "переменных" этого типа.
Не существует универсальных правил присваиванияидентификаторов, обозначающих объекты такого типа. У "переменных" таких типов не существуетимен, которые были бы известны транслятору или другим системным программам, и эти "переменные"не подчиняются обычным правилам областей видимости и передачи параметров.Тип, реализуемый управляющим им модулем, по многим важным аспектам существенно отличается отвстроенных типов.
Такие типы не получают той поддержки со стороны транслятора (разного видаконтроль), которая обеспечивается для встроенных типов. Проблема здесь в том, что программаформулируется в терминах небольших (одно-два слова) дескрипторов объектов, а не в терминах самихобъектов ( stack_id может служить примером такого дескриптора).
Это означает, что транслятор несможет отловить глупые, очевидные ошибки, вроде тех, что допущены в приведенной ниже функции:void f (){stack_id s1;stack_id s2;s1 = create_stack ( 200 );// ошибка: забыли создать s2push ( s1,'a' );25Бьерн Страуструп.char c1 = pop ( s1 );destroy_stack ( s2 );// ошибка: забыли уничтожить s1s1 = s2;Язык программирования С++// неприятная ошибка// это присваивание является по сути// присваиванием указателей,// но здесь s2 исп-ся после уничтожения}Иными словами, концепция модульности, поддерживающая парадигму упрятывания данных, незапрещает такой стиль программирования, но и не способствует ему.В языках Ада, Clu, С++ и подобных им эта трудность преодолевается благодаря тому, что пользователюразрешается определять свои типы, которые трактуются в языке практически так же, как встроенные. Такиетипы обычно называют абстрактными типами данных, хотя лучше, пожалуй, их называть простопользовательскими.
Более строгим определением абстрактных типов данных было бы их математическоеопределение. Если бы удалось его дать, то, что мы называем в программировании типами, было быконкретным представлением действительно абстрактных сущностей. Как определить "более абстрактные"типы, показано в $$4.6. Парадигму же программирования можно выразить теперь так:Определите, какие типы вам нужны; предоставьте полный набор операций для каждого типа.Если нет необходимости в разных объектах одного типа, то стиль программирования, суть которогосводится к упрятыванию данных, и следование которому обеспечивается с помощью концепциимодульности, вполне адекватен этой парадигме.Арифметические типы, подобные типам рациональных и комплексных чисел, являются типичнымипримерами пользовательских типов:class complex{double re, im;public:complex(double r, double i) { re=r; im=i; }complex(double r) // преобразование float->complex{ re=r; im=0; }friend complex operator+(complex, complex);friend complex operator-(complex, complex); // вычитаниеfriend complex operator-(complex)// унарный минусfriend complex operator*(complex, complex);friend complex operator/(complex, complex);// ...};Описание класса (т.е.
определяемого пользователем типа) complex задает представлениекомплексного числа и набор операций с комплексными числами. Представление является частным(private): re и im доступны только для функций, указанных в описании класса complex. Подобныефункции могут быть определены так:complex operator + ( complex a1, complex a2 ){return complex ( a1.re + a2.re, a1.im + a2.im );}и использоваться следующим образом:void f (){complexcomplexcomplex// ...c = - (}a = 2.3;b = 1 / a;c = a + b * complex ( 1, 2.3 );a / b ) + 2;26Бьерн Страуструп.Язык программирования С++Большинство модулей (хотя и не все) лучше определять как пользовательские типы.1.2.4 Пределы абстракции данныхАбстрактный тип данных определяется как некий "черный ящик".
После своего определения он по сутиникак не взаимодействует с программой. Его никак нельзя приспособить для новых целей, не меняяопределения. В этом смысле это негибкое решение. Пусть, например, нужно определить дляграфической системы тип shape (фигура). Пока считаем, что в системе могут быть такие фигуры:окружность (circle), треугольник (triangle) и квадрат (square). Пусть уже есть определения точки и цвета:class point { /* ... */ };class color { /* ... */ };Тип shape можно определить следующим образом:enum kind { circle, triangle, square };class shape{point center;color col;kind k;// представление фигурыpublic:point where () { return center; }void move ( point to ) { center = to; draw (); }void draw ();void rotate ( int );// еще некоторые операции};"Поле типа" k необходимо для того, чтобы такие операции, как draw () и rotate (), могли определять, скакой фигурой они имеют дело (в языках вроде Паскаля можно использовать для этого запись свариантами, в которой k является полем-дескриминантом).
Функцию draw () можно определить так:void shape :: draw (){switch ( k ){case circle:// рисование окружностиbreak;case triangle:// рисование треугольникаbreak;case square:// рисование квадратаbreak;}}Это не функция, а кошмар. В ней нужно учесть все возможные фигуры, какие только есть. Поэтому онадополняется новыми операторами, как только в системе появляется новая фигура.
Плохо то, что послеопределения новой фигуры нужно проверить и, возможно, изменить все старые операции класса.Поэтому, если вам недоступен исходный текст каждой операции класса, ввести новую фигуру в системупросто невозможно. Появление любой новой фигуры приводит к манипуляциям с текстом каждойсущественной операции класса. Требуется достаточно высокая квалификация, чтобы справиться с этойзадачей, но все равно могут появиться ошибки в уже отлаженных частях программы, работающих состарыми фигурами. Возможность выбора представления для конкретной фигуры сильно сужается, еслитребовать, чтобы все ее представления укладывались в уже заданный формат, специфицированныйобщим определением фигуры (т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
