straustrup2 (852740), страница 84
Текст из файла (страница 84)
В физике и инженерныхнауках повсеместно распространены единицы измерения (метры, килограммы, секунды), чтобыизбежать смешивания несовместимых сущностей.В нашем описании шагов проектирования в $$11.3.3 типы появляются на сцене уже на шаге 2(очевидно, после несколько искусственного их рассмотрения на шаге 1) и становятся главной темойшага 4.Статически контролируемые интерфейсы – это основное средство взаимодействия программныхчастей системы на С++, созданных разными группами, а описание интерфейсов этих частей (с учетомточных определений типов) становится основным способом сотрудничества между отдельнымигруппами программистов. Эти интерфейсы являются основным результатом процесса проектирования ислужат главным средством общения между разработчиками и программистами.Отказ от этого приводит к проектам, в которых неясна структура программы, контроль ошибок отложенна стадию выполнения, которые трудно хорошо реализовать на С++.Рассмотрим интерфейс, описанный с помощью "объектов", определяющих себя самостоятельно.Возможно, например, такое описание: "Функция f() имеет аргумент, который должен быть самолетом"(что проверяется самой функцией во время ее выполнения), в отличие от описания "Функция f() имеетаргумент, тип которого есть самолет" (что проверяется транслятором).
Первое описание являетсясущественно недостаточным описанием интерфейса, т.к. приводит к динамической проверке вместостатического контроля. Аналогичный вывод из примера с самолетом сделан в $$1.5.2. Здесьиспользованы более точные спецификации, и использован шаблон типа и виртуальные функции взаменнеограниченных динамических проверок для того, чтобы перенести выявление ошибок с этапавыполнения на этап трансляции. Различие времен работы программ с динамическим и статическимконтролем может быть весьма значительным, обычно оно находится в диапазоне от 3 до 10 раз.Но не следует впадать в другую крайность.
Нельзя обнаружить все ошибки с помощью статическогоконтроля. Например, даже программы с самым обширным статическим контролем уязвимы к сбоям310Бьерн Страуструп.Язык программирования С++аппаратуры. Но все же, в идеале нужно иметь большое разнообразие интерфейсов со статическойтипизацией с помощью типов из области приложения, см. $$12.4.Может получиться, что проект, совершенно разумный на абстрактном уровне, столкнется с серьезнымипроблемами, если не учитывает ограничения базовых средств, в данном случае С++. Например,использование имен, а не типов для структурирования системы приведет к ненужным проблемам длясистемы типов С++ и, тем самым, может стать причиной ошибок и накладных расходов привыполнении. Рассмотрим три класса:class X {f()g()}// pseudo code, not C++class Y {g()h()}class Z {h()f()}используемые некоторыми функциями бестипового проекта:k(a, b, c){a.f()b.g()c.h()}// pseudo code, not C++Здесь обращенияX xY yZ zk(x,y,z)k(z,x,y)// ok// okбудут успешными, поскольку k() просто требует, чтобы ее первый параметр имел операцию f(), второйпараметр - операцию g(), а третий параметр - операцию h().
С другой стороны обращенияk(y,x,z);k(x,z,y);// fail// failзавершатся неудачно. Этот пример допускает совершенно разумные реализации на языках с полнымдинамическим контролем (например, Smalltalk или CLOS), но в С++ он не имеет прямогопредставления, поскольку язык требует, чтобы общность типов была реализована как отношение кбазовому классу. Обычно примеры, подобные этому, можно представить на С++, если записыватьутверждения об общности с помощью явных определений классов, но это потребует большогохитроумия и вспомогательных средств.
Можно сделать, например, так:class F {virtual void f();};class G {virtual void g();};311Бьерн Страуструп.Язык программирования С++class H {virtual void h();};class X : public virtual F, public virtual G {void f();void g();};class Y : public virtual G, public virtual H {void g();void h();};class Z : public virtual H, public virtual F {void h();void f();};k(const F& a, const G& b, const H& c){a.f();b.g();c.h();}main(){X x;Y y;Z z;k(x,y,z);k(z,x,y);k(y,x,z);k(x,z,y);}////////okokerror F required for first argumenterror G required for second argumentОбратите внимание, что сделав предположения k() о своих аргументах явными, мы переместиликонтроль ошибок с этапа выполнения на этап трансляции.
Сложные примеры, подобные приведенному,возникают, когда пытаются реализовать на С++ проекты, сделанные на основе опыта работы с другимисистемами типов. Обычно это возможно, но в результате получается неестественная и неэффективнаяпрограмма. Такое несовпадение между приемами проектирования и языком программирования можносравнить с несовпадением при пословном переводе с одного естественного языка на другой. Ведьанглийский с немецкой грамматикой выглядит столь же неуклюже, как и немецкий с английскойграмматикой, но оба языка могут быть доступны пониманию того, кто бегло говорит на одном из них.Этот пример подтверждает тот вывод, что классы в программе являются конкретным воплощениемпонятий, используемых при проектировании, поэтому нечеткие отношения между классами приводят кнечеткости основных понятий проектирования.12.1.4 Гибридный проектПереход на новые методы работы может быть мучителен для любой организации.
Раскол внутри нее ирасхождения между сотрудниками могут быть значительными. Но резкий решительный переход,способный в одночасье превратить эффективных и квалифицированных сторонников "старой школы" внеэффективных новичков "новой школы" обычно неприемлем. В то же время, нельзя достичь большихвысот без изменений, а значительные изменения обычно связаны с риском.Язык С++ создавался с целью сократить такой риск за счет постепенного введения новых методов. Хотяочевидно, что наибольшие преимущества при использовании С++ достигаются за счет абстракции312Бьерн Страуструп.Язык программирования С++данных, объектно-ориентированного программирования и объектно-ориентированного проектирования,совершенно неочевидно, что быстрее всего достичь этого можно решительным разрывом с прошлым.Вряд ли такой явный разрыв будет возможен, обычно стремление к усовершенствованиямсдерживается или должно сдерживаться, чтобы переход к ним был управляемым.
Нужно учитыватьследующее:-Разработчикам и программистам требуется время для овладения новыми методами.-Новые программы должны взаимодействовать со старыми программами.-Старые программы нужно сопровождать (часто бесконечно).-Работа по текущим проектам и программам должна быть выполнена в срок.-Средства, рассчитанные на новые методы, нужно адаптировать к локальному окружению.Здесь рассматриваются как раз ситуации, связанные с перечисленными требованиями. Легконедооценить два первых требования.Поскольку в С++ возможны несколько схем программирования, язык допускает постепенный переход нанего, используя следующие преимущества такого перехода:-Изучая С++, программисты могут продолжать работать.-В окружении, бедном на программные средства, использование С++ может принестизначительные выгоды.-Программы, написанные на С++, могут хорошонаписанными на С или других традиционных языках.-Язык имеет большое подмножество, совместимое с С.взаимодействоватьс программами,Идея заключается в постепенном переходе программиста с традиционного языка на С++: вначале онпрограммирует на С++ в традиционном процедурном стиле, затем с помощью методов абстракцииданных, и наконец, когда овладеет языком и связанными с ним средствами, полностью переходит наобъектно-ориентированное программирование.
Заметим, что хорошо спроектированную библиотекуиспользовать намного проще, чем проектировать и реализовывать, поэтому даже с первых своих шаговновичок может получить преимущества, используя более развитые средства С++.Идея постепенного, пошагового овладения С++, а также возможность смешивать программы на С++ спрограммами, написанными на языках, не имеющих средств абстракции данных и объектноориентированного программирования, естественно приводит к проекту, имеющему гибридный стиль.Большинство интерфейсов можно пока оставить на процедурном уровне, поскольку что-либо болеесложное не принесет немедленного выигрыша.
Например, обращение к стандартной библиотеке mathиз С определяется на С++ так:extern "C" {#include <math.h>}и стандартные математические функции из библиотеки можно использовать так же, как и в С. Для всехосновных библиотек такое включение должно быть сделано теми, кто поставляет библиотеки, так чтопрограммист на С++ даже не будет знать, на каком языке реализована библиотечная функция.Использование библиотек, написанных на таких языках как С, является первым и вначале самымважным способом повторного использования на С++.На следующем шаге, когда станут необходимы более сложные приемы, средства, реализованные натаких языках как С или Фортран, представляются в виде классов за счет инкапсуляции структур данныхи функций в интерфейс классов С++.
Простым примером введения более высокого семантическогоуровня за счет перехода от уровня процедур плюс структур данных к уровню абстракции данных можетслужить класс строк из $$7.6. Здесь за счет инкапсуляции символьных строк и стандартных строковыхфункций С получается новый строковый тип, который гораздо проще использовать.Подобным образом можно включить в иерархию классов любой встроенный или отдельноопределенный тип.
Например, тип int можно включить в иерархию классов так:class Int : public My_object {313Бьерн Страуструп.Язык программирования С++int i;public:// definition of operations// see exercises [8]-[11] in section 7.14 for ideas// определения операций получаются в упражнениях [8]-[11]// за идеями обратитесь к разделу 7.14};Так следует делать, если действительно есть потребность включить такие типы в иерархию.Обратно, классы С++ можно представить в программе на С или Фортране как функции и структурыданных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
