Парадигмы и технологии программирования

Задачи главы.

• 1. Изучить понятия «парадигма программирования», «технология программирования».
• 2. Получить общее представление о современных технологиях создания программного обеспечения.
• 3. Изучить этапы создания структурной программы.
• 4. Познакомиться с моделями жизненного цикла разработки программного обеспечения.
• 5. Изучить основные принципы объектно-ориентированного программирования.
• 6. Научиться описывать и использовать объекты в программах на ПАСКАЛЕ.

После изучения главы 6 бакалавр должен:

знать

• • понятия «парадигма программирования», «технология программирования»;
• • общее представление о современных технологиях создания программного обеспечения;
• • модели жизненного цикла разработки программного обеспечения;

уметь

• описывать и использовать объекты в программах на ПАСКАЛЕ;

владеть

• навыками составления программ на ПАСКАЛЕ, содержащиъ объекты.

Парадигмы программирования

Парадигма — способ организации программы, т. е. принцип ее построения. Наиболее распространенными являются процедурная и объектно-ориентированная парадигмы. Они различаются способом декомпозиции, положенным в основу при создании программы.

Процедурная декомпозиция состоит в том, что задача, реализуемая программой, делится на подзадачи, а они в свою очередь — на более мелкие этапы, т. е. выполняется пошаговая детализация алгоритма решения задачи.

Объектно-ориентированная декомпозиция предполагает разбиение предметной области на объекты и реализацию этих объектов и их взаимосвязей в виде программы. Кроме того, существуют функциональная и логическая парадигмы, которые кратко рассмотрены в гл. 2.

Процедурная парадигма была хроно- Процедурная парадигма

логически первой и долгое время пре-;

валировала. В настоящее время она постепенно уступает свое место объектно-ориентированной парадигме, хотя все еще занимает порядка половины рынка разработки программного обеспечения. Она применяется на всех уровнях разработки программного обеспечения.

Парадигма процедурного программирования основана на представлении об управлении машиной со стороны программы (набора процедур). Иными словами, есть четкий набор инструкций, объединенных в процедуры, и четкая последовательность их выполнения. В процессе выполнения процедуры запрашивают необходимые им данные. Таким образом, данные являются подчиненным элементом, а инструкции — главным.

Выполнение процедур естественно назвать процессом, причем из одного процесса может активизироваться другой, что является главным способом управления общим процессом. В момент активизации может производиться передача данных, которые носят в таком случае название параметров. Окончание выполнения процедуры связано с возвращением результата и функции управления в вызывающую программу.

Объектно-ориентированная ^ПР^И создании программ на основе объ- парадигма ектно-ориентированной парадигмы из предметной области выделяются объекты, поведение и взаимодействие которых моделируются с помощью программы. Кроме того, в программе есть служебные объекты, служащие для хранения объектов, их визуализации и других необходимых функций.

Объект в программе представляется как совокупность данных, характеризующих его состояние, и процедур их обработки, моделирующих его поведение. Вызов процедуры часто называют посылкой сообщения объекту.

Выполнение программы состоит в том, что объекты обмениваются сообщениями. Это позволяет использовать при программировании понятия, более адекватно отражающие предметную область.

Важным свойством объекта является его обособленность. Детали реализации объекта, т. е. внутренние структуры данных и алгоритмы их обработки, скрыты от пользователя и недоступны для непреднамеренных изменений. Скрытие деталей реализации называется инкапсуляцией. Таким образом, объект является «черным ящиком», замкнутым по отношению к внешнему миру. Это позволяет представить программу в более укрупненном виде — на уровне объектов и их взаимосвязей, а следовательно, управлять большим объемом информации и успешно отлаживать более сложные программы.

Инкапсуляция позволяет изменить реализацию объекта без модификации основной части программы, если его интерфейс остался прежним. Простота модификации является очень важным критерием качества программы.

Кроме того, инкапсуляция позволяет использовать объект в другом окружении и быть уверенным, что он не испортит не принадлежащие ему области памяти, а также создавать библиотеки объектов для применения во многих программах.

Каждый год в мире пишется множество новых программ, и важнейшее значение приобретает возможность повторного использования кода. Преимущество ООП состоит в том, что для любого объекта можно определить наследников, корректирующих или дополняющих его поведение. При этом нет необходимости иметь доступ к исходному коду родительского объекта.

Наследование позволяет создавать иерархии объектов. Иерархия представляется в виде дерева, в котором более общие объекты располагаются ближе к корню, а более специализированные — на ветвях и листьях. Наследование облегчает использование библиотек объектов, поскольку программист может взять за основу объекты, созданные кем-то другим, и создать наследников с требуемыми свойствами.

Применение ООП позволяет писать гибкие, расширяемые, хорошо читаемые программы. Во многом это обеспечивается благодаря полиморфизму, под которым понимается возможность во время выполнения программы с помощью одного и того же имени выполнять разные действия или обращаться к объектам разного типа. Чаще всего понятие полиморфизма связывают с механизмом виртуальных методов.