Программирование на ЭВМ Лекция 7. Основные методологии программирования

т. н. Исаев А. В.
avisz@yandex.ru
Ауд. 7 или 234

которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. Предложена

в 70-х года XX века Э. Дейкстрой, разработана и дополнена Н. Виртом.
В соответствии с этой методологией, любая программа представляет собой структуру, построенную из трёх типов базовых конструкций:
последовательное исполнение — однократное выполнение операций в том порядке, в котором они записаны в тексте программы;
ветвление — однократное выполнение одной из двух или более операций, в зависимости от выполнения некоторого заданного условия;
цикл — многократное исполнение одной и той же операции до тех пор, пока выполняется некоторое заданное условие (условие продолжения цикла).
В программе базовые конструкции могут быть вложены друг в друга произвольным образом, но никаких других средств управления последовательностью выполнения операций не предусматривается.
Повторяющиеся фрагменты программы (либо не повторяющиеся, но представляющие собой логически целостные вычислительные блоки) могут оформляться в виде подпрограмм (процедур или функций). В этом случае в тексте основной программы, вместо помещённого в подпрограмму фрагмента, вставляется команда вызова подпрограммы. При выполнении такой команды (инструкции) выполняется вызванная подпрограмма, после чего исполнение программы продолжается с инструкции, следующей за командой вызова подпрограммы.

крупных, нормально читаемыми. Серьёзно облегчилось понимание программ, появилась возможность разработки

программ в нормальном промышленном режиме, когда программу может без особых затруднений понять не только её автор, но и другие программисты. Это позволило разрабатывать достаточно крупные для того времени (1970-е гг.) программные комплексы силами коллективов разработчиков, и сопровождать эти комплексы в течение многих лет, даже в условиях неизбежной ротации кадров.

вариантов построения программы по одной и той же спецификации, что

значительно снижает сложность программы и, что ещё важнее, облегчает понимание её другими разработчиками;
В структурированных программах логически связанные операторы находятся визуально ближе, а слабо связанные — дальше, что позволяет обходиться без блок-схем и других графических форм изображения алгоритмов (по сути, сама программа является собственной блок-схемой);
Сильно упрощается процесс тестирования и отладки структурированных программ.

являются понятия объектов и классов.
Основные концепции объектно-ориентированного подхода:
Система состоит из объектов;
Объекты

некоторым образом взаимодействуют между собой;
Каждый объект характеризуется своим состоянием и поведением;
Состояние объекта задаётся значением полей данных;
Поведение объекта задаётся методами.
Кроме того, в современном объектно-ориентированном программировании часто большое значение имеют понятия события (так называемое событийно-ориентированное программирование) и компонента (компонентное программирование).

существуют классы и объекты, и собственно объектно-ориентированные, в которых программист

может не только пользоваться предопределёнными классами, но и задавать собственные пользовательские классы.
Объектное и объектно-ориентированное программирование возникло в результате развития идеологии структурного программирования, где данные и подпрограммы их обработки формально не связаны.
Объектно-ориентированное программирование в настоящее время является абсолютным лидером в области прикладного программирования (языки Java, C#, C++, JavaScript и др.). В то же время в области системного программирования до сих пор лидирует парадигма процедурного программирования.

независимых блоков, называемых модулями.
Использование модульного программирования позволяет упростить тестирование программы

и обнаружение ошибок.
Основным принципом модульного программирования является принцип «разделяй и властвуй».

(D Parnas):
Для написания одного модуля должно быть достаточно минимальных

знаний о тексте другого

Таким образом, была выдвинута концепция скрытия информации (information hiding) в программировании. Для реализации этой концепции и были разработаны модули, основной особенностью которых является неподверженность влиянию глобальных переменных.

Изначально предполагалось, что при реализации сложных программных комплексов модуль должен использоваться наравне с процедурами и функциями как конструкция, объединяющая и надежно скрывающая детали реализации определенной подзадачи.

определяться декомпозицией поставленной задачи на независимые подзадачи.
В предельном случае

модуль может использоваться даже для заключения в него всего лишь одной процедуры, если необходимо, чтобы выполняемое ею локальное действие было гарантировано независимым от влияния других частей программы при любых изменениях.

в подключенных модулях}
Unit modul1;
{описание процедур, функций}
Unit modul2;
{описание процедур, функций}
Unit modul3;
{описание

процедур, функций}

на языке Pascal, имеющий определенную структуру, предназначенный для использования как

в главной программе, так и в других подключаемых модулях.

подключаемом модуле можно выделить три раздела:
1) Интерфейсный раздел interface (должен

быть объявлен, но может быть пустым);
2) Раздел реализаций implementation (должен быть объявлен, но может быть пустым);
3) Тело модуля, заключенное между словами begin и end. (может отсутствовать).

который помещается исходный текст модуля. Если, например, есть заголовок модуля
unit

primer;
то исходный текст этого модуля должен размещаться на диске в файле primer.pas (или с другим расширением, в зависимости от типа компилятора Pascal).

с ключевого слова interface, которая может содержать:
- список подключаемых модулей;
-

константы;
- пользовательские типы данных;
- переменные;
- прототипы процедур и функций,
доступные из места подключения данного модуля (программы или другого модуля).
Основное назначение интерфейсного раздела — определять общедоступные данные/функционал для применения из программы или модуля, использующих данный модуль.

Замечание 1: Переменные, объявленные в интерфейсном разделе, являются глобальными — то есть доступны в любом месте программы, к которой подключен данный модуль, в том числе в разделе реализации самого модуля.
Замечание 2: Как и в программе, вышеперечисленные секции (объявления констант, переменных и др., за исключением секции uses) в данном разделе могут быть расположены в любой последовательности и в любом количестве.
Замечание 3: Если в данном разделе объявляются прототипы (предварительные объявления, без подробного описания) процедур/функций, то их реализации должны гарантированно присутствовать в разделе implementation.

начинающаяся с ключевого слова implementation и заканчивающаяся телом модуля (если

таковое имеется) или ключевым словом end с точкой, означающим конец модуля.
Основное назначение раздела реализаций: реализация процедур и функций, описанных ранее в секции interface.
Замечание: при реализации процедур и функций, описанных в интерфейсной секции, их заголовки могут быть описаны в сокращенной форме (исключение — PascalABC: при использовании переменных).

модуля, образуемая парой ключевых слов begin и end. В теле

модуля можно размещать программный код аналогично главной программе.
Если тело модуля отсутствует, то ключевое слово begin не пишется.
Основное назначение тела модуля: инициализация переменных модуля, выделение ресурсов, необходимых для его работы и т. д.

другому модулю в разделе uses:
Uses ;

— список

модулей, с которыми устанавливается связь; имена модулей в списке перечисляются через запятую.

Если в программе (или в модуле) используются модули, то часть uses <список модулей> должно стоять сразу после заголовка программы , т. е. должно открывать раздел описаний основной программы.
В модулях Паскаля могут использоваться другие модули. В модулях предложение uses <список модулей> может стоять сразу после слова interface или сразу после слова implementation. Допускается и два предложения uses, т. е. оно может стоять и там, и там.

Lazarus), Pascal ABC, Pascal ABC.Net допускают в описании модулей, помимо

перечисленных выше разделов, еще два раздела:
раздел инициализации (начинается со слова initialization)— область модуля, размещаемая после раздела реализаций implementation, заканчивающаяся разделом финализации finalization, если таковой имеется, или ключевым словом end с точкой, назначение аналогично телу модуля.
раздел финализации (начинается со слова finalization) — область модуля, размещаемая по окончании раздела инициализации initialization, если таковой имеется, или по окончании раздела реализаций implementation, и заканчивающаяся ключевым словом end с точкой. Основное назначение: освобождение ресурсов, выделенных для работы модуля.

от используемого компилятора. Компиляция в Turbo Pascal.
Результат компиляции — *.tpu -

файл (Turbo Pascal Compiled Unit).
Компиляция в Free Pascal.
Результат компиляции — два файла: *.ррu — файл, содержащий интерфейсную часть модуля, и файл *.о — объектный файл, содержащий часть реализаций, причем последний необходим для компоновки приложения.
Компиляция в Pascal ABC. Net.
В отличие от перечисленных выше, Pascal ABC.Net в процессе компиляции модуля не генерирует код на машинном языке. Компилятор данной среды завершает свою работу после выполнения семантического анализа, сохраняя семантическое дерево модуля в промежуточный формат — *.рсu - файл, который в первом приближении можно считать результатом компиляции с обозначенными ограничениями.

принимая на вход объектные модули. Таким образом, имея уже откомпилированные

подключаемые модули, компиляция программ с их использованием ускоряется, так как они уже обработаны. Данное справедливо для Turbo и Free Pascal.
В Pascal ABC.Net ускорение компиляции достигается только за счет того, что отсутствует необходимость проводить синтаксический и семантический анализ.
Вывод: откомпилированные версии исполняемых модулей не совместимы между различными компиляторами.

tg(a:real):real;

Implementation // раздел реализаций

function power(a,b:real):real; //расписываем каждую из объявленных подпрограмм
begin

if (a=0) and (b=0) then power:=1 else
if a=0 then power:=0 else
if (a<0) and (not odd(round(b))) then power:=exp(b*ln(abs(a))) else
if (a<0) and (odd(round(b))) then power:=-exp(b*ln(abs(a))) else
if a>0 then power:=exp(b*ln((a)))
end;
function tg(a:real):real;
begin
if cos(a)=0 then writeln('Error!') else
tg:=sin(a)/cos(a);
end;

end. // конец модуля. Слово end. (с точкой) пишется в конце модуля, даже если перед ним не было слова begin!!!

программе
var
a,b:real;
begin
writeln('Vvedite a,b:');
readln(a,b);
writeln(power(a,b));//и используем

функцию из модуля!
writeln('Vvedite ugol v radianah:');
readln(a);
writeln(tg(a));//и используем другую функцию из модуля!
readln;
end.