10.2 Технологии программирования

Технологии программирования – это выбор метода и средств создания программ.

Текст программы на алгоритмическом языке программирования представляет собой линейную последовательность операторов присваивания, условных операторов и циклов. Программы часто содержали запутанные последовательности операторов, в которых было трудно уловить нить логических рассуждений. Таким способом можно решать не очень сложные задачи (≈ 100 строк кода). Все это привело к развитию структурного программирования.

Технология структурного программирования – технология формирования программ из фиксированного множества подпрограмм с использованием базовых конструкций (линейной, ветвления и цикла) исключая операторы безусловного перехода. Отличается от неструктурированного ясностью, простотой тестирования, отладки и легкостью модификации программ.

Цели структурного программирования – улучшить читабельность программы, повысить эффективность и надежность программы.

Неотъемлемой частью создания хорошо структурированных программ является принцип декомпозиции (декомпозиции крупных задач на меньшие по сложности и размеру задачи) и технология нисходящего программирования (или программирования сверху вниз) с пошаговой детализацией: решаемая задача разбивается на несколько подзадач (первая детализация). Далее каждая из подзадач разбивается на подзадачи, принадлежащие второму уровню детализации и т.д. Программист завершает процесс нисходящей разработки с пошаговой детализацией, когда алгоритм настолько детализирован, чтобы его можно было бы преобразовать в программу. Причем, главная программа будет представлять собой совокупность подпрограмм. Комбинируя эти подпрограммы, удается формировать итоговый алгоритм уже не из простых операторов, а из законченных блоков кода, имеющих определенную смысловую нагрузку.

Следующим шагом стало появление модульного подхода (70-е годы 20 в.), когда отдельные части программ стали объединяться в отдельные самостоятельные структуры – модули, которые могли быть включены в любую другую программу. Модули, экспорт и импорт имен, инкапсуляция считались обязательными элементами языков программирования будущего. Модульное программирование было такой – же модой в области создания языков программирования, как и структурное программирование десятилетием раньше (его влияния не избежал и Паскаль) или объектно-ориентированное программирование десятилетие спустя.

Технология восходящего программирования (или программирования снизу вверх) – технология конструирования программ из уже имеющегося набора отдельных процедур и функций, подстраиваясь под которые, решается задача.

Важным этапом в развитии концепции структурного программирования явилось осознание необходимости структуризации данных. Появление таких структур, как записи, положило начало использованию в языках программирования механизмов абстрагирования типов (язык PL1), когда тип определялся как множество объектов + множество операций над ними. Это в свою очередь привело к появлению модульного программирования и инкапсуляции. Инкапсуляция позволяет рассматривать модуль как набор программных объектов, помещенных в капсулу. Такая оболочка может быть «непрозрачной», делающей невозможным использование объектов, определенных в модуле, вне его, «полупрозрачной», - в этом случае вне модуля известны только общие свойства объектов, и полностью «прозрачной», когда за пределами модуля можно использовать все свойства его объектов. В дальнейшем эти технологии привели к появлению объектно-ориентированного программирования.

В результате многолетних исследований был разработан и опробован так называемый объектно-ориентированный подход (ООП) (в 1967 году создан первый язык, основанный на данном подходе – Simula-67, в 1983 году - язык C++). Главная причина возникновения ООП связана с поиском простых путей для создания сложных программ. ООП наследует лучшие черты структурного программирования и комбинирует их с некоторыми новыми подходами.