Структурність і модульність
Спочатку процедурне програмування користувалося довільними засобами керування, в тому числі, переходом за міткою — одним з найбільш вживаних операторів керування в Фортрані. Ось приклад програмного тексту з Фортрану
C КВАДРАТНИЙ КОРІНЬ З ДІЙСНОГО ЧИСЛА
REAL FUCTION ROOT (A)
S=A
IF (A.EQ.0) GO TO 20
10 T=(S+A/S)*.5
IF (ABS((T-S)/T).LE.1.Е-6) GO TO 20
S=T
GO TO 10
20 ROOT=S
END
В 1968 році голландський вчений Е.Дейкстра вперше звернув увагу на проблеми, що виникають у програмах з неконтрольованими переходами, в 1970 році проголосив новий напрямок, який він назвав структур(ова)ним програмуванням. Структурне програмування — це варіант процедурного, що вживає три типи структур керування: послідовне виконання дій, розгалуження і цикл. Не дивно, що Фортран не підтримував цю парадигму — в наборі його засобів не було циклів за умовами. Починаючи з Алголу, а особливо в Паскалі, цикли стають основним засобом організації обчислень в програмі:
function
root(a:real,eps:real): real;
var s, t: real;
begin
s:=a*0.5;
repeat
t:=s;
s:=(s+a/s)*O.5;
until abs(s-t)/s<eps do
root:=s;
end
Автор Паскалю, професор Н.Вірт, відібрав до створюваної ним мови програмування лише прості в поясненні і легкі в реалізації конструкції. Завдяки сильній типізації програми в Паскалі відзначаються високою надійністю, вони мобільні завдяки закладеній в них концепції Паскаль-машини, їх легко читати і розуміти завдяки дисципліні програмування, продиктованої вжитою парадигмою.
Але разом з цим застосування Паскалю гальмувалося саме складністю виходу за межі віртуальної машини, потребою ефективного використання наявної апаратури. Головним критерієм, вжитим Б.Керніганом і Д.Річі до створеної ними мови С, стала саме гнучкість використання особливостей конкретної апаратури і ефективність виконання програм.
3. 3. Модульне програмування
Процедурна парадигма віддала належне алгоритмічній компоненті програмування. Але з ростом обсягу програм і складності даних з’явилася нова проблема структурної організації даних, найбільш ємко висловлена віртовською формулою “алгоритми + структури даних = програми”.
Поняття модуля як абстракції даних було вперше запропоноване Парнасом у 1972 році, правда на той час уже існувала мова програмування Симула 67, в якій використовувалася парадигма об’єктів. У найбільш повному виді поняття абстракції даних було реалізоване в мові програмування Модула-2.
Головна ідея полягає в забезпеченні доступу до даних, не залежному від їх конкретного представлення. Самі дані і програми їх обробки вбудовуються (інкапсулюються) в окремій одиниці програми.
Ось
простий приклад, який показує, як
складність обчислень може перетікати
у складність даних: обчислення математичної
функції, скажімо, квадратного кореня,
можна виконати, обчислюючи границю
відповідної послідовності, наприклад
такої:
Цей же квадратний корінь можна знайти у відповідному рядку чотиризначних математичних таблиць Брадіса. У першому випадку вся складність зосереджена в алгоритмі, який необхідно було придумати і запрограмувати (що ми й зробили у наведеному вище прикладі програми на Паскалі). У другому — в структурах даних, тобто в таблицях, які професор В.М.Брадіс повинен був попередньо розрахувати.
Ось приклад тексту в Модулі 2, який дає певне уявлення про поділ модуля на дві частини — визначення і реалізацію:
definition module Months;
type Month=
(jan, feb, mch, apr, may, jun,
jul, aug, sep, oct, nov, dec);
procedure length(m: Month): Cardinal;
end Month;
implementation module Month;
var
len: array Month of Cardinal;
procedure length(m: Month) : Cardinal;
begin
return len[m];
end length;
begin
len[jan]:=31; len[feb]:=28;
len[mch]:=31; len[apr]:=30;
len[may]:=31; len[jun]:=30;
len[jul]:=31; len[aug]:=31;
len[sep]:=30; len[oct]:=31;
len[nov]:=30; len[dec]:=31;
end Month.