Object PASCAL

(72 часа)

Вадим Валериевич Монахов, доцент кафедры вычислительной физики СпбГУ

Введение

 

1.1. Основной принцип структурного программирования

Структурное программирование — это метод программирования, опирающийся на структурную организацию программы.

Основной принципструктурного программирования - обеспечить максимальное соответствие структуры текста программы логике решаемой проблемы.

 

Способы реализации основного принципа структурного программирования:

1) Структурируемости и читаемости текста программы –отступы, обозначения, группировка частей текста.

2) Отлаживаемость программы – пригодность конструкций языка к отладке. В значительной степени связана с особенностямитипизации данных. Наличие жесткого контроля типов с диагностикой ошибок при трансляции программы. Другая важная часть – наличие интегрированной среды разработки.

3) Инкапсуляция данных — наличие структурных типов данных (массивы, записи, строки, множества, файловые типы, потоки и т.п.) с возможностью оперирования переменной структурного типа как единым целым.

4) Инкапсуляция программного кода -блоки разных уровней, модули, пакеты и т.п. с особыми правилами прозрачности и интерфейсами между ними.

5) Инкапсуляция программного кода и данных во время выполнения программы, со специальными ограничениями доступа, правилами прозрачности, интерфейсами, диагностикой ошибок во время выполнения программы. Примеры: обработка исключительных ситуаций во время выполнения, обработки событий, подпроцессы.

 

 

Примеры неструктурных языков:

Ассемблер — не удовлетворяет:

1. "Читаемость" — из-за плохой читаемости программы, отсутствия структурируемости текста;

2. "Отлаживаемость" — полное отсутствие;

3. "Структурные типы" — полное отсутствие;

4. "Инкапсуляция кода" — полное отсутствие;

5. "Инкапсуляция времени выполнения" — полное отсутствие.

FORTRAN — не удовлетворяет:

1. "Читаемость" — из-за необходимости часто использовать оператор goto, неразвитости блочной организации текста программы, позиционной зависимости кода;

2. "Отлаживаемость" — из-за отсутствия пользовательских типов и, что более критично — слабого контроля типов. С этим связано существование недиагностируемых ошибок типа DO7I=1.10, когда в операторе цикла вместо "," поставили ".", в результате чего "Voyager" пролетел мимо Венеры;

3. "Структурные типы" — отсутствие структурных типов данных (кроме массивов);

4. "Инкапсуляция кода" — почти отсутствует, так как нет модулей, вложенности блоков программного кода (подпрограммы не могут быть вложены друг в друга) и крайне плохо организованных интерфейсов между блоками кода (операторы block data и т.д.);

5. "Инкапсуляция времени выполнения" — полное отсутствие.

В FORTRAN-77 появились возможности, преодолевающие ряд перечисленных недостатков. FORTRAN-99 пошел еще дальше, однако многие недостатки сохранялись, а новые возможности сделали его достаточно сложным и непоследовательным.

 

 

Примеры структурных языков:

С:

1. "Читаемость" — удовлетворительно (не очень хорошая читаемость из-за наличия макросов машинной ориентации языка с выражениями типа y+=x );

2. "Отлаживаемость" —удовлетворительно не очень хороший синтаксис языка, поэтому много ошибок не отслеживается при компиляции (например, "," вместо ";" в функции "for", а также ошибки, возникающие из-за правил автоматического приведения типов). Наличие указателей с соответствующими правилами присваивания часто приводит к фатальным ошибкам.

3. "Структурные типы" —хорошо;

4. "Инкапсуляция кода" —хорошо. Не очень удачно организована модульность;

5. "Инкапсуляция во время выполнения" — полное отсутствие.

C++:

То же, что C, 2) несколько усовершенствован (однако переусложнен). Имеется объектная модель, расширяющая 1), 2), 3), 4). Правда, имеется дефект в ограничении правила видимости объектов (правила видимости могут быть несанкционированно изменены).

5)"Инкапсуляция времени выполнения" — наличие обработки исключительных ситуаций (exceptions).

PASCAL:

1. "Читаемость" — хорошо;

2. "Отлаживаемость" — хорошо. Проблемы: правила автоматического приведения типов, работа с указателями, явное приведение типов, вариантная запись;

3. "Структурные типы" — хрошо;

4. "Инкапсуляция кода” —удовлетворительно: отсутствуют модули (в стандарте языка) и пакеты; Turbo Pascal лучше удовлетворяет "4)", хоть и имеет не очень продуманные интерфейсы и правила видимости между модулями;

5. "Инкапсуляция времени выполнения" — полное отсутствие.

Object Pascal (начиная с Delphi 2.0) (без явного применения объектов):

Имеется объектная модель, расширяющая 1), 2), 3), 4). Кроме того, начиная с Delphi 3.0 появились пакеты.

5)"Инкапсуляция времени выполнения" —

а) наличие обработки исключительных ситуаций (exceptions);

b) работа с подпроцессами (threads).

Java:

1. "Читаемость" — удовлетворительно. Недостатки: переусложненность ряда простых в принципе действий из-за чрезмерного увлечения объектным подходом (например, при действиях с файлами и строками); "рецидивы", ведущие происхождение от С (операнды типа y+=x, функции for,?: и т.п. Зато макросы отсутствуют!). Наличие большого числа маленьких подпрограмм (классов) без возможности их объединения в единое целое.

2. "Отлаживаемость" —отлично, за исключением правил автоматического приведения типов (указатели ликвидированы!);

3. "Структурные типы" —хорошо;

4. "Инкапсуляция кода" —хорошо. Сложность: отсутствие вложенных программ. В некоторой степени решено, начиная с Java 1.1 – вложенные классы;

5. "Инкапсуляция во время выполнения" — хорошо. Имеются:

a. обработка исключительных ситуаций;

b. работа с подпроцессами (threads).

JavaScript/Jscript

1)”Читаемость” – удовлетворительно ( С-образен);

2)”Отлаживаемость” – неудовлетворительно (свободная типизация и при этом слабая типизация), крайне плохая диагностика ошибок;

3)”Структурные типы” – хорошо (благодаря объектной модели);

4)”Инкапсуляция кода” – удовлетворительно (нет модулей, пакетов; вложенные функции появились только в JavaScript 1.2);

5)”Инкапсуляция времени выполнения” – удовлетворительно для JS в IE4 и последующих (есть обработка исключений), неудолетворительно – для других бразеров.

 

1.2. Основные задачи структурного программирования

Структурное программирование предназначено для решения трех основных задач:

1. Повышение эффективности разработки программ: а) увеличение скорости написания программ; б) увеличение качества их сопровождения (внесения усовершенствований, исправления ошибок); в) уменьшение стоимости разработки; г) обеспечение возможности групповой работы с проектом; д) обеспечение возможности проектирования ПО (software engineering).

2. Повышение надежности работы программ. Никому не нужна дешевая, мгновенно написанная и занимающая мало ресурсов программа, которая работает очень быстро, но с ошибками. Из программистского фольклора: “Беремся написать вам ПО : 1. Бысро 2.дешево 3.надежно. – Два из трех.

3. Повышение эффективности работы программ: увеличение скорости их выполнения, расширение функциональных и сервисных возможностей программ, а также уменьшение их ресурсоемкости (размеров программного кода, объема используемой оперативной и дисковой памяти).

Одним из важнейших критериев решения перечисленных задач является коэффициент повторного использования программного кода, т.е. многократного использования одного и того же куска программы. Преимущества процедур, функций и библиотек подпрограмм, и в особенности объектного программирования, в значительной степени связаны с увеличением коэффициента повторного использования кода.

 

1.3. Основные принципы объектно-ориентированного программирования (ООП)

ООП — это метод программирования, развивающий принципы структурного программирования и основанный на следующих абстракциях данных:

I. Инкапсуляция: объединение данных с процедурами и функциями в единый блок программного кода (данные и методы работы с ними рассматриваются как поля объекта).

II. Наследование (наличие экземпляров класса; потомки, прародители, иерархия).

III. Полиморфизм (единое имя для некого действия, которое по-разному осуществляется для объектов иерархии).

Компонентное программирование:

Реализация объектов в виде независимо распространяемых исполняемых модулей. Известны 2 типа компонентов:

А) Компоненты конкретного языка программирования (Visual BASIC, Object PASCAL, Java). Предназначены преимущественно для поддержки средств визуального проектирования

Б) Компоненты, поддерживаемые на уровне ОС (компоненты Activex, .NET).

 

 

Основы языка Object PASCAL.