Первый вариант структурной схемы, полученный путем простого членения функций программы на подфункции с указанием переменных, необходимых для размещения данных, чаще всего не является оптимальным и требуются проектные итерации для улучшения топологии схемы. Эти действия обычно выполняются методом «проб и ошибок». Каждый новый вариант сравнивается с предшествующим по описанным ниже критериям:
1) полнота выполнения специфицированных функций;
2)возможность быстрого и дешевого пополнения новыми, ранее не специфицированными функциями;
3)обозримость (понятность) для проектировщика составных частей программы;
4)максимальная независимость отдельных частей программы;
5) возможность связывания подпрограмм редактором связей;
6)достаточность оперативной памяти;
7) влияние топологии схемы иерархии на скорость выполнения программы при использовании динамической загрузки программы и механизма подкачки страниц;
8) отсутствие разных модулей со сходными функциями. Один и тот же модуль должен вызываться на разных уровнях схемы иерархии;
9)достижение такого графика работы коллектива программистов при реализации программы, который обеспечивает равномерную загрузку коллектива;
10)всемерное сокращение затрат на тестирование программы. Хорошая схема иерархии в 2-5 раз сокращает затраты на тестирование по сравнению с первоначальным вариантом;
11)использование в данном проекте как можно большего числа проработанных в предшествующих проектах модулей и библиотек при минимальном объеме изготавливаемых заново частей.
Генерация вариантов прекращается при невозможности дальнейших улучшений. Рациональная структура программы обеспечивает сокращение общего объема текстов в 2-3 раза, что соответственно удешевляет создание программы и ее тестирование, на которое обычно приходится не менее 60% от общих затрат. При этом облегчается и снижается стоимость сопровождения программы.
Реализация принципа структурного программирования осуществляется с использованием макрокоманд и механизмов вызова подпрограмм. Эти же механизмы подходят и для реализации модульного программирования, которое можно рассматривать как часть структурного подхода.
Необходимо различать использование слова модуль, когда имеется в виду единица дробления большой программы на отдельные блоки (которые могут быть реализованы в виде процедур и функций) и когда имеется ввиду синтаксическая конструкция языков программирования (unit в Object Pascal).
Модульное программирование — это организация программы как совокупности независимых блоков, называемых модулями, структура и поведение которых подчиняются определенным правилам.
Концепцию модульного программирования можно сформулировать в виде нескольких понятий и положений:
1) большие задачи разбиваются на ряд более мелких, функционально самостоятельных подзадач — модулей, которые связаны между собой только по входным и выходным данным;
2) модуль представляет собой «черный ящик» с одним входом и одним выходом. Это позволяет безболезненно производить модернизацию программы в процессе ее эксплуатации, облегчает ее сопровождение, а также позволяет разрабатывать части программодного проекта на разных языках программирования;
3) в каждом модуле должны осуществляться ясные задачи. Если назначение модуля непонятно, то это означает, что декомпозиция на модули была проведена недостаточно качественно. Процесс декомпозиции нужно продолжать до тех пор, пока не будет ясного понимания назначения всех модулей и их оптимального сочетания;
4) исходный текст модуля должен иметь заголовок и интерфейсную часть, где отражаются назначение модуля и все его внешние связи;
5) в ходе разработки модулей программы следует предусматривать специальные блоки операций, учитывающие реакцию на возможные ошибки в данных или в действиях пользователя.
Большое значение в концепции модульного программирования придается организации управляющих и информационных связей между модулями программы, совместно решающими одну или несколько больших задач.
При работе с модулями нужно помнить их основное отличие от процедур и функций. Традиционные правила сферы действия глобальных и локальных переменных для модулей не работают. Эта языковая конструкция разработана так, чтобы исключить влияние глобальных переменных, объявленных в главной программе, на внутренние описания модуля. Поэтому, если возникает необходимость ввести доступные для всех блоков программы глобальные описания то следует создать модуль глобальных объявлений и включить его в список импорта всех модулей, где нужны его описания.
3.7. СТРУКТУРА МОДУЛЯ В OBJECT PASCAL
Object Pascal имеет различные средства для структурирования программ. На нижнем уровне деления (для элементарных подзадач) чаще всего используются процедуры и функции, а на верхнем уровне (для больших задач) используются модули.
В среде Delphi каждой форме обязательно соответствует свой модуль, что позволяет локализовать все свойства окна в отдельной программной единице. Кроме этого, невизуальные алгоритмические действия также оформляются в виде отдельных модулей. Первая строка модуля начинается с ключевого слова:
unit <идентификатор_модуля>;
Для правильной работы среды программирования это имя должно совпадать с именем дискового файла, в который помещается исходный текст модуля. Далее следует
{Интерфейсный раздел} interface
где описывается взаимодействие данного модуля с другими пользовательскими и стандартными модулями, а также с главной программой.
Здесь содержатся объявления всех глобальных объектов модуля (типов, констант, переменных и подпрограмм), которые должны стать доступными основной программе и/или другим модулям. При объявлении глобальных подпрограмм в интерфейсной части указывается только их заголовок.
Связь модуля с другими модулями устанавливается специальным предложением:
В этом списке через запятые перечисляются идентификаторы модулей, информация интерфейсных частей которых должна быть доступна в данном модуле.
{Список экспорта интерфейсного раздела} const type var
procedure function
Список экспорта состоит из подразделов описания констант, типов, переменных, заголовков процедур и функций, которые определены в данном модуле, но использовать которые разрешено во всех других модулях и программах, включающих имя данного модуля в своей строке uses. Для процедур и функций здесь описываются только заголовки, но с обязательным полным описанием формальных параметров.
{Раздел реализации) implementation
В этом разделе указывается реализационная (личная) часть описаний данного модуля, которая недоступна для других модулей и программ.
{Список импорта раздела реализации) uses
В этом списке через запятые перечисляются идентификаторы модулей, информация интерфейсных частей которых должна быть доступна в данном модуле. Здесь целесообразно описывать идентификаторы всех необходимых модулей, информация из которых не используется в описаниях раздела interface данного модуля.
{Подразделы внутренних для модуля описаний} label const type var
procedure function
В этих подразделах описываются метки, константы, типы, переменные, процедуры и функции, которые описывают алгоритмические действия, выполняемые данным модулем, и которые являются «личной собственностью» исключительно только данного модуля. Эти описания недоступны ни одному другому модулю.
Исполняемая часть содержит описания подпрограмм, объявленных в интерфейсной части. Описанию подпрограммы должен предшествовать заголовок, в котором можно опускать список формальных параметров и тип результата для функции. Если заголовки указаны с параметрами, то их список должен быть идентичен такому же списку для соответствующей процедуры или функции в разделе interface.
{Раздел инициализации} initialization
В этом разделе между ключевыми словами initialization и finalization располагаются операторы начальных установок, необходимых для запуска корректной работы модуля. Эти операторы исполняются до передачи управления основной программе и обычно используются для подготовки ее работы. Операторы разделов инициализации модулей, используемых в программе, выполняются при начальном запуске программы в том же порядке, в каком идентификаторы модулей описаны в предложениях uses файла проекта. Если операторы инициализации не требуются, то зарезервированное слово initialization может быть опущено.
{Раздел завершения) finalization
Раздел завершения finalization является необязательным и может присутствовать только вместе с разделом инициализации initialization. В разделе завершения располагается список операторов, которые будут выполняться при завершении модуля, что обычно происходит при окончании работы приложения. Разделы finalization модулей приложения выполняются в порядке, противоположном выполнению разделов initialization этих модулей.
Раздел завершения используется, как правило, для освобождения ресурсов, которые выделяются приложению в разделе инициализации. Это гарантирует корректное завершение приложения, что особенно это важно, когда приложение заканчивается по возникновению исключительных ситуаций.
