Переход на новые методы работы может быть мучителен для любой организации. Раскол внутри нее и расхождения между сотрудниками могут быть значительными. Но резкий решительный переход, способный в одночасье превратить эффективных и квалифицированных сторонников "старой школы" в неэффективных новичков "новой школы" обычно неприемлем. В то же время, нельзя достичь больших высот без изменений, а значительные изменения обычно связаны с риском.
Язык С++ создавался с целью сократить такой риск за счет постепенного введения новых методов. Хотя очевидно, что наибольшие преимущества при использовании С++ достигаются за счет абстракции данных, объектно-ориентированного программирования и объектно-ориентированного проектирования, совершенно неочевидно, что быстрее всего достичь этого можно решительным разрывом с прошлым. Вряд ли такой явный разрыв будет возможен, обычно стремление к усовершенствованиям сдерживается или должно сдерживаться, чтобы переход к ним был управляемым. Нужно учитывать следующее:
- Разработчикам и программистам требуется время для овладения новыми методами.
- Новые программы должны взаимодействовать со старыми программами.
- Старые программы нужно сопровождать (часто бесконечно).
- Работа по текущим проектам и программам должна быть выполнена в срок.
- Средства, рассчитанные на новые методы, нужно адаптировать к локальному окружению.
Здесь рассматриваются как раз ситуации, связанные с перечисленными требованиями. Легко недооценить два первых требования.
Поскольку в С++ возможны несколько схем программирования, язык допускает постепенный переход на него, используя следующие преимущества такого перехода:
- Изучая С++, программисты могут продолжать работать.
- В окружении, бедном на программные средства, использование С++ может принести значительные выгоды.
- Программы, написанные на С++, могут хорошо взаимодействовать с программами, написанными на С или других традиционных языках.
- Язык имеет большое подмножество, совместимое с С.
Идея заключается в постепенном переходе программиста с традиционного языка на С++: вначале он программирует на С++ в традиционном процедурном стиле, затем с помощью методов абстракции данных, и наконец, когда овладеет языком и связанными с ним средствами, полностью переходит на объектно-ориентированное программирование. Заметим, что хорошо спроектированную библиотеку использовать намного проще, чем проектировать и реализовывать, поэтому даже с первых своих шагов новичок может получить преимущества, используя более развитые средства С++.
Идея постепенного, пошагового овладения С++, а также возможность смешивать программы на С++ с программами, написанными на языках, не имеющих средств абстракции данных и объектно-ориентированного программирования, естественно приводит к проекту, имеющему гибридный стиль. Большинство интерфейсов можно пока оставить на процедурном уровне, поскольку что-либо более сложное не принесет немедленного выигрыша. Например, обращение к стандартной библиотеке math из С определяется на С++ так:
extern "C" {
#include <math.h>
}
и стандартные математические функции из библиотеки можно использовать так же, как и в С. Для всех основных библиотек такое включение должно быть сделано теми, кто поставляет библиотеки, так что программист на С++ даже не будет знать, на каком языке реализована библиотечная функция. Использование библиотек, написанных на таких языках как С, является первым и вначале самым важным способом повторного использования на С++.
На следующем шаге, когда станут необходимы более сложные приемы, средства, реализованные на таких языках как С или Фортран, представляются в виде классов за счет инкапсуляции структур данных и функций в интерфейс классов С++. Простым примером введения более высокого семантического уровня за счет перехода от уровня процедур плюс структур данных к уровню абстракции данных может служить класс строк из $$7.6. Здесь за счет инкапсуляции символьных строк и стандартных строковых функций С получается новый строковый тип, который гораздо проще использовать.
Подобным образом можно включить в иерархию классов любой встроенный или отдельно определенный тип. Например, тип int можно включить в иерархию классов так:
class Int : public My_object {
int i;
public:
// definition of operations
// see exercises [8]-[11] in section 7.14 for ideas
// определения операций получаются в упражнениях [8]-[11]
// за идеями обратитесь к разделу 7.14
};
Так следует делать, если действительно есть потребность включить такие типы в иерархию.
Обратно, классы С++ можно представить в программе на С или Фортране как функции и структуры данных. Например:
class myclass {
// representation
public:
void f();
T1 g(T2);
// ...
};
extern "C" { // map myclass into C callable functions:
void myclass_f(myclass* p) { p->f(); }
T1 myclass_g(myclass* p, T2 a) { return p->g(a); }
// ...
};
В С-программе следует определить эти функции в заголовочном файле следующим образом:
// in C header file
extern void myclass_f(struct myclass*);
extern T1 myclass_g(struct myclass*, T2);
Такой подход позволяет разработчику на С++, если у него уже есть запас программ, написанных на языках, в которых отсутствуют понятия абстракции данных и иерархии классов, постепенно приобщаться к этим понятиям, даже при том требовании, что окончательную версии программы можно будет вызывать из традиционных процедурных языков.
Классы
Основное положение объектно-ориентированного проектирования и программирования заключается в том, что программа служит моделью некоторых понятий реальности. Классы в программе представляют основные понятия области приложения и, в частности, основные понятия самого процесса моделирования реальности. Объекты классов представляют предметы реального мира и продукты процесса реализации.
Мы рассмотрим структуру программы с точки зрения следующих взаимоотношений между классами:
- отношения наследования,
- отношения принадлежности,
- отношения использования и
- запрограммированные отношения.
При рассмотрении этих отношений неявно предполагается, что их анализ является узловым моментом в проекте системы. В $$12.4 исследуются свойства, которые делают класс и его интерфейс полезными для представления понятий. Вообще говоря, в идеале, зависимость класса от остального мира должна быть минимальна и четко определена, а сам класс должен через интерфейс открывать лишь минимальный объем информации для остального мира.
Подчеркнем, что класс в С++ является типом, поэтому сами классы и взаимоотношения между ними обеспечены значительной поддержкой со стороны транслятора и в общем случае поддаются статическому анализу.
