День 18-й. Анализ и проектирование объектно-ориентированных программ

 

Углубившись в синтаксис C++, легко упустить из виду, как и зачем используются различные подходы и средства программирования. Сегодня вы узнаете:

• Как проводить анализ проблем и поиск решений, основываясь на подходах объектно-ориентированного программирования

• Как проектировать эффективные объектно-ориентированные программы для нахождения оптимальных решений поставленных задач

• Как использовать унифицированный язык моделирования (UML) для документирования анализа и проектирования

Являеться ли C++ объектно-ориентированным языком программирования

 

Язык C++ был создан как связующее звено между новыми принципами объектно- ориентированного программирования и одним из самых популярных в мире языком программирования С для разработки коммерческих программ. Для реализации назревших идей объектного программирования требовалась разработка надежной и эффективной среды программирования.

Язык С был разработан как нечто среднее между языками высокого уровня для бизнес- приложений, такими как COBOL, и работающим на уровне "железа", высокоэффективным, но трудным в использовании языком ассемблер. Язык С разрабатывался для реализации структурного программирования, при котором решение задачи разбивается на более мелкие рутинные единицы повторяющихся действий, называемых процедурами.

Программы, которые создавались в конце девяностых, принципиально отличаются от написанных в начале десятилетия. Программами, основанными на процедурных подходах, обычно трудно управлять, их тяжело поддерживать и модернизировать. Графические интерфейсы пользователя, Intemet, выход на телефонные линии по цифровым каналам и масса новых технологий резко увеличили сложность проектов, при этом ожидания потребителей относительно качества интерфейса пользователя также постоянно росли.

Под натиском такого стремительного усложнения программ разработчики вынуждены были заняться поиском новых подходов программирования. Старые процедурные подходы все более отставали от требований сегодняшнего дня. Программы быстро устаревали, а модернизация процедурной программы проходила не проще, чем разработка новой. По мере увеличения размеров программ значительно усложнялась их отладка. Проекты часто устаревали еще до того, как попадали на рынок. Расходы на поддержку и модернизацию этих проектов превышали доходы от их реализации.

Таким образом, внедрение в жизнь новых подходов объектно-ориентированного программирования было не прихотью программистов, а единственным спасением. Объектно-ориентированные языки программирования создают прочную связь между структурами данных и методами, обрабатывающими эти данные. Более важно то, что при таком программировании нет необходимости думать о том, как хранятся и обрабатываются данные в отдельных модулях. Программист просто узнает из интерфейса объекта, какие данные ему нужно передать и что он возвращает, после чего использует готовый модуль в своей программе.

Что же представляют собой виртуальные объекты? Сравним их с предметами и объектами окружающего мира: автомобилями, собаками, деревьями, облаками, цветами. Каждый из них имеет свои характеристики: быстрый, дружелюбный, коричневый, густой, красивый. Кроме того, множеству объектов свойственно определенное поведение: они движутся, лают, растут, проливаются дождем, увядают. Под словом "собака" большинство из нас понимают не совокупность пищеварительной, нервной и прочих систем, что может заинтересовать лишь узких специалистов, а мохнатого друга с четырьмя лапами, приветливо машущего хвостом и заливающегося звонким лаем. Для нас важны внешние признаки и поведение собаки, а не ее внутреннее "устройство".

 

Построение моделей

 

Чтобы отследить все признаки и связи объекта окружающего мира, нам пришлось бы создавать модель вселенной, настолько в этом мире все взаимосвязано. Целью модели является создание осмысленной абстракции реального мира. Такая абстракция должна быть проще самого мира, но при этом отображать его достаточно точно, чтобы модель можно было использовать для предсказания поведения предметов в реальном мире.

Классической моделью является детский глобус. Модель — это не сам предмет; мы никогда не спутаем детский глобус с планетой Земля, но первое настолько хорошо отображает второе, что мы можем познавать Землю, изучая глобус.

Конечно, здесь имеются существенные упрощения. На глобусе моей дочери никогда не бывает дождей, наводнений, "глобусотрясений" и т.п., но я могу его использовать, например, для того, чтобы рассчитать, сколько понадобится времени для полета от дома до Москвы. Это может потребоваться, скажем, при планировании времени и расходов на командировку.

Модель, которая не будет проще моделируемого предмета, бесполезна. Стивен Райт (Steven Wright) пошутил на эту тему: "У меня есть карта, где один дюйм равен дюйму. Я живу на E5".

Создание хорошей объектно-ориентированной программы по сути своей является моделированием реальных объектов средствами программирования. Для создания такой виртуальной модели важно хорошо знать, во-первых, средства программирования и, во-вторых, последовательность построения программы с помощью этих средств.