Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

в разделе 22.1.3, связано с проектированием, реализацией и использованием компонентов, допускающих повторное использование. Следует подчеркнуть, что не каждый компонент можно использовать в нескольких программах; некоторые программы являются слишком специализированными, и их нелегко приспособить для использования в других условиях.

 

 Модульность кода должна отражать основные логические разделы приложения. Не следует повышать степень повторного использования, просто погружая два совершенно разных класса А и В в повторно используемый компонент C. Объединение интерфейсов классов A и B в новом модуле C усложняет код.

Здесь оба пользователя используют модуль С. Пока вы не заглянете внутрь модуля С, вы можете подумать, что оба пользователя получают преимущества благодаря тому, что совместно используют общедоступный компонент. Выгоды от совместного использования (повторного) могут (в данном случае этого не происходит) включать в себя более легкое тестирование, меньший объем кода, расширения пользовательской базы и т.д. К сожалению, за исключением случая излишнего упрощения, это не редкая ситуация.

Чем можно помочь? Может быть, следует создать общий интерфейс классов А и В?

Эти диаграммы подсказывают, что следует использовать наследование и параметризацию соответственно. В обоих случаях, для того чтобы работа имела смысл, интерфейс должен быть меньше, чем простое объединение интерфейсов классов А и В. Иначе говоря, для того чтобы пользователь получил выгоду от принятого решения, классы А и В должны иметь фундаментальную общность. Обратите внимание на то, что мы снова вернулись к интерфейсам (см. разделы 9.7 и 25.4.2) и, как следствие, к инвариантам (см. раздел 9.4.3).

22.1.2.6. Логичность и минимализм

 

 Логичность и минимализм — основные принципы выражения идей. Следовательно, мы можем забыть о них, как о вопросах, касающихся внешней формы. Однако запутанный проект очень трудно реализовать элегантно, поэтому требование логичности и минимализма можно рассматривать как критерии проектирования, влияющие на большинство мельчайших деталей программы.

• Не добавляйте свойство, если сомневаетесь в его необходимости.

• Похожие свойства должны иметь похожие интерфейсы (и имена), но только если их сходство носит фундаментальный характер.

• Непохожие свойства должны иметь непохожие имена (и по возможности разные интерфейсы), но только если их различие носит фундаментальный характер

Логичное именование, стиль интерфейса и стиль реализации облегчают эксплуатацию программы. Если код логичен, то программист не будет вынужден изучать новый набор соглашений, касающихся каждой части крупной системы. Примером является библиотека STL (см. главы 20-21, раздел Б.4–6). Если обеспечить логичность не удается (например, из-за наличия старого кода или кода, написанного на другом языке), то целесообразно создать интерфейс, который обеспечит согласование стиля с остальной частью программы. В противном случае этот чужеродный (“странный”, “плохой”) код “заразит” каждую часть программы, вынужденную к нему обращаться.

Для того чтобы обеспечить минимализм и логичность, следует тщательно (и последовательно) документировать каждый интерфейс. В этом случае легче будет заметить несогласованность и дублирование кода. Документирование предусловий, постусловий и инвариантов может оказаться особенно полезным, поскольку оно привлекает внимание к управлению ресурсами и сообщениям об ошибках. Логичная обработка ошибок и согласованная стратегия управления ресурсами играют важную роль для обеспечения простоты программы (см. раздел 19.5).

 

 Некоторые программисты придерживаются принципа проектирования KISS (“Keep It Simple, Stupid” — “Делай проще, тупица”). Нам даже доводилось слышать, что принцип KISS — единственный стоящий принцип проектирования. Однако мы предпочитаем менее вызывающие формулировки, например “Keep simple things simple” (“Не усложняй простые вещи”) и “Keep it simple: as simple as possible, but no simpler” (“Все должно быть как можно более простым, но не проще”). Последнее высказывание принадлежит Альберту Эйнштейну (Albert Einstein). Оно подчеркивает опасность чрезмерного упрощения, выходящего за рамки здравого смысла и разрушающего проект. Возникает очевидный вопрос: “Просто для кого и по сравнению с чем?”

22.1.3. Стили и парадигмы

 

 Когда мы проектируем и реализуем программы, мы должны придерживаться последовательного стиля. Язык С++ поддерживает четыре главных стиля, которые можно считать фундаментальными.

• Процедурное программирование.

• Абстракция данных.

• Объектно-ориентированное программирование.

• Обобщенное программирование.

Иногда их называют (несколько помпезно) парадигмами программирования. Существует еще несколько парадигм, например: функциональное программирование (functional programming), логическое программирование (logic programming), продукционное программирование (rule-based programming), программирование в ограничениях (constraints-based programming) и аспектно-ориентированное программирование (aspect-oriented programming). Однако язык С++ не поддерживает эти парадигмы непосредственно, и мы не можем охватить их в одной книге, поэтому откладываем эти вопросы на будущее.

• Процедурное программирование. Основная идея этой парадигмы — составлять программу из функций, применяемых к аргументам. Примерами являются библиотеки математических функций, таких как sqrt() и cos(). В языке С++ этот стиль программирования основан на использовании функций (см. главу 8). Вероятно, самой ценной является возможность выбирать механизм передачи аргументов по значению, по ссылке и по константной ссылке. Часто данные организовываются в структуры с помощью конструкций struct. Явные механизмы абстракции (например, закрытые данные-члены и функции-члены класса не используются). Отметим, что этот стиль программирования — и функции — является интегральной частью любого другого стиля.

• Абстракция данных. Основная идея этой парадигмы — сначала создать набор типов для предметной области, а затем писать программы для их использования. Классическим примером являются матрицы (разделы 24.3–24.6). Интенсивно используется явное сокрытие данных (например, использование закрытых членов класса). Распространенными примерами абстракции данных являются стандартные классы string и vector, демонстрирующие сильную зависимость между абстракциями данных и параметризацией, используемой в обобщенном программировании. Слово “абстракция” используется в названии этой парадигмы потому, что взаимодействие с типом осуществляется посредством интерфейса, а не прямого доступа к его реализации.

• Объектно-ориентированное программирование. Основная идея этой парадигмы программирования — организовать типы в иерархии, чтобы выразить их отношения непосредственно в коде. Классический пример — иерархия Shape, описанная в главе 14. Этот подход имеет очевидную ценность, когда типы действительно имеют иерархические взаимоотношения. Однако существует сильная тенденция к его избыточному применению; иначе говоря, люди создают иерархии типов, не имея на это фундаментальных причин. Если люди создают производные типы, то задайте вопрос: “Зачем?” Что выражает это выведение? Чем различие между базовым и производным классом может мне помочь в данном конкретном случае?

• Обобщенное программирование. Основная идея этой парадигмы программирования — взять конкретные алгоритмы и поднять их на более высокий уровень абстракции, добавив параметры, позволяющие варьировать типы без изменения сущности алгоритма. Простым примером такого повышения уровня