Программное обеспечение и его разработка - Фокс Джозеф М.

Различия в уровнях тривиальности, которые мы можем наблюдать в разных областях человеческой деятельности, связаны с тем, что некоторые из этих областей достигли большего развития, чем другие, а также с разной степенью подготовленности и компетентности проектировщиков и технического персонала, их способности завершить проект после выхода на тривиальный уровень.

Так, например, при проектировании нового спортивного автомобиля руководитель группы проектировщиков может без всякого сомнения передать работу над структурой двери «деталировщику» Он может быть абсолютно уверен в том, что полученная в результате дверь будет вполне приемлема и работоспособна.

Уверенность руководителя в таком исходе основана не только на том, что в его распоряжении имеются достаточно компетентные «деталировщики». Много лет руководитель занимался тем, что разрабатывал стабильный и развитый механизм определения требований к двери, это позволяет ему не сомневаться в том, что «деталировщик» сможет обеспечить выполнение всех условий и достижение всех целей, указанных в спецификации.

В области разработки программного обеспечения деталировщиков еще мало. Огромная потребность в проектировщиках приводит к тому, что всякий, кто может хоть как-нибудь вести проектирование, быстро переводится на роль главного проектировщика в каком-либо другом проекте, часто это случается чересчур быстро, что приводит в действие принцип Питера[16]. Кроме того, недостаточно разработаны процедуры и правила описания условий и целей. Этот двойной недостаток создает большую путаницу, поскольку проектировщики не осознают, что они не связаны между собой, и бывают очень удивлены и даже взбешены, когда выясняется, что программы, считавшиеся ясными и полностью определенными, возвращаются к ним неузнаваемыми.

Обнаружение только что описанных нами недостатков есть первый шаг, помогающий избежать возникновения таких проблем. Кто предостережен, тот вооружен; он должен проявлять гораздо больше осторожности, вести более тщательный надзор, чем это делалось им ранее.

Связующих механизмов, работающих между разными уровнями проектирования в других отраслях, в программировании не существует. Тем самым проект большой системы программ должен быть значительно более детальным, чем мы обычно считаем необходимым. Когда кто-нибудь просит дать ему взглянуть на проект системы, его надо обязательно спросить: «На каком уровне?».

Однако и в программировании тоже имеется свой уровень тривиальности. Но он лежит значительно ниже, чем в большинстве других технических областей. Тот факт, что связующие механизмы несовершенны, вынуждает проектировщиков на смежных уровнях постоянно следить за тем, насколько точно совпадают их усилия. Если это не так, мы часто становимся свидетелями того, что возникают неработоспособные проекты либо проекты с многочисленными проблемами.

Вариации уровня тривиальности и межуровневых механизмов

Одна и та же работа может иметь разные уровни тривиальности в зависимости от того, кто будет вести ее реализацию — новички или опытные эксперты. То, что приемлемо в одной ситуации, в другой приведет просто к катастрофе. Аналогично, если моя команда уже провела в прошлом достаточное число разработок, я могу чувствовать себя более уверенно и меньше обращать внимание на межуровневые механизмы.

Структурное программирование

Структурное программирование является одним из элементов, относящихся к проектированию. Оно используется для управления связями, определения структур как больших, так и маленьких программ. Существует очень большая путаница по поводу того, что является, а что не является структурным программированием. Многие путают реализацию сверху вниз (см. с.220–221) со структурным программированием. Некоторые смешивают со структурным программированием концепции главного программиста и сквозной контроль.

X. Милс, Р. Лингер и Б. Уитт написали книгу под названием «Структурное программирование»[17], в которой использовали такое определение:

Структуризованная программа — это программа, составленная из фиксированного базового множества первичных программ.

Первичная программа — это простая программа, не имеющая простых подпрограмм, состоящих более чем из одного узла.

Простая программа — это программа, которая:

1) имеет один вход и один выход, и

2) для каждого узла существует путь от входа до выхода, проходящий через этот узел

Это хорошее определение, поскольку оно позволяет определить базовое множество структур в отдельности от программ. (См. рис. 5.28.) Суть дела здесь заключается в том, что если программное обеспечение строится только из первичных и простых программ, то логика и сам ход процесса ее выполнения значительно проясняются благодаря структуризации. Использование таких (готовых) структур дисциплинирует разработчика программ, что в результате приводит к появлению более понятных программ, в которых, следовательно, имеется меньшее число ошибок. К тому же структуризованные программы гораздо легче читать. Сложность программы также «структуризуется».

Полная свобода, которой обладали программисты, подверглась ограничению — это привело к повышению ясности, четкости, к выработке стандартов и напугало многих программистов старой закалки.

Рис. 5.28. Основные конструкции структурного программирования.

То, что структурное программирование идет сверху вниз, это случайность. То, что структурное программирование легко приспосабливается к методам сверху вниз и пошагового уточнения, можно отнести к его дополнительным достоинствам, однако существо структурного программирования не в этом.

Мы включили обсуждения структурного программирования в раздел, посвященный проектированию, а не написанию программ потому, что представление хода выполнения программы в структуризованном виде и передача людям, пишущим программу, информации тоже в структуризованном виде есть не программирование, а проектирование. При написании программы тоже проводится некоторое проектирование, при этом программы нижнего уровня строятся на основе уже знакомых нам базовых структур.

Если же проекты более высоких уровней выполняются раньше проектов более низких уровней и структуризация их не проводилась, то структуризация нижних уровней не приведет ко всем возможным выгодам. Общий ход выполнения программы будет по структуре напоминать блюдо спагетти.

Это может прозвучать здесь, на страницах книги, риторически, но структуризация делает программы гораздо более наглядными и понятными по сравнению с программами, не подвергавшимися этому процессу.

Структурное программирование придало программному обеспечению совершенно новый вид.

Введение в структурное программирование

Автоматизация хранения справочного материала (газетных вырезок) газеты «Нью-Йорк таймс» стала заметной вехой на пути развития программирования, и по праву. Выполненная Т. Бейкером из отделения федеральных систем фирмы IBM под руководством X. Милса, она изменила направление развития программирования. До сих пор она часто упоминается в литературе. Было установлено несколько рекордов производительности. Были доказаны преимущества структурного программирования. Мы настаивали на использовании методов структурного программирования, и последующее обучение им 2600 наших кадровых работников основывалось на эффектных результатах работы с «Нью-Йорк таймс».