ύο βασικές ιδέες Ενότητες Απόκρυψη Πληροφορίας, Αφηρηµένοι Τύποι εδοµένων 1) ιαχώρισε το πρόβληµα σεµικρότερα καλώς καθορισµένα υπο-προβλήµατα

Transcript

1 Ενότητες Απόκρυψη Πληροφορίας, Αφηρηµένοι Τύποι εδοµένων Modularity, Information Hiding and Abstract Data Types. υσκολία: Προγράµµατα που λύνουν «πραγµατικά προβλήµατα µπορεί να είναι µεγάλα (εκατοµµύρια γραµµές κώδικα) Κανείς δεν καταλαβαίνει ή θυµάται τόσο µεγάλα προγράµµατα. Πρόβληµα: Πώς ξεπερνάµε τιςδυσκολίες; 1) ιαχώρισε το πρόβληµα σεµικρότερα καλώς καθορισµένα υπο-προβλήµατα 2) Κρύψε πληροφορίες υλοποίησης όπου είναι δυνατόν Τι σηµαίνουν; ύο βασικές ιδέες ιαχωρισµός Η πρώτη ιδέα απαιτεί να µπορούµε να κολλήσουµε τα κοµµάτια στα οποία έχουµε χωρίσειτο µεγάλο πρόβληµα. Τα µικρότερα κοµµάτια πρέπει να «µπουν µαζί» για να κατασκευάσουµε µεγαλύτερα ή και το τελικό πρόγραµµα. Απόκρυψη Πληροφορίας Η δεύτερη ιδέα µας επιτρέπει να ανακάµψουµε από µια ενδεχοµένως κακή απόφαση υλοποίησης χωρίς να χρειάζεται να ξεκινήσουµε από την αρχή. Από την άλλη πλευρά µια καλή υλοποίηση µπορεί να ξαναχρησιµοποιηθεί σε άλλα προγράµµατα µειώνοντας τον χρόνο και το κόστος. Τι µηχανισµό έχουµε στηνc γιαναυλοποιήσουµε τις δύο πολιτικές; Την Ενότητα (MODULE) Σε φυσικό επίπεδο αποτελείται από δύο αρχεία: Αρχείο ιεπαφής (Interface File) Αρχείο Υλοποίησης (Implementation File) Το αρχείο ιεπαφής διαθέτει την ηµόσια (PUBLIC) πληροφορία, δηλαδή την πληροφορία που χρειάζεται ο Χρήστης για να χρησιµοποιήσει την λειτουργικότητα. Το αρχείο Υλοποίησης περιλαµβάνει την ιδιωτική πληροφορία, δηλαδή την υλοποίηση της λειτουργικότητας που «διαφηµίζει» το αρχείο ιεπαφής. 1

2 Interface ηµόσια Πληροφορία Header File Implementation Ιδιωτική Πληροφορία Code File Πρόγραµµα Χρήστη ή Άλλη Ενότητα Τι Είναι µια Ενότητα (Module) Ένα σύνολο δηλώσεων που µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε ένα πρόγραµµα. Είναι µια µονάδα οργάνωσης ενός λογισµικού συστήµατατος που A) Tοποθετεί µαζί µια συλλογή από οντότητες (δεδοµένα και πράξεις-συναρτήσεις) που ορίζουν ένα σύνολο δυνατοτήτων χρήσιµο στο να λύνει κάποια προβλήµατα. B) Ελέγχει τι επιτρέπεται οι εξωτερικοί χρήστες να βλέπουν και να χρησιµοποιούν. Πώς δηµιουργούµε µια ενότητα ModuleInterface.h Ένα αρχείο που περιλαµβάνει όλες τις οντότητες που πρ επει να είναι ορατές: constants, type definitions, variable definitions, and functions (i.e., function prototypes) που ο χρήστης επιτρέπεται να χρησιµοποιήσει (συνάρτηση) ήαλλάξει(µεταβλητή). ModuleImplementation.c Ένα αρχείο που περιλαµβάνει όλες τις ιδιωτικές οντότητες: τον κώδικα υλοποίησης των συναρτήσεων και όλες τις σταθερές, µεταβλητές και συναρτήσεις που ο χρήστης της ενότητας δεν επιτρέπεται να έχει άµεση πρόσβαση. ModuleInterface.h #include "ModuleInterface.h" Implementation Private Information Code File #include "ModuleInterface.h" User program 2

3 #ifndef CH2_BOOLEAN #define CH2_BOOLEAN Παράδειγµα Boolean (Interface file) typedef enum BOOLEAN {F=0, T BOOLEAN; void kataxorisi (BOOLEAN * const bptr, BOOLEAN bexpr); BOOLEAN OR (BOOLEAN b1, BOOLEAN b2); BOOLEAN AND (BOOLEAN b1, BOOLEAN b2); BOOLEAN NOT (BOOLEAN b); int diabasma (BOOLEAN *bptr); void grapsimo (BOOLEAN b); #endif Boolean (Implementation file) void kataxorisi (BOOLEAN * const bptr, BOOLEAN bexpr) { *bptr=bexpr; BOOLEAN OR (BOOLEAN b1, BOOLEAN b2) { if ((b1==t) (b2==t)) return T; else return F; BOOLEAN AND (BOOLEAN b1, BOOLEAN b2) { if ((b1==t) && (b2==t)) return T; else return F; BOOLEAN NOT (BOOLEAN b) { if ((b==t)) return F; else return T; Πώς χρησιµοποιούµε µια ενότητα (Module): Το πρόγραµµα πελάτης(client) του Χρήστη κάνει αίτηση χρήσης µέσω include directive. /* include system file */ /*. Other system inclusions. */ #include ModuleInterface.h /* include non-system module */ /*. Other modules. */ /*. User Program. */ ΠαράδειγµαΧρήσηςBoolean #include <stdlib.h> int main() { BOOLEAN a=t, b=f, c; // µεταβλητές και αρχικοποίηση printf ("a is initialised to T:"); grapsimo(a); printf("\n"); printf ("b is initialised to F:"); grapsimo(b); printf("\n"); printf ("c is not initialised :"); grapsimo(c); printf("\n\n"); c=or(a,b); printf ("a OR b assigned to c:"); grapsimo(c); printf("\n"); c=and(a,b); printf ("a AND b assigned to c:"); grapsimo(c); printf("\n\n"); a=f; printf ("F is assigned to a:"); grapsimo(a); printf("\n"); kataxorisi(&a, T); printf ("kataxorish T sto a:"); grapsimo(a); printf("\n"); c= AND ( OR(a, NOT(b)), OR (NOT(a), b)); kataxorisi(&c, AND(OR(a, NOT(b)), OR (NOT(a), b))); 3

4 Πλεονεκτήµατα Ξεχωριστή µεταγλώττιση Ενότητας και Προγράµµατος Χρήσης (όχι άµεσα ορατό µε την χρήση Dev C++ ή VisualStudio) gcc.exe -c ch2_boolean.c -o ch2_boolean.o gcc.exe -c main.c -o main.o gcc.exe ch2_boolean.o main.o -o "Project1.exe" Κοινό χαρακτηριστικό των ενοτήτων σε όλες τις γλώσσες που υποστηρίζουν αυτό τον µηχανισµό είναιη ξεχωριστή µεταγλώττιση (Separate Compilation) Απλά σηµαίνει ότι η συλλογή δεδοµένων και συναρτήσεων µπορεί να µεταγλωττιστεί αυτόνοµααπό άλλες και από άλλα προγράµµατα που την χρησιµοποιούν. Αλλαγές στο πρόγραµµα τουχρήστηή σε µια από τις συλλογές απαιτεί την µεταγλώττιση ενός µικρού αριθµού ενοτήτων. Αυτό µπορεί να είναι σηµαντικό για προγράµµατα των Χ100 ήχ1000 γραµµών, αλλά είναι κρίσιµο γιαπρογράµµατα Χ Αφαίρεση (Abstraction): Αφαίρεση ιαδικασιών (Procedural Abstraction) Πώς να αντικαταστήσουµε µια (µεγάλη) ακολουθία εντολών (πώ το κάνει) µε έναόνοµα καιµια διεπαφή (τί κάνει). Ενσωµατώνεται στις Συναρτήσεις (FUNCTION) µε καλά καθορισµένες παραµέτρους και τύπο επιστροφής (return) Απόκρυψη Πληροφορίας (τοπικές µεταβλητές) Αλλαγή Υλοποίησης (µόνο στο αρχείο υλοποίησης) void kataxorisi (BOOLEAN * const bptr, BOOLEAN bexpr) { *bptr=bexpr; BOOLEAN OR (BOOLEAN b1, BOOLEAN b2) { return (b1 b2); BOOLEAN AND (BOOLEAN b1, BOOLEAN b2) { return (b1&&b2); BOOLEAN NOT (BOOLEAN b) { return (!b); 4

5 Άλλες σχέσεις.h και.c Types and Specialized Functions: int Types and Specialized Functions: AirportCodes Linked Lists Arrays of Structs Parallel Arrays Main Program 5