Модульный принцип программирования

Часто в разных программах приходится многократно выполнять одни и те же действия. Например, выводить окно с предупреждением о невозможности отмены какого-либо действия. Естественным в таких случаях является использование библиотек, содержащих подпрограммы (процедуры) для выполнения стандартных действий. Такие «заготовки» можно использовать в качестве строительных «кубиков» при создании программы.

Эта идея была реализована в виде возможности подключения к программе модулей – библиотек готовых подпрограмм. Программист может не только использовать стандартные библиотеки процедур, но и создавать свои собственные модули.

При использовании библиотечных модулей всегда возникает проблема их состыковки с программой. Для облегчения этой работы, были разработаны стандарты, которые позволяют записывать библиотечные подпрограммы в форме, максимально облегчающей такую состыковку.

При программировании сверху вниз алгоритмы и данные делятся на относительно независимые части, называемые модулями. Некоторые из модулей являются стандартными и поставляются в составе языков программирования, например, вычисление элементарных математических функций квадратный корень, логарифм, синус и т. д. Но главные модули все равно приходится проектировать программистам.

Таким образом, алгоритм является деревом модулей: одни модули вызывают другие модули, начиная с самого верхнего первого модуля, называемого корневым модулем, или головной программой.

Модульность — в языках программирования — принцип, согласно которому программное средство (программа, библиотека, web-приложение и др.) разделяется на отдельные именованные сущности, называемые модулями.

Модуль характеризуют:

§ один вход и один выход – на входе программный модуль получает определенный набор исходных данных, выполняет содержательную обработку и возвращает один набор результатных данных, т.е. реализуется стандартный принцип IPO (Input - Process - Output) – вход-процесс-выход;

§ функциональная завершенность – модуль выполняет перечень регламентированных операций для реализации каждой отдельной функции в полном составе, достаточных для завершения начатой обработки;

§ логическая независимость – результат работы программного модуля зависит только от исходных данных, но не зависит от работы других модулей;

§ слабые информационные связи с другими программными модулями – обмен информацией между модулями должен быть по возможности минимизирован;

§ обозримый по размеру и сложности программный элемент.

Таким образом, модули содержат определение доступных для обработки данных, операции обработки данных, схемы взаимосвязи с другими модулями.

Каждый модуль состоит из спецификации и тела. Спецификации определяют правила использования модуля, а тело – способ реализации процесса обработки.

Модульный принцип написания программ самый старый по возрасту принцип программирования. Модульным он назван потому, что каждая задача для предстоящего программирования разбивается на какие-то цельные завершенные части. И программирование ведется исключительно по этим частям – написали часть номер 1, протестировали ее, написали часть номер 2, протестировали ее – потом все вместе собрали и получили программный продукт. То есть программу в конечном итоге можно представить в виде мозаики, которую сначала рисует, а потом и собирает вместе программист. Большим плюсом данного подхода (и, собственно, причиной, по которой он появился) является возможность работы над программой не одного программиста, а нескольких или даже нескольких групп программистов. Простые и близкие языки модульного принципа – Pascal, и C, Phyton и даже Perl.

Модульное программирование – это организация программы как совокупности небольших независимых блоков (модулей), структура и поведение которых подчиняется определенным заранее правилам.

Модульное программирование предназначено для разработки больших программ.

Разработкой больших программ занимается коллектив программистов. Каждому программисту поручается разработка некоторой самостоятельной части программы. И он в таком случае отвечает за конструирование всех необходимых процедур и данных для этих процедур. Сокрытие данных (запрет доступа к данным из-за пределов модуля) предотвращает их случайное изменение и соответственно нарушение работы программы. Для взаимодействия отдельных частей (модулей) программы коллективу программистов необходимо продумать только интерфейс (взаимодействие) сконструированных модулей в основной программе.

Принципы модульного программирования программных продуктов во многом сходны с принципами нисходящего проектирования. Сначала определяются состав и подчиненность функций, а затем – набор программных модулей, реализующих эти функции.

Однотипные функции реализуются одними и теми же модулями. Функция верхнего уровня обеспечивается главным модулем; он управляет выполнением нижестоящих функций, которым соответствуют подчиненные модули.

При определении набора модулей, реализующих функции конкретного алгоритма, необходимо учитывать следующее:

§ каждый модуль вызывается на выполнение вышестоящим модулем и, закончив работу, возвращает управление вызвавшему его модулю;

§ принятие основных решений в алгоритме выносится на максимально "высокий" по иерархии уровень;

§ для использования одной и той же функции в разных местах алгоритма создается один модуль, который вызывается на выполнение по мере необходимости. В результате дальнейшей детализации алгоритма создается функционально-модульная схема алгоритма, которая является основой для программирования.