Бьерн Страуструп. Язык программирования С++

11.2 Цели и средства

Цель программирования - создать продукт, удовлетворяющий пользователя.

Важнейшим средством для достижении этой цели является создание

программы с ясной внутренней структурой и воспитание коллектива

программистов и разработчиков, имеющих достаточный опыт и мотивацию,

чтобы быстро и эффективно реагировать на все изменения.

Почему это так? Ведь внутрення структура программы и процесс, с

помощью которого она получена, в идеале никак не касаются конечного

пользователя. Более того, если конечный пользователь почему-то

интересуется тем, как написана программа, то что-то с этой программой

не так. Почему, несмотря на это, так важны структура программы и люди,

ее создавшие? В конце концов конечный пользователь ничего об этом

не должен знать.

Ясная внутренняя структура программы облегчает:

- тестирование,

- переносимость,

- сопровождение,

- расширение,

- реорганизацию и

- понимание.

Главное здесь в том, что любая удачная большая программа имеет

долгую жизнь, в течение которой над ней работают

поколения программистов и разработчиков, она переносится на новую

машину, приспосабливается к непредусмотренным требованиям и несколько

раз перестраивается. Во все время жизни необходимо в приемлемое время и

с допустимым числом ошибок выдавать версии программы. Не планировать все

это - все равно, что запланировать неудачу.

Отметим, что, хотя в идеальном случае случае пользователи не

должны знать внутреннюю структуру системы, на практике они обычно

хотят ее знать. Например, пользователь может желать познакомиться в

деталях с разработкой системы с целью научиться контролировать

возможности и надежность системы на случай переделок и расширений.

Если рассматриваемый программный продукт есть не полная система, а набор

библиотек для получения программных систем, то пользователь захочет

узнать побольше "деталей", чтобы они служили источником идей и

помогали лучше использовать библиотеку.

Нужно уметь очень точно определить объем проектирования программы.

Недостаточный объем приводит к бесконечному срезанию острых углов

("побыстрее передадим систему, а ошибку устраним в следующей версии").

Избыточный объем приводит к усложненному описанию системы, в котором

существенное теряется в формальностях, в результате чего при

реорганизации программы получение работающей версии затягивается ("новая

структура намного лучше старой, пользователь согласен ждать ради нее").

К тому же возникают такие потребности в ресурсах, которые непозволительны

для большинства потенциальных пользователей. Выбор объема

проектирования - самый трудный момент в разработке, именно здесь

проявляется талант и опыт. Выбор трудно сделать и для одного программиста

или разработчика, но он еще труднее для больших задач, где занято

много людей разного уровня квалификации.

Организация должна создавать программный продукт и сопровождать

его, несмотря на изменения в штате, в направлении работы или в

управляющей структуре. Распространенный способ решения этих проблем

заключался в попытке сведения процесса создания системы к нескольким

относительно простым задачам, укладывающимся в жесткую структуру.

Например, создать группу легко обучаемых (дешевых) и взаимозаменяемых

программистов низкого уровня ("кодировщиков") и группу не таких

дешевых, но взаимозаменяемых (а значит также не уникальных)

разработчиков. Считается, что кодировщики не принимают решений по

проектированию, а разработчики не утруждают себя "грязными"

подробностями кодирования. Обычно такой подход приводит к неудаче, а

где он срабатывает, получается слишком громоздкая система с плохими

характеристиками.

Недостатки такого подхода состоят в следующем:

- слабое взаимодействие между программистами и разработчиками

приводит к неэффективности, промедлению, упущенным возможностям и

повторению ошибок из-за плохого учета и отсутствия обмена опытом;

- сужение области творчества разработчиков приводит

к слабому профессиональному росту, безынициативности, небрежности и

большой текучести кадров.

По сути, подобные системы - это бесполезная трата редких человеческих

талантов. Создание структуры, в рамках которой люди могут найти

применение разным талантам, овладеть новым родом деятельности и

участвовать в творческой работе - это не только благородное дело, но

и практичное, коммерчески выгодное предприятие.

С другой стороны, нельзя создать систему, представить документацию

по ней и бесконечно ее сопровождать без некоторой жесткой организационной

структуры. Для чисто новаторского проекта хорошо начать с того, что

просто найти лучших специалистов и позволить им решать задачу в

соответствии с их идеями. Но по мере развития проекта требуется все

больше планирования, специализации и строго определенного взаимодействия

между занятыми в нем людьми. Под строго определенным понимается не

математическая или автоматически верифицируемая запись (хотя это

безусловно хорошо там, где возможно и применимо), а скорее набор

указаний по записи, именованию, документации, тестированию и т.п.

Но и здесь необходимо чувство меры. Слишком жесткая структура может

мешать росту и затруднять совершенствование. Здесь подвергается

проверке талант и опыт менеджера. Для отдельного работника аналогичная

проблема сводится к определению, где нужно проявить смекалку, а где

действовать по рецептам.

Можно рекомендовать планировать не на период до выдачи следующей

версии системы, а на более долгий срок. Строить планы только до

выпуска очередной версии - значит планировать неудачу. Нужно иметь

организацию и стратегию развития программного обеспечения, которые

нацелены на создание и поддержание многих версий разных систем, т.е.

нужно многократное планирование успеха.

Цель проектирования в выработке ясной и относительно простой

внутренней структуры программы, называемой иногда архитектурой, иными

словами каркаса, в который укладываются отдельные программные фрагменты,

и который помогает написанию этих фрагментов.

Проект - конечный результат процесса проектирования (если только

бывает конечный продукт у итеративного процесса). Он является

средоточием взаимодействий между разработчиком и программистом и

между программистами. Здесь необходимо соблюсти чувство меры. Если я,

как отдельный программист, проектирую небольшую программу, которую

собираюсь написать завтра, то точность и полнота описания проекта

может свестись к нескольким каракулям на обратной стороне конверта.

На другом полюсе находится система, над которой работают сотни

программистов и разработчиков, и здесь могут потребоваться тома

тщательно составленных спецификаций проекта на формальном или

полуформальном языке. Определение нужной степени точности, детализации

и формальности проектирования является уже само по себе нетривиальной

технической и административной задачей.

Далее будет предполагаться, что проект системы записывается

как ряд определений классов (в которых частные описания опущены

как лишние детали) и взаимоотношений между ними. Это упрощение, т.к.

конкретный проект может учитывать: вопросы параллельности, использование

глобального пространства имен, использование глобальных функций и

данных, построение программы для минимизации перетрансляции,

устойчивость, многомашинный режим и т.п. Но при обсуждении на данном

уровне детализации без упрощения не обойтись, а классы в контексте С++

являются ключевым понятием проектирования. Некоторые из указанных

вопросов будут обсуждаться ниже, а те, которые прямо затрагивают

проектирование библиотек С++, будут рассмотрены в главе 13. Более

подробное обсуждение и примеры определенных методов объектно-

ориентированного проектирования содержатся в [2].

Мы сознательно не проводили четкого разделения анализа и

проектирования, поскольку обсуждение их различий выходит за рамки этой

книги, и оно зависит от применяемых методов проектирования. Главное в том,

чтобы выбрать метод анализа, подходящий для метода проектирования, и

выбрать метод проектирования, подходящий для стиля программирования

и используемого языка.