МОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИМЕРЫ, ПРЕИМУЩЕСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

Модульное программирование является методом , используемым для разработки программного обеспечения, в котором программа разбивается на множество мелких блоков или автономные компоненты , называемых модулями, которые являются управляемыми, логическими и функциональными.

Модуль представляет собой блок операторов, решающий конкретную задачу. Каждый модуль содержит все необходимое для выполнения своих собственных функций и может быть отредактирован или изменен, не затрагивая остальную часть проекта.

Пример решения задачи с помощью модулей. Источник: Kayau / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Этот способ программирования достигается за счет поддержки постоянного интерфейса модуля, который используется другими компонентами программного обеспечения для доступа к функциям каждого модуля.

Модули устанавливают логические границы между компонентами, улучшая ремонтопригодность. Они включаются через интерфейсы, которые разработаны таким образом, чтобы минимизировать зависимость между различными модулями.

Основные и вспомогательные модули

Основной модуль и несколько дополнительных модулей составляют модульное программирование. Из основного модуля выполняются вызовы функций вспомогательных модулей.

Эти плагины существуют в виде отдельных исполняемых файлов, которые загружаются при запуске основного модуля. Каждому модулю присвоено уникальное имя в операторе PROGRAM.

Рабочие группы могут разрабатывать разные модули по отдельности, не зная всех модулей системы. Каждое модульное приложение связано с номером версии, чтобы обеспечить разработчикам гибкость при сопровождении модуля.

Возможности модульного программирования

модульность

Компьютеру не нужна взломанная версия кода для его запуска. Человеческие когнитивные ограничения заставляют писать код более мелкими фрагментами.

Программа может содержать другие функции, а также может ссылаться на функции, находящиеся в других файлах. Эти функции или модули представляют собой наборы операторов, которые используются для выполнения операции или вычисления значения.

Чтобы сохранить простоту и удобочитаемость в больших и сложных программах, короткая основная функция используется вместе с другими функциями, а не длинная основная функция.

Разделив программу на группы модулей, каждый модуль будет легче понять, что соответствует основным принципам структурного программирования.

Определение функции

Функция состоит из объявления ее определения, за которым следуют команды и операторы. Общий вид функции:

Имя_функции (объявление параметра) {

фразы;

команды;

возвращаемое выражение;

}

- Объявление параметров представляет информацию, которая передается функции.

- Дополнительные переменные, специально используемые функцией, определены в предложениях.

- Все функции должны включать оператор возврата.

Объем переменных

Переменные, объявленные в основной функции или в пользовательских функциях, называются локальными переменными. У них есть значение при выполнении функции, но их значение не сохраняется после завершения функции.

Переменные, объявленные внешними по отношению к основной программе или определяемым пользователем функциям, называются глобальными переменными. Эти переменные могут быть взяты из любой функции, которая находится внутри программы.

Это процедурный

Модульное программирование достаточно процедурно, поскольку полностью ориентировано на написание кода для функций без учета данных.

Примеры модульного программирования

Модульность в реальной жизни

Представьте себе дом, в котором есть электричество, с несколькими розетками на стенах. Эта система позволяет подключать различные электрические устройства, например, микроволновую печь, стиральную машину, сушилку и т. Д.

Эти устройства предназначены для выполнения своей конкретной задачи при подключении и включении, независимо от того, где они находятся.

Модули приложения должны следовать этой же философии. Это означает, что им нужно выполнять только свою конкретную задачу независимо от того, где они находятся в приложении или даже к какому приложению они подключены.

Кроме того, точно так же, как электрическое устройство можно легко отключить от розетки, модуль должен быть спроектирован таким образом, чтобы его можно было легко удалить из приложения.

Подобно тому, как удаление электрического устройства не влияет на функциональность других подключенных устройств, удаление модулей из приложения не должно влиять на функциональность других модулей этого приложения.

Функции в Java

В Java модули пишутся как независимые функции. Например, у вас может быть функция или блок кода для расчета среднего балла учащегося на основе его оценок на всех курсах, которые они прошли.

Функция должна получить список оценок в качестве входных данных, а затем вернуть вычисленную среднюю оценку:

Эта функция называется CalculateAverageNote. Он получает в качестве входных данных список заметок, используя массив типа данных double, и возвращает вычисленное среднее значение.

В функции сумма локальной переменной инициализируется нулем, а затем с помощью цикла for все уточнения добавляются к сумме. Наконец, полученная сумма делится на количество купюр, возвращая полученное значение.

Если бы во входной матрице были примечания 3.5, 3.0 и 4.0, после их добавления она суммировала бы значение 10,5, а затем разделила бы на 3, потому что есть три примечания. Функция вернет значение 3,5.

преимущество

Самостоятельное программирование проекта

Несколько программистов могут работать над одним проектом, если он разделен на модули. Разные программисты могут независимо проектировать разные программные модули, что требуется для большой и сложной программы.

Эффективная разработка программ

Программы можно разрабатывать быстрее, поскольку небольшие автономные модули легче понимать, проектировать и тестировать, чем большие программы.

Программист может предоставить необходимые входные данные и проверить правильность модуля, проверив его выходные данные.

Многократное использование модулей

Код, написанный для одной программы, часто бывает полезен для других. Модульное программирование позволяет сохранять эти разделы для будущего использования. Поскольку код можно перемещать, сохраненные модули могут быть связаны с любой другой программой, которая отвечает требованиям ввода и вывода.

При монолитном программировании такие участки кода встроены в программу и недоступны для использования другими программами.

Легкость отладки и модификации

Модуль меньше полной программы, поэтому его легче тестировать. Каждый модуль можно написать и протестировать отдельно от остальной части программы. После тестирования модуля его можно использовать в новой программе без повторного тестирования.

Когда программа должна быть изменена, модульное программирование упрощает работу. Новые или отлаженные модули могут быть связаны с существующей программой без изменения остальной части программы.

Недостатки

Чрезмерно объектно-ориентированная структура

В этом программировании используются интерфейсы, что является довольно эффективной идеей. Чтобы воспользоваться этим, некоторые фреймворки поставляются с полным набором взаимозаменяемых классов. Например, для обработки сохраняемости может быть несколько классов, реализующих интерфейс сохраняемости.

Однако интегрированные среды разработки (IDE) не понимают этого. Например, вы можете попытаться найти источник метода, и IDE не будет знать, какой метод вы хотите увидеть, таким образом отображая длинный список файлов, в которых существует метод с таким именем.

Модули слишком маленькие

Есть много модулей, которые содержат только очень маленькую функцию. Каждый модуль требует дополнительного времени на синтаксический анализ и обработку, помимо заголовка в коде.

Поэтому использование большого количества небольших модулей добавит накладные расходы на систему компиляции, увеличивая размер пакета.

Разложить без причины

Некоторые коды почти никогда не меняются. В таких случаях может не иметь большого смысла пытаться сделать его более чистым или с абстрактной логикой, если просто его использование работает нормально.

Есть коды, которые выглядят не очень красиво, но они не сильно изменились за последние годы. Нет причин разбирать код, который никогда не менялся и уже хорошо работает, на модули.

Приложения

Модульное программирование - это всего лишь концепция. Его практика может применяться на любом языке программирования, особенно на языках процедурного характера, которые имеют отдельно скомпилированную программу.

Библиотеки компонентов, построенные из отдельно скомпилированных модулей, можно объединить в набор с помощью инструмента программирования, называемого компоновщиком.

Имена функций в разных модулях должны быть уникальными, чтобы облегчить их доступ в случае, если функции, используемые главным модулем, должны быть экспортированы.

Среди языков программирования, поддерживающих концепцию модульного программирования, - C, Ada, PL / I, Erlang, Pascal, Algol, COBOL, RPG, Haskell, Python, HyperTalk, IBM / 360 Assembler, MATLAB, Ruby, IBM RPG, SmallTalk, Morpho, Java (пакеты считаются модулями), Perl и т. Д.

Язык C

Модульное программирование можно применять на языке C, потому что оно позволяет решить большую проблему, разделив его на несколько модулей.

Каждый из этих модулей решает конкретную задачу, а основная программа, представляющая собой набор таких процедур, решает проблему в целом.

Каждая функция, определенная в C, по умолчанию доступна глобально. Это можно сделать, включив файл заголовка, в котором определена реализация функции.

В качестве примера мы хотим объявить тип данных стека, а также то, что реализация и структура данных скрыты от пользователей.

Это можно сделать, сначала определив общедоступный файл с именем stack.h, который будет содержать общие данные с типом данных стека и функциями, поддерживаемыми типом данных стека.

stack.h:

внешний stack_var1;

extern int stack_do_something (недействительно);

Теперь вы можете создать файл с именем stack.c, который содержит реализацию типа данных стека:

Ссылки

1. CIO Wiki (2019). Модульное программирование. Взято с: cio-wiki.org.
2. Определения ИТ (2020). Модульное программирование. Взято с: defit.org.
3. Технологический институт Нью-Мексико (2020). Модульное программирование с функциями. Взято с: ee.nmt.edu.
4. Кристиан Майоли (2020). 3 творческих метода написания модульного кода. Tech Beacon. Взято с сайта techbeacon.com.
5. Гики для гиков (2020). Модульный подход в программировании. Взято с: geeksforgeeks.org.
6. Исследование (2020). Модульное программирование: определение и применение на Java. Взято с сайта study.com.