Модульная технология программирования

снижается повторяемость кода.  модуль может быть использован разными программами.  возможность параллельной работы нескольких разработчиков над одним проектом -- каждый пашет над своим модулем.  удобно тестировать и отлаживать программу (модуль легко заменяется тестирующим вариантом)

ООП ориентировано на разработку крупных программных комплексов, разрабатываемых командой программистов (возможно, достаточно большой). Проектирование системы в целом, создание отдельных компонентов и их объединение в конечный продукт при этом часто выполняется разными людьми, и нет ни одного специалиста, который знал бы о проекте всё.

Объектно-ориентированное проектирование состоит в описании структуры и поведения проектируемой системы, то есть, фактически, в ответе на два основных вопроса:

• Из каких частей состоит система.

• В чём состоит ответственность каждой из частей.

Выделение частей производится таким образом, чтобы каждая имела минимальный по объёму и точно определённый набор выполняемых функций (обязанностей), и при этом взаимодействовала с другими частями как можно меньше.

Дальнейшее уточнение приводит к выделению более мелких фрагментов описания. По мере детализации описания и определения ответственности выявляются данные, которые необходимо хранить, наличие близких по поведению агентов, которые становятся кандидатами на реализацию в виде классов с общими предками. После выделения компонентов и определения интерфейсов между ними реализация каждого компонента может проводиться практически независимо от остальных (разумеется, при соблюдении соответствующей технологической дисциплины).

5 Формализация синтаксиса и семантики языков программирования. Способы описания языков программирования

Состав языка. Обычный разговорный язык состоит из четырех основных элементов: символов, слов, словосочетаний и предложений. Язык программирования содержит подобные элементы, только слова называют элементарными конструкциями, словосочетания — выражениями, предложения — операторами. Символы, элементарные конструкции, выражения и операторы составляют иерархическую структуру, поскольку элементарные конструкции образуются из последовательности символов, выражения — это последовательность элементарных конструкций и символов, а оператор — последовательность выражений, элементарных конструкций и символов.

Описание языка есть описание четырех названных элементов. Описание символов заключается в перечислении допустимых символов языка. Под описанием элементарных конструкций понимают правила их образования. Описание выражений — это правила образования любых выражений, имеющих смысл в данном языке. Описание операторов состоит из рассмотрения всех типов операторов, допустимых в языке. Описание каждого элемента языка задастся его синтаксисом и семантикой. Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка. Семантика определяет смысл и правила использования тех элементов языка, для которых были даны синтаксические определения.

Символы языка — это основные неделимые знаки, в терминах которых пишутся все тексты на языке.

Элементарные конструкции — это минимальные единицы языка, имеющие самостоятельный смысл. Они образуются из основных символов языка.

Выражение в языке программирования состоит из элементарных конструкций и символов, оно задает правило вычисления некоторого значения.

Оператор задает полное описание некоторого действия, которое необходимо выполнить. Для описания сложного действия может потребоваться группа операторов. В этом случае операторы объединяются в составной оператор, или блок.

Синтаксис (построение, порядок, составление) - система правил, определяющих допустимые конструкции языка программирования из букв алфавита.

Семантика (смысловое значение)- система правил однозначного толкования каждой языковой конструкции, позволяющих производить процесс обработки данных.

Взаимодействие синтаксических и семантических правил определяет основные понятия языка, такие как операторы, идентификаторы, константы, переменные, функции, процедуры и т.д. В отличие от естественных, язык программирования имеет ограниченный запас слов (операторов) и строгие правила их написания, а правила грамматики и семантики, как и для любого формального языка, явно однозначно и четко сформулированы.

Каждый язык программирования имеет синтаксическое описание. Обычно синтаксис языка определяют посредством правил Бэкуса-Наура

Форма Бэкуса — Наура (сокр. БНФ, Бэкуса — Наура форма) — формальная система описания синтаксиса, в которой одни синтаксические категории последовательно определяются через другие категории. БНФ используется для описания контекстно-свободных формальных грамматик. Существует расширенная форма Бэкуса — Наура, отличающаяся лишь более емкими конструкциями.

Используется для описания синтаксиса языков программирования, данных, протоколов (например, в документах RFC) и т. д. (причем как грамматики, так и регулярной лексики, поскольку регулярные грамматики являются подмножеством контекстно-свободных).

БНФ-конструкция определяет конечное число символов (нетерминалов). Кроме того, она определяет правила замены символа на какую-то последовательность букв (терминалов) и символов. Процесс получения цепочки букв можно определить поэтапно: изначально имеется один символ (символы обычно заключаются в угловые скобки, а их название не несет никакой информации). Затем этот символ заменяется на некоторую последовательность букв и символов, согласно одному из правил. Затем процесс повторяется(на каждом шаге один из символов заменяется на последовательность, согласно правилу). В конце концов, получается цепочка, состоящая из букв и не содержащая символов. Это означает, что полученная цепочка может быть выведена из начального символа.

БНФ-конструкция состоит из нескольких предложений вида

<определяемый символ> ::= <посл.1> | <посл.2> | . . . | <посл.n>

, описывающих правила. Такое правило означает, что символ <определяемый символ> может заменяться на одну из последовательностей <посл.i>. Знак определения обычно выглядит как ::= или →, но возможны и другие варианты.

Некоторые специальные символы, как например <пусто>, означают какую-то последовательность (в данном случае — пустую).

Вот пример БНФ-конструкции, описывающей правильные скобочные последовательности:

<правпосл>::=<пусто> | (<правпосл>) | <правпосл><правпосл>

Это простая конструкция, состоящая всего из одного правила, утверждающего, что символ <правпосл> может замениться либо на пустое место, либо на этот же символ <правпосл>, заключённый в скобки, либо на два символа <правпосл> идущих подряд.

Описание оператора if в БНФ на языке PASCAL

<условный оператор if> ::= if <булево выражение> then <оператор> [else <оператор>]

<булево выражение> ::= <булево выражение> <булево выражение>| <выражение> <логический оператор> <выражение>

<логический оператор> ::= <|> | =

<выражение> ::= <переменная> | <строка> | <символ

Семантика языка — это смысловое значение слов. В программировании — начальное смысловое значение операторов, основных конструкций языка и т.п.

Пример:

Первый код:

i=0; while(i<5){i++;}

Второй код:

i=0; do{i++;}while(i<5);

Логически эти два фрагмента кода выполняют одно и то же, результаты их работы идентичны. В то же время семантически это два разных цикла. Так же теги:

<i></i>

<em></em>

будут выглядеть на странице совершенно одинаково, то есть представлять фактически будут одно и то же, а семантически первый тег — это начертание курсивом, а второй – логическое выделение (браузеры выводят курсивом).

Операционная семантика (англ. operational semantics) используется для синтаксических понятий языка. В ней функции рассматриваются как текстуальные правильно построенные определения, обеспечивающие применение к аргументу, а не как функции в математическом понимании этого термина.

Существует классификация различных видов операционной семантики:

Интерпретационная семантика - описание операционной семантики конструкций в терминах языков программирования низкого уровня (язык ассемблера, машинный код). Этот способ позволяет выявлять медленно выполняемые участки программы, и зачастую используется в соответствующих фрагментах систем программирования в целях оптимизации кода программ.

Трансляционная семантика - описание операционной семантики конструкций в терминах языков программирования высокого уровня. С помощью этого способа можно изучать язык, схожий с уже известным программисту.

Трансформационная семантика - описание операционной семантики конструкций языка в терминах этого же языка. Трансформационная семантика является основой метапрограммирования.