Операции с лианой и оператор goto
Операции с лианой моделируют все без исключения функции заменителей goto(например, дополнительный выход из цикла), а также некоторые функцииgoto, которые невозможно реализовать с помощью заменителей. Однако они не приводят к хаосу, вызванному бесконтрольным использованиемgoto. С эргономической точки зрения, действия с лианой на порядок эффективнее и удобнее, чемgotoи заменители; с другой стороны, они весьма эффективно корректируют недостатки классического структурного программирования.
Чтобы убедиться в этом на примере, вернемся к анализу рис. 27. В гл. 7 мы рассмотрели эргономические преимущества схемы на рис. 27б по сравнению с рис. 27а. Было показано, что улучшение эргономичности достигнуто за счет использования равносильных преобразований алгоритмов: вертикального и горизонтального объединения. Приэтом за кадром осталась важная проблема — проблема синтаксиса: как построить указанные схемы? Теперь мы имеем возможность осветить этот вопрос. Схема на рис. 27апредставляет собой структурныйблок, полученный с помощью операции “ввод атома”. В отличие от нее схема на рис. 27б— это лианный блок, построенный методом пересадки лианы.
Уместно вспомнить предостережение Г. Майерса: “Правила структурного программирования часто предписывают повторять одинаковые фрагменты программы в разных участках модуля, чтобы избавитьсяот употребления операторов goto. В этом случае лекарство хуже болезни; дублирование резко увеличивает возможность внесения ошибок при изменении модуля в будущем” [4]. Как видно из рис. 26 и 27, пересадка лианы позволяет элегантно и без потерь решить эту непростую проблему, одновременно улучшая наглядность и понимаемость программы, обеспечивая более эффективное топологическое упорядочивание маршрутов.
Пересадка лианы узаконивает лишь некоторые, отнюдь не любые передачи управления, поскольку определение данной операции (см. гл. 15, тезис 28) содержит ряд ограничений. Запрет на образование нового цикла вызван тем, что переход на оператор, расположенный выше (раньше) в тексте программы, считается “наихудшим применением оператора goto” [4]. Указанный запрет вводится, чтобы выполнить требование: использоватьgotoтолько для передачи управления вперед по программе, “которое некоторыми организациями принимается в качестве компромиссной версии структурного программирования”.
Запрет на образование второго входа в цикл соответствует требованию структурного кодирования, согласно которому цикл, как и любая простая программа, должен иметь не более одного входа. Лишь третий запрет является оригинальной особенностью шампур-метода: он запрещает передачи управления, изображение которых с помощью лианы ведет к пересечению линий. Таким образом, пересадка лианы разрешает только те переходы вниз по ДРАКОН-программе, которые образуют связи с валентными точками и изображаются легко прослеживаемыми маршрутами, т. е. непересекающимися линиями.
Является ли текстовое структурное программирование формальным методом?
Ортодоксальный метод Дейкстры, полностью запрещающий gotoи заменители (см. с. 238, табл. 4, вариант 1), безусловно является строгим формальным методом. К сожалению, он полезен лишь как интересная теоретическая идея, которая, как показал всемирный опыт, в чистом виде оказалась непригодной для массового использования.
По мнению специалистов, “правила структурного программирования верны в 95%. Но остаются злополучные 5%” [20]. Чтобы поправить дело, решить проблему пяти процентов и создать метод, пригодный для широкой практики, пришлось пойти на компромисс и дать добро на использование заменителей и так называемое “ограниченное применение goto” (см. табл. 4, варианты2—4). Благодаря этому проблема массовой практики программирования была решена. Но какой ценой? Ценой отказа от строгого формализма.
Это нетрудно показать. Например, авторы учебника языка СИ советуют осторожно и редко применять заменители break и continue, “поскольку слишком частое их использование ухудшает читаемость программы, увеличивает вероятность ошибок и затрудняет ее модификацию” [21]. Далее они пишут: избегайте использоватьgoto, ибо это “чрезвычайно плохое” средство, которое следует применять “как можно реже или не применять совсем” [21].
Отсюда вытекает, что решение о списке случаев, когда нужно или не нужно употреблять перечисленные операторы, предоставляется программисту, который будет действовать, возможно, из лучших побуждений, но в соответствии со своим личным опытом и пристрастиями.Таким образом, о строгой формализации в данном случае речь идти не может.
Следовательно, мы вправе сделать существенное замечание. Структурное кодирование, используемое в широкой практике программирования, не является формальным методом, так как к формальным правилам Дейкстры пришлось добавить неформальные правила, касающиеся gotoи заменителей.
В шампур-методе аналогом gotoи заменителей служат формальные операции “пересадка лианы” и “заземление лианы”, на использование которых не накладывается никаких неформальных ограничений.
Тем самым мы приходим к важному выводу. В отличие от текстового структурного программирования, обладающего лишь частичной формализацией, правила визуального структурного программирования формализованы на 100%, что подтверждается тем фактом, что они реализованы в алгоритмах ДРАКОН-редактора.