Диплом К

class B : public A

{

private:

int iAnotherId;

А в секции реализации помещается следующий код:

A::aOperation (I); iAnotherId = i;

};

Фрагмент программы выглядит таким образом:

pA->aOperation (1); pB->aOperation (1);

Результат работы последних двух строк программы будет различен: в первой строке произойдет одно присвоение, а во второй два. Это становится возможным, за счет полиморфизма – вызов функции происходит не по объявленному, а по фктичском типу объекта.

Различают также простое наследование (один предок) и множественное (несколь-

ко предков).

Отношение использования применяется, когда один класс использует в своей реа-

лизации другой класс (но не наследует его). Это отношение может быть двух видов:

другой класс используется в интерфейсной секции;

другой класс используется в секции реализации.

Отношение объединения используется, когда один класс включает другой (или несколько других) как свою составную часть. В состав класса могут входить объекты одного класса или разных. В первом случае класс называется однородным, а во втором

неоднородным. В [15] доказано, что отношение объединения можно выразить через от-

ношение наследования, но не наоборот, т.е. отношение наследования является более мощным средством.

Отношение обобщения является унарным и используется при построении метак-

лассов. Это отношение было введено для теоретической полноты системы отношений классов, но оказалось и практически применимым. В данном отношении классы для ме-

такласса играют такую же роль, как объекты для классов1.

Использование метаклассов легче всего привести на примере. Пусть имеется про-

стейший класс – массив. Так как элементами массива могут объекты разных типов (или классов), то приходится описывать столько классов, сколько типов объектов могут быть элементами массива. Но, имея метаклассы, можно описать такой массив как метакласс,

реализациями которого будут классы (массивы элементов определенного типа), а уже реализацией классов – объекты. На С++ это будет выглядеть так:

template <class T> class Array

{

private:

T* pData; public:

...

virtual void Add (T Item);

...

};

А использование такого метакласса в программе так:

5.6. Процесс проектирования.

Основная отличительная черта объектно-ориентированного проектирования – его

итерационный характер. Существующие представления о проектировании снизу–вверх

и сверху–вниз сложились на основе процедурных представлений о строении программ-

1В С++ метаклассы реализуются путем создания классов с типом в качестве параметра. Для этих

целей введено ключевое слово template.

ных комплексов. На основании изложенного выше материала, можно утверждать, что проектирование сложных программным систем, предназначенных для реальной эксплу-

атации, не может осуществляться только снизу-вверх или только сверху–вниз, а должно быть возвратным (итеративным). Именно итеративное развитие логических и физиче-

ских моделей системы приводит к их наибольшей совместимости.

На основании вышеизложенного материала составляется перечень событий, соот-

ветствующий процессу объектно-ориентированного проектирования:

идентификация классов и объектов;

описание семантики классов и объектов;

разработка связей между классами и объектами;

реализация классов и объектов.

Эти события не являются строго последовательными – идентификация новых классов может привести к изменению описания уже существующих классов, а реализа-

ция разработанных классов может потребовать разработки новых классов и т.д.

Далее рассматриваются выделенные этапы объектно-ориентированного проекти-

рования.

5.6.1. Идентификация классов и объектов Действий на этом шаге два – создание абстракций, принадлежащих проблемной

области и разработка механизмов их поведения, для обеспечения требуемого поведения системы. Очень желательно выделить абстракции вплоть до самого высокого уровня абстрагирования.

Методы для решения этих задач описаны в подразделе 5.4.3.

Результатом этого шага может являться список имен выделенных абстракций, для которых надо разработать классы. Кроме того в этот список можно помещать все слова,

несущие смысловую нагрузку при описании проблемной области, в дальнейшем одни элементы этого списка могут оказаться классами, другие методами классов.

5.6.2. Определение семантики классов и объектов.

Этот шаг является основным и самым трудоемким. С этого момента процесс объ-

ектно-ориентированного проектирования становится итеративным. Главной задачей яв-

ляется определение содержания классов, выделенных на предыдущем этапе проектиро-

вания.

Результатом являются прототипы разработанных классов (интерфейсные секции описания).

5.6.3. Разработка связей между классами и объектами.

Этот шаг – продолжение предыдущего, но определяется механизм взаимодействия между объектами системы. Во-первых должны быть определены типы отношений меж-

ду классами и объектами (наследование, использование и т.д.). Типы отношение между объектами и классами рассмотрены соответственно в подразделах 5.5.2. и 5.5.4. Во-

вторых должны быть определены границы видимости – какие классы и объекты могут видеть друг друга, а какие не могут. Принятия решений о взаимной видимости могут потребовать изменения описания классов, тогда происходит возврат к предыдущему этапу.

5.6.4. Реализация классов и объектов.

На этом шаге решаются две задачи – определяется окончательный набор классов и объектов для размещения внутри системы и окончательно формируется распределение классов по модулям программы. Намечаются методы реализации выделенных операций над объектами.

Результат – конечная доработка структуры каждого класса системы.

5.7. Достоинства и недостатки

объектно-ориентированного проектирования

Объектно-ориентированное проектирование, как уже говорилось, не является ре-

волюционной технологией, но в то же время, эта технология не является и достаточно привычной. По ходу изложения приводились преимущества объектно-

ориентированного подхода. Ниже они сведены воедино.

К достоинствам объектно-ориентированного подхода можно отнести:

мощная поддержка повторного использования отдельных составляющих про-

граммного обеспечения;

значительное снижение трудоемкости модификации сложных программных си-

стем;

снижение риска при разработке больших проектов;

создание более открытых систем.

Объектно-ориентированный подход, как и любой другой подход к проектирова-

нию сложных систем, имеет также и свои недостатки:

увеличение требований к объему оперативной памяти;

снижение быстродействия;

большие начальные затраты.

Два первых недостатка имеют чисто техническое значение. Действительно, в

сложных объектно-ориентированных системах во время функционирования создается и уничтожается огромное количество объектов, размещаемых в динамической оператив-

ной памяти. Надо отметить, что операции размещения данных в динамически выделяе-

мых областях оперативной памяти медленнее, чем в статических (глобальные данные,

стек).

Кроме того, принцип объектно-ориентированного программирования, требующий минимальной зависимости между объектами, приводят к частому дублированию одной и той же информации в содержимом разных объектов.

Принцип ограничения доступа приводит к созданию отдельных операций для до-

ступа к защищенным данным объекта, а это снова вызов процедуры.

Реализация отношения наследования классов и полиморфизма требует увеличения времени на вызов операций объекта по сравнению со временем вызова процедуры. До-

полнительно, вызов операции класса высокого уровня может привести к каскаду вызо-

вов операций многочисленных классов-предков.

Третий недостаток связан с необходимыми вложениями на начальной стадии про-

ектирования в создание инструментов для разработки (объектно-ориентированных биб-

лиотек) и в переподготовку инженеров, которым нужно время для перехода к новому методу проектирования программ.

В заключение можно сделать прогноз – в последнее время в мире программ доля систем, созданных по объектно-ориентированной технологии неуклонно растет. Это приводит к появлению готовых библиотек классов и увеличению числа инженеров,

освоивших эту технологию. Следовательно, значение выделенных недостатков будет

снижаться.

6. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И ЭКОНОМИКА

6.1. Построение сетевого графика и технико-экономическое обоснование разработ-

ки программного продукта

Эффективным методом организации и ведения сложных научно-иссле-

довательских и опытно-конструкторских разработок является сетевой метод планирова-

ния и управления. Планирование работ и использованием сетевого метода начинается с составления библиотеки событий и работ. Сетевой график приведен на листе. Он выра-

жает логическую последовательность и связь событий. События обозначаются кружком с указанным в нем его последовательного номера, а работа, ведущая к совершению это-

го события – стрелкой.

Работа, не требующая затрат времени, называется фиктивной и обозначается пунктирной линией. Критический путь – это последовательность работ от исходного события до завершающего, требующая наибольшего времени для своего выполнения.

Для определения продолжительности работ используют вероятностный метод, при котором устанавливаются:

tmin – оптимистическая оценка времени выполнения работы; tmax – пессимистическая оценка времени выполнения работы;

tож – наиболее вероятное время выполнения работы, которое определяется по фор-

муле (51).

Степень неопределенности в оценке продолжительности работы характеризуется дисперсией, которая рассчитывается по формуле (52).

Зная продолжительность каждой работы, определяем ранние и поздние сроки наступления событий.

Ранний срок наступления события tpj – это минимальный срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию.

Ранний срок наступления событий определяется по формуле (53).