Vorlesungsskript - Hochschule Emden/Leer

c○ Prof. Dr. B. Bartning, HS Emden/Leer Rumpfskript ” Informatik I/II“ (WS/SS 2010/11) 65
6 Konstruktion von Baueinheiten,
Problem der Trennung in Verborgenheit und Öffentlichkeit
(sprachunabhängige Betrachtung)
6.0 Überblick
Dieses Kapitel – ebenso wie Kap. 2 unabhängig von einer speziellen Programmiersprache –
stellt die Grundprinzipien dar, wie man bei größeren Programmen verfahren muss, um sie
übersichtlich zu erhalten.
In Unterkap. 1 wird erläutert, dass diese Übersichtlichkeit für den Menschen grundsätzlich
nur möglich ist, indem er das zu bearbeitende Problemfeld in Teile unterteilt. Diese Zerlegungsteile
– unabhängig davon, in welcher Art sie tatsächlich konstruiert werden – werden
hier Baueinheiten genannt. Dieser Begriff ist kein feststehender Begriff in der Informatik;
er wurde hier bewusst gewählt, um die grundlegenden Eigenschaften der Zerlegungsteile unabhängig
von der Realisierung entsprechend eines gewählten Programmierstils zu beschreiben.
Keine Softwareentwicklung ist möglich ohne ein Verständnis für das Prinzip, Baueinheiten
zu konstruieren und sie zu benutzen. Eine sinnvoller Entwurf solcher Baueinheiten
nutzt dabei die Chance aus, dass die Außensicht und die Innensicht dieser Baueinheiten
durch Kapselung weitgehend entkoppelt werden kann. Die Sicht von außen beantwortet die
Frage nach dem ” Was?“, die Sicht von innen die Frage nach dem ” Wie?“: Was leistet die
Baueinheit? Wie verwirklicht sie es?
Anschließend wird gezeigt, wie in drei unterschiedlichen Programmierstilen solche Baueinheiten
gebaut und benutzt werden.
• In der Prozeduralen Programmierung (Unterkap. 2) baut man sog. Funktionen
oder Prozeduren, die jeweils einen kleinen oder auch größeren Teil des Lösungsweges
beinhalten, nämlich die Kapselung einer Reihe von Aktionen.
• Die Modulare Programmierung (Unterkap. 3) kapselt mehrere zusammengehörige
Funktionen mit den zugehörigen Daten. Diese Daten sind je Modul genau einmal
vorhanden.
• Die Objektorientierte Programmierung (Unterkap. 4) generiert ebenso Kapseln
aus Funktionen und Daten, deren Bauplan hier in Form sog. Klassen festgelegt wird.
Zur Laufzeit können aus diesen Klassen (Bauplänen) beliebig viele Objekte erzeugt
werden (mit jeweils einem eigenen Datensatz), die unabhängig voneinander benutzt
und zerstört werden können.
Außerdem wird in Unterkap. 3 der Begriff der Speicherklasse zur Charakterisierung der
Art und Dauer der Speicherplatzreservierung für Daten zur Laufzeit eingeführt. Es werden
dabei zwei verschiedene Speicherklassen vorgestellt: “automatisch“ (begrenzte Lebensdauer
zur Laufzeit mit automatischer Verwaltung durch das Laufzeitsystem) und ” statisch“
(Speicherplätze während der gesamten Programmlaufzeit vorhanden).
6.1 Entwurf von Systemen: Baueinheiten und Geheimnisprinzip
(6.10) Übb Größere Programme sind für den Menschen nur dann beherrschbar, wenn das Problemfeld
in Teile aufgeteilt wurde; die Art dieser Zerlegung hängt stark vom Programmierstil
ab ((6.11). Diese Zerlegungsteile werden hier Baueinheiten genannt.
Völlig unabhängig vom Programmierstil ist es sinnvoll (eigentlich sogar zwingend), diese
Baueinheiten gekapselt zu konstruieren; dadurch wird es möglich, dass die zwei Sichten auf
sie (nämlich die von außen und die von innen) weitgehend entkoppelt sind. Die erste Sicht
beantwortet die Frage nach dem ” Was?“ (d. h. Was tut die Baueinheit?), die zweite nach
dem ” Wie?“ (d. h. Wie verwirklicht sie es?), s. (6.12). Durch die weitgehende Entkopplung
der Außen- von der Innensicht (6.13) ist die Benutzung der Baueinheit und ihre Konstruktion
unabhängig voneinander; sie kann z. B. auch durch verschiedene Personen(gruppen)
geschehen. Für die Benutzung (Anwendung) ist nur die Kenntnis des Was nötig, für die
Konstruktion benötigt man die Beantwortung des Wie.