Инструментарий технологии программирования. Процесс разработки программ

Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, ко­торые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользовате­лями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Но прежде чем обсуждать сами инструментальные средства разработки программ, рассмотрим принципы разработки программного обеспечения.

При разработке программ всегда следует помнить одно золотое правило: надежность программы достигается, в первую очередь, благодаря ее правильному проектированию, а не бесконечному тестированию. О том, как правильно организовать разработку программ (независимо от языка), написана не одна сотня книг. Большинство авторов предлагают следующий процесс разработки (создания) программы:

1. Этап постановки и формулировки задачи. Постановка задачи (problem definition) — это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием входной и выходной информации:

изучение предметной области и сбор материала в проблемно-ориентированном контексте;

определение назначения программы, выработка требований к ней и представление требований, если возможно, в формализованном виде;

формулирование требований к представлению исходных данных и выходных результатов;

определение структур входных и выходных данных;

формирование ограничений и допущений на исходные и выходные данные.

2. Этап проектирования:

формирование модели задачи;

выбор метода реализации задачи;

разработка алгоритма реализации задачи;

разработка структуры программы

3. Этап кодирования:

уточнение структуры входных и выходных данных и определение формата их представления;

программирование задачи;

комментирование текста программы и составление предварительного описания программы.

4. Этап отладки и тестирования:

составление тестов для проверки правильности работы программы;

обнаружение, локализация и устранение ошибок в программе, выявленных в тестах;

корректировка кода программы и ее описания.

5. Этап эксплуатации и сопровождения:

настройка программы на конкретные условия использования;

обучение пользователей работе с программой;

организация сбора сведений о сбоях в работе программы, ошибках в выходных данных, пожеланиях по улучшению интерфейса и удобства работы с программой;

модификация программы с целью устранения выявленных ошибок и, при необходимости, изменения ее функциональных возможностей.

После написания программы на языке программирования нужно ввести программу в компьютер, перевести в машинное представление и выполнить. Как это сделать? Дальнейшее обсуждение будет посвящено именно этому вопросу.

Программа, подготовленная на языке высокого уровня, проходит несколько этапов:

1. этап. В текстовом редакторе пишется исходный код программы на алгоритмическом языке (source code) и сохраняется в файле с расширением *.pas.

2 этап. Трансляция, происходит преобразование исходного кода программы (source code) в объектный код (object code), т.е. происходит проверка синтаксиса написания операторов, и если ошибок в написании нет, осуществляется перевод на язык машинных кодов. Файл объектного кода имеет расширение *.obj;

Трансляторы предназначены для проверки правильности написания операторов и преобразования программ, написанных на языках программирования, в программы на машинном языке. Программа, подготовленная на каком-либо языке программирования, называется исходным модулем. В качестве входной информации трансляторы применяют исходные модули и формируют в результате своей работы объектные модули, являющиеся входной информацией для редактора связей. Объектный модуль содержит текст программы на машинном языке и дополнительную информацию, обеспечивающую настройку модуля по месту его загрузки и объединение этого модуля с другими независимо оттранслированными модулями в единую программу.

Трансляторы делятся на два класса: компиляторы (compiler) и интерпретаторы (interpreter). Компиляторы транслируют всю программу, но без ее выполнения. Интерпретаторы, в отличие от компиляторов, выполняют пооператорный перевод на машинный языки выполнение всей программы.

3. этап. Компоновка, когда происходит обработка объектного кода редактором связей, специальной программой осуществляющей построение загрузочного модуля (load module), пригодного к выполнению (рис 16.).

Компоновщик, или редактор связей - системная обрабатывающая программа, редактирующая и объединяющая объектные (ранее оттраслированные) модули в единые загрузочные, готовые к выполнению программные модули. Загрузочный модуль может быть помещен ОС в основную память и выполнен.

Получив исполняемый модуль, не спешите радоваться. К сожалению, устранение синтаксических ошибок еще не гарантирует того, что программа будет хотя бы запускаться, не говоря уже о правильности работы. Поэтому обязательным этапом процесса разработки является отладка. На этапе отладки, используя описание алгоритма, выполняется контроль правильности функционирования, как отдельных участков кода, так и всей программы в целом.

Отладчик позволяет управлять процессом исполнения программы, является инструментом для поиска и исправления ошибок в программе. Базовый набор функций отладчика включает:

пошаговое выполнение программы (режим трассировки) с отображением результатов,

остановка в заранее определенных точках,

возможность остановки в некотором месте программы при выполнении некоторого условия;

изображение и изменение значений переменных.

Но даже успешное окончание отладки еще не является гарантией того, что программа будет работать правильно со всеми возможными исходными данными. Поэтому нужно обязательно провести тестирование программы, то есть проверить ее работу на «пограничных» и заведомо некорректных исходных данных. Для этого составляются тесты. Вполне возможно, что результаты тестирования вас не удовлетворят. В этом случае придется вносить поправки в код программы, то есть возвращаться к первому шагу процесса разработки (см. рисунок 16).

Инструментарий технологии программирования — совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработ­ки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов.

Сформировались следующие группы программных продуктов (рис.17):

Средства для создания приложений, включающие:

o локальные средства, обеспечивающие выполнение отдельных работ по созданию программ;

o интегрированные среды разработчиков программ, обеспечивающие выполнение комплекса взаимосвязанных работ по созданию программ;

САSE-технология (Computer-Aided System Engineering), представляющая методы анализа, проектирования и создания программных систем и предназначенная для автоматизации процессов разработки и реализации информационных систем. Подробнее вопрос 46!!!