13.2. Почему необходимы модули?

В предыдущем разделе мы рассматривали декомпозицию программ с чисто механической точки зрения, исходя из желания раздельно редактировать и компилировать части программы в разных файлах. Начиная с этого раздела мы обсудим декомпозицию программы на компоненты, возникающие в соот­ветствии со смысловой структурой проекта и, может быть, кроме того допус­кающие раздельную компиляцию. Но сначала давайте спросим, почему де­композиция так необходима?

Вам, возможно, объясняли, что человеческий мозг в любой момент време­ни способен иметь дело только с небольшим объемом материала. В терминах программирования это обычно выражается в виде требования, чтобы отдель­ная подпрограмма была не больше одной «страницы». Считается, что под­программа является концептуальной единицей: последовательностью опера­торов, выполняющих некоторую функцию. Если подпрограмма достаточно мала, скажем от 25 до 100 строк, можно легко понять все связи между состав­ляющими ее операторами.

Но, чтобы понять всю программу, мы должны понять связи между под­программами, которые ее составляют. По аналогии должны быть понятны программы, содержащие от 25 до 100 подпрограмм, что составляет от 625 до 10000 строк. Такой размер программ относительно невелик по сравнению с промышленными и коммерческими программными системами, содержащи­ми 100000, если не миллион, строк. Опыт показывает, что 10000 строк, воз­можно, является верхним пределом для размера монолитной программы и что необходим новый механизм структурирования, чтобы создавать и поддержи­вать большие программные системы.

Стандартным термином для механизма структурирования больших про­грамм является модуль (module), хотя два языка, на которых мы сосредоточили внимание, используют другие термины: пакеты (packages) в языке Ada и клас­сы (classes) в языке C++. В стандарте языка Pascal не определено никакого ме­тода раздельной компиляции или декомпозиции программ. Например, пер­вый Pascal-компилятор был единой программой, содержащей свыше 8000 строк кода на языке Pascal. Вместо того чтобы изменять Pascal, Вирт разрабо­тал новый (хотя и похожий) язык, названный Modula, так как центральным понятием в нем является модуль. К сожалению, многие поставщики расши­рили язык Pascal несовместимыми модульными конструкциями, поэтому Pascal не годится для написания переносимого программного обеспечения. Поскольку модули очень важны для разработки программного обеспечения, мы сосредоточим обсуждение на языке Ada, в котором разработана изящная модульная конструкция — так называемые пакеты.