Бьерн Страуструп - Язык программирования С++. Вступление, глава 1 - Модульное программирование

1.2.2 Модульное программирование

Со временем при в проектировании программ акцент сместился с организации процедур на организацию структур данных. Помимо всего прочего это вызвано и ростом размеров программ. Модулем обычно называют совокупность связанных процедур и тех данных, которыми они управляют. Парадигма программирования приобрела вид:

Определите, какие модули нужны; поделите программу так, чтобы данные были скрыты в этих модулях

Эта парадигма известна также как "принцип сокрытия данных". Если в языке нет возможности сгруппировать связанные процедуры вместе с данными, то он плохо поддерживает модульный стиль программирования. Теперь метод написания "хороших" процедур применяется для отдельных процедур модуля. Типичный пример модуля - определение стека. Здесь необходимо решить такие задачи:

[1] Предоставить пользователю интерфейс для стека (например, функции
push () и pop ()).

[2] Гарантировать, что представление стека (например, в виде массива элементов) будет доступно лишь через интерфейс пользователя.

[3] Обеспечивать инициализацию стека перед первым его использованием.

Язык Модула-2 прямо поддерживает эту парадигму, тогда как С только допускает такой стиль. Ниже представлен на С возможный внешний интерфейс модуля, реализующего стек:

    // описание интерфейса длямодуля,     // реализующего стек символов: 
     void push ( char );
     char pop ();
     const int stack_size = 100;

Допустим, что описание интерфейса находится в файле stack.h, тогда реализацию стека можно определить следующим образом:

      #include "stack.h"            // используем интерфейс стека 
      static char v [ stack_size ]; // ``static'' означает локальный
                                    // в данном файле/модуле
      static char * p = v;           // стек вначале пуст

      void push ( char c )
      {
      //проверить на переполнение и поместить в стек
      }

      char pop ()
      {
      //проверить, не пуст ли стек, и считать из него
      }

Вполне возможно, что реализация стека может измениться, например, если использовать для хранения связанный список. Пользователь в любом случае не имеет непосредственного доступа к реализации: v и p - статические переменные, т. е. переменные локальные в том модуле (файле), в котором они описаны. Использовать стек можно так:

      #include "stack.h"       // используем интерфейс стека 
      void some_function ()
      {
        push ( 'c' );
        char c = pop ();
        if ( c != 'c' )  error ( "невозможно" );
      }

Поскольку данные есть единственная вещь, которую хотят скрывать, понятие упрятывания данных тривиально расширяется до понятия упрятывания информации, т. е. имен переменных, констант, функций и типов, которые тоже могут быть локальными в модуле. Хотя С++ и не предназначался специально для поддержки модульного программирования, классы поддерживают концепцию модульности ($$5.4.3 и $$5.4.4). Помимо этого С++, естественно, имеет уже продемонстрированные возможности модульности, которые есть в С, т. е. представление модуля как отдельной единицы трансляции.