Что такое модуль в программировании

Модуль (программирование)

Модуль — функционально законченный фрагмент программы, оформленный в виде отдельного файла с исходным кодом или поименованной непрерывной её части (например, Active Oberon), предназначенный для использования в других программах. Модули позволяют разбивать сложные задачи на более мелкие в соответствии с принципом модульности. Обычно проектируются таким образом, чтобы предоставлять программистам удобную для многократного использования функциональность (интерфейс) в виде набора функций, классов, констант. Модули могут объединяться в пакеты и, далее, в библиотеки. Удобство использования модульной архитектуры заключается в возможности обновления (замены) модуля, без необходимости изменения остальной системы. В большинстве случаев различные модули могут запускаться как на одном сервере, так и на разных, для распределения нагрузки и создания распределенной архитектуры.

История концепции модулей

История концепции модулей, как единиц компиляции, восходит к языкам Фортран II и Кобол, то есть к концу 1950-х годов [1] [2] . В 1976 году появилась публикация, в которой была развита концепция модульности — о языке Mesa (англ.), который был разработан в Xerox PARC. В 1977 году подробно ознакомился с этой концепцией ученый Никлаус Вирт, общаясь с разработчиками в Xerox PARC. [3] Эти идеи были использованы Виртом при создании языка Модула-2, публикация о котором вышла в 1977 году [4] .

Поддерживающие языки

Языки формально поддерживающие концепцию модулей: IBM S/360 Assembler, Кобол, RPG, ПЛ/1, Ада, D, F (англ.) , Фортран, Haskell, Blitz BASIC, OCaml, Паскаль, ML, Модула-2, Оберон, Компонентный Паскаль, Zonnon, Erlang, Perl, Python и Ruby. В IBM System i использовались «модули» от языков RPG, Кобол и CL, когда программировалась в среде ILE.

Модульное программирование может быть осуществлено, даже когда синтаксис языка программирования не поддерживает явное задание имён модулям.

Программные инструменты могут создавать модули исходного кода, представленные как части групп — компонентов библиотек, которые составляются с программой компоновщиком.

Примечания

1. ↑A brief history of FORTRAN
2. ↑COBOL Subprograms
3. ↑Никлаус Вирт. Краткая история Modula и Lilith, перевод с англ. с комментариями в тексте Р. Богатырева
4. ↑The History of Modula-2 and Oberon

• Концепции языков программирования
• Структурные языки программирования

Учебники. Программирование для начинающих.

Programm.ws — это сайт, на котором вы можете почитать литературу по языкам программирования , а так-же посмотреть примеры работающих программ на С++, ассемблере, паскале и много другого..

Программирование — в обычном понимании, это процесс создания компьютерных программ.
В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций — программ — на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне — кодерами), а те, кто разрабатывает алгоритмы — алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.
В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ — программного обеспечения ЭВМ. Более точен современный термин — «программная инженерия» (также иначе «инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.

Pascal

Курс лекций по Pascal для начинающих

Модули

Модуль (UNIT) в TURBO PASCAL — это особым образом оформленная библиотека подпрограмм. Модуль в отличие от программы не может быть запущен на выполнение самостоятельно, он может только участвовать в построении программ и других модулей.

Модули позволяют создавать личные библиотеки процедур и функций и строить программы практически любого размера.

Модуль в TURBO PASCAL представляет собой отдельно хранимую и независимо компилируемую программную единицу.

В общем случае модуль — это совокупность программных ресурсов, предназначенных для использования другими программами. Под программными ресурсами понимаются любые элементы языка TURBO PASCAL: константы, типы, переменные, подпрограммы. Модуль сам по себе не является выполняемой программой, его элементы используются другими программными единицами.

Все программные элементы модуля можно разбить на две части:

— программные элементы, предназначенные для использования другими программами или модулями, такие элементы называют видимыми вне модуля;

— программные элементы, необходимые только для работы самого модуля, их называют невидимыми или скрытыми.

В соответствии с этим модуль, кроме заголовка, содержит две основные части, называемые интерфейсом и реализацией.

В общем случае модуль имеет следующую структуру:

В частном случае модуль может не содержать части реализации и части инициализации, тогда структура модуля будет такой:

Использование в модулях процедур и функций имеет свои особенности. Заголовок подпрограммы содержит все сведения, необходимые для ее вызова: имя, перечень и тип параметров, тип результата для функций, эта информация должна быть доступна для других программ и модулей. С другой стороны, текст подпрограммы, реализующий ее алгоритм, другими программами и модулями не может быть использован. Поэтому заголовок процедур и функций помещают в интерфейсную часть модуля, а текст — в часть реализации.

Интерфейсная часть модуля содержит только видимые (доступные для других программ и модулей) заголовки процедур и функций (без служебного слова forward). Полный текст процедуры или функции помещают в часть реализации, причем заголовок может не содержать список формальных параметров.

Исходный текст модуля должен быть откомпилирован с помощью директивы Make подменю Compile и записан на диск. Результатом компиляции модуля является файл с расширением .TPU (Turbo Pascal Unit). Основное имя модуля берется из заголовка модуля.

Для подключения модуля к программе необходимо указать его имя в разделе описания модулей, например:

В том случае, если имена переменных в интерфейсной части модуля и в программе, использующей этот модуль, совпадают, обращение будет происходить к переменной, описанной в программе. Для обращения к переменной, описанной в модуле, необходимо применить составное имя, состоящее из имени модуля и имени переменной, разделенных точкой.

Например, пусть имеется модуль, в котором описана переменная К:

Пусть программа, использующая этот модуль, также содержит переменную К:

Для того, чтобы в программе P иметь доступ к переменной K из модуля M, необходимо задать составное имя M.K.

Использование составных имен применяется не только к именам переменных, а ко всем именам, описанным в интерфейсной части модуля.

Рекурсивное использование модулей запрещено.

Если в модуле имеется раздел инициализации, то операторы из этого раздела будут выполнены перед началом выполнения программы, в которой используется этот модуль.

Модульное программирование

Модульное программирование — это организация программы как совокупности небольших независимых блоков, называемых модулями.

Модуль — функционально законченный фрагмент программы, оформленный в виде отдельного файла с исходным кодом. Модули проектируются таким образом, чтобы предоставлять программистам удобную для многократного использования функциональность (интерфейс) в виде набора функций, классов, констант. Модули могут объединяться в пакеты и, далее, в библиотеки. Удобство использования модульной архитектуры заключается в возможности обновления (замены) модуля, без необходимости изменения остальной системы.

Использование модульного программирования позволяет упростить тестирование программы и обнаружение ошибок. Модульность часто является средством упрощения задачи проектирования программы и распределения процесса разработки между группами разработчиков. При разбиении программы на модули для каждого модуля указывается реализуемая им функциональность, а также связи с другими модулями.

Выделение функций в модуль

Модуль в языке Си состоит из интерфейса (заголовочого файла . h ) и реализации (файла . c ) .

Код, подключающий модуль, на этапе компиляции нуждается только в интерфейсе модуля, поэтому на этапе препроцессинга заголовочный файл копируется в код директивой #include «somelib.h» .

Реализация модуля должна полностью реализовывать указанный интерфейс, поэтому она также включает свой заголовочный файл.

Итого, пример проекта из основного файла и одного модуля, может выглядеть так:

//main.c
#include
#include «hello.h»
int main()
hello_world();
return EXIT_SUCCESS;
>
//hello.h
#ifndef HELLO_H
#ifndef HELLO_H
void hello_world();
#endif //HELLO_H
//hello.c
#include «hello.h»
#include
void hello_world()
printf(«Hello, World!\n»);
>

Замечание

В данном примере в файле main.c не понадобилось подключать stdio.h, хотя он и используется в модуле hello.c. Причина этого в том, что никакие типы из stdio.h не нужны для корректной обработки интерфейса hello.h, оказывающегося в main.c на этапе компиляции.

Если бы определения из какой-то библиотеки были необходимы для обработки интерфейса модуля, эти библиотеки должны были бы быть включены не в hello.c, а в hello.h, чтобы во всех местах, где подключается модуль hello, не возникало ошибок компиляции, так как эта библиотека автоматически подключена.

Программирование по модулям в СИ

Программирование – это процедура написания утилит и софта для разного рода консолей. Существуют различные методы и концепции соответствующего процесса. Вести разработку можно на кроссплатформенных и нативных языках.

Огромную популярность обрело СИ-семейство. Пример – C. Этот язык относительно прост и удобен для понимания. Он предусматривает так называемое модульное программирование. Далее речь зайдет о подобном способе написания софта.

Понятие

Модульное программирование – своеобразная организация утилиты (программного обеспечения) в виде связи независимых блоков, которые носят название модулей. Структура и поведение оных будут подчиняться конкретным принципам и алгоритмам.

Мо дульное программи рование – особый принцип коддинга, при котором отдельные компоненты (блоки) предельно изолированы друг от друга. Детали одного модуля не будут оказывать никакого влияния на реализацию другого. Получить подобного рода результат удастся получить посредством интерфейсов. Возможны и иные виды представления, через которые нельзя получить прямой доступ к кодификации.

Способы реализации

Модульное программирование c, как и в любом другом языке, предусматривает несколько способом реализаций. В зависимости от них будут меняться принципы применения тех или иных функций:

1. Установка зависимости. В данной ситуации каждый элемент будет обладать собственным интерфейсом. Модули взаимодействуют посредством interfaces.
2. Фабричный прием. Базируется на существовании некоторого объекта, который необходим для создания других. В приложение внедряется прототип, объединяющие ключевые черты для большинства функций. Параметры здесь будут наследоваться от «завода».
3. Сервисный подход. Программист должен сделать общий единый интерфейс. Он послужит для функций и их взаимодействия своеобразным буфером.

Первый вариант встречается чаще остальных. Но их тоже необходимо применять на практике. Связано это с тем, что элементарное создание интерфейсов создает ограничения доступа к модулям. Чтобы снизить сложность приложения, требуется уменьшить имеющиеся связи. Функции и интерфейсы, ссылаемые на себе подобные, делают данный процесс сложнее.

Требования к модулям

В программируемом приложении при использовании модулей необходимо учитывать некоторые требования. Без них написать софт, который будет работать по задумке, не представляется возможным.

Модуль – это своеобразная последовательность логически связанных фрагментов (функций), которые оформлены в виде самостоятельных утилитных блоков. А вот требования, которые к нему предъявляются:

1. Должен отвечать только за одну единственную функцию. При построении модуля применяется концепция «один блок – одна функция». Отвечает за самостоятельную задачу. На входе можно передать определенных набор исходных материалов, обработать их в соответствие с техническим заданием, а потом возвратить результат обработки.
2. Ссылка осуществляется через специализированное имя. Он должен обладать всего одним входом и выходом. Это гарантирует замкнутость «блока».
3. Функции должны выступать в виде завершенных алгоритмов.
4. Модуль должен передавать управление в точку первоначального вызова. Тут должна присутствовать возможность самостоятельного вызова других «обособленных функций».
5. История вызовов не должна сохраняться. Она же не применяется при функционировании «блока кода».
6. Логическая независимость. Результат программируемого модуля находится в зависимости от исходных материалов. От других функций утилиты – нет.
7. Наличие слабых информационных связей с иными «блоками» утилиты. Обмен информацией производится редко. От предельно минимизирован.
8. Модуль C должен быть относительно небольшой. Это касается и его размера, и сложности. Опытные разработчики стараются создавать не более двух страничек печатного текста.

Для того, чтобы обеспечить «блоку» соответствующие критерии, нужно применять принципы информационной локализованности. Смысл его заключается в том, что все электронные материалы о структуре данных, прототипах, константах и функций «прячется» в пределах «готового блока кода». Доступ предоставляется лишь через соответствующий модуль. В СИ-семействе они легко различимы. Обладают расширением .*h.

Как выделить

При работе с рассматриваемым объектом в СИ требуется запомнить, что он состоит из реализации и заголовочного файла. Первый имеет документ вида .c, второй — .h.

Код, который отвечает за подключение «блока», будет на этапе компиляции нуждаться только в интерфейсе. При предпроцессинге заголовочный документ просто копируется в кодификацию директивой #include “somelib.h”

Реализация должна обязательно полностью воплощать в жизнь задуманный интерфейс. Благодаря этому она будет включать тоже свой файл заголовка. Вот пример того, как проект из одного ключевого документа и «блока» будет выглядеть в редакторе:

Это – база, которую может и должен знать каждый разработчик. Программу при помощи рассмотренной концепции создать не составит никакого труда. Особенно если заранее продумать ее структуру и логику.

На что обратить внимание

Приведенный пример предусматривает следующие особенности:

1. В документе «мейн.с» не нужно подключать «стдио.h». Это несмотря на то, что он применяется в hello.c.
2. Данный момент связан с тем, что никакие типы из stdio не требуются для того, чтобы обрабатывать интерфейс hello.h, который оказывается в «мейне» в процессе компилирования.
3. Если бы требовалось для обработки interfaces «блоков» брать определения из той или иной библиотеки, последние должны прописывается не в hello.c, а в hello.h. Данный примем обеспечивает отсутствие ошибок в тех пространствах, где подключается hello.

Это – то, что нужно помнить о модульном программировании C. Информация поможет начать более глубокое изучение концепции.

Лучшее решение для быстрого понимания темы

Для того, чтобы лучше разбираться в функциях и «изолированности кода» в СИ-семействе рекомендуется закончить специализированные онлайн курсы. Они могут быть пройдены в любое время, когда удобно пользователю.

Есть предложения для новичков в программировании, а также для опытных разработчиков. Пользователи смогут изучать функции СИ-семейства и их особенности. В процессе гарантирована масса практики, сбор портфолио и постоянное кураторство. Пользователи смогут получить по выпуску сертификат, подтверждающий знания в выбранном направлении.

Интересует разработка на C? Обратите внимание на курс «Программист C» в Otus.