2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Постановка задачи

Разработать программный продукт со следующими характеристиками:

• Простой интерфейс;

• Минимальное количество окон;

• Модальное отображение подчиненных окон;

• Наличие главной формы приложения;

• Невозможность прямого редактирования элементов списка;

• Защита данных от несанкционированного доступа;

• Возможность регистрации;

• Автоматическое структурирование файлов списков.

2.2. Обоснование выбора программных средств решения задачи

Средой разработки выбран программный комплекс Embarcadero RAD Studio XE8 Architect.

C++Builder и Delphi стали одними из самых популярных на сегодняшний день инструментов для создания как настольных, так и корпоративных информационных систем благодаря уникальному сочетанию удобства разработки пользовательских интерфейсов, компонентной архитектуры, однотипности доступа к разнообразным базам данных, начиная от плоских таблиц формата dBase и Paradox и кончая серверными СУБД. Во многом именно наличие таких продуктов стимулировало достаточно безболезненный перенос в архитектуру клиент/сервер ряда информационных систем, модернизация которых иными средствами была бы сопряжена с большими трудовыми и материальными затратами.

Следует отметить, что современные тенденции развития инструментальных средств таковы, что актуальным становится не просто появление новых гибких и мощных средств разработки, а создание семейств таких продуктов с похожими средами и принципами создания приложений, что в це- лом повторяет появившуюся примерно 4 года назад идеологию формирования офисных пакетов (текстовый процессор + электронная таблица + настольная СУБД + презентационный пакет) вместо выпуска отдельных офисных приложений. Если рассматривать линию продуктов Inprise, то в данный момент на рынке средств разработки присутствуют Delphi и C++Builder, а также сходные по методам создания приложений и среде JBuilder, IntraBuilder, Visual dBase.

Сходство C++Builder и Delphi не является чисто внешним. C++Builder обладает компонентной архитектурой и создан на основе библиотеки визуальных компонентов Delphi ставшей за последние два года весьма популярной среди разработчиков. По этой причине этот продукт имеет общую с Delphi библиотеку классов, часть из которых написана на Obiect Pascal.

Сходство C++Builder и Delphi не является чисто внешним. C++Builder обладает компонентной архитектурой и создан на основе библиотеки визуальных компонентов Delphi, ставшей за последние два года весьма популярной среди разработчиков. По этой причине этот продукт имеет общую с Delphi библиотеку классов, часть из которых написана на Object Pascal.

Однако совместимость C++Builder и Delphi этим не исчерпывается. В проектах C++Builder можно использовать не только библиотеку компонентов Delphi, но и код, написанный на Object Pascal, а также формы и модули Delphi. Поддерживается визуальное наследование форм и модулей данных, в том числе и созданных в Delphi. Эти возможности появились благодаря включению в C++Builder обоих компиляторов C++ и Object Pascal.

Это означает, что можно создавать общие проекты, используя оба средства разработки - и C++BuiIder, и Delphi. Части одного приложения могут быть созданы с помощью двух средств, и теперь к работе над проектом можно привлекать разработчиков, использующих как Delphi, так и C++. Вовторых, и это очень важно, C++Builder может использовать компоненты, созданные для Delphi, а их за последние несколько лет создано огромное количество. Это богатство, накопленное разработчиками всего мира, сегодня способно удовлетворить самые причудливые запросы.

C++Builder предоставляет программисту широкие возможности повторного использования кода не только за счет наличия библиотеки компонентов, но и за счет поддержки стандарта ActiveX, что позволяет встраивать в приложения ActiveX-компоненты как сторонних производителей, так и созданные собственноручно с помощью самого C++Builder.

Немаловажным фактором, влияющим на популярность этих продуктов, является их открытость, заключающаяся в возможности создания с их помощью не только дополнительных компонентов и элементов ActiveX, улучшающих функциональность приложении, но и различных экспертов, редакторов свойств компонентов, улучшающих функциональность самой среды разработки.

Следует отметить, что эффективность разработки и отладки приложений достигается не только за счет использования удобных средств визуального проектирования форм (сейчас это не редкость), но и за счет, во-первых, высокой производительности самих компиляторов Borland и, во-вторых, так называемой инкрементной компиляции и компоновки исполняемого модуля (когда перекомпиляции и перекомпоновке подвергаются только те модули, в которые были внесены изменения).

В качестве среды для разработки выбран язык C++, входящий в состав программного комплекса Embarcadero.

Прежде всего, необходимо подчеркнуть, что оценивать достоинства и, в особенности, недостатки C++ необходимо в контексте тех принципов, на которых строился язык, и требований, которые к нему изначально предъявлялись.

C++ — чрезвычайно мощный язык, содержащий средства создания эффективных программ практически любого назначения, от низкоуровневых утилит и драйверов до сложных программных комплексов самого различного назначения. В частности:

Поддерживаются различные стили и технологии программирования, включая традиционное директивное программирование, ООП, обобщённое программирование, метапрограммирование (шаблоны, макросы).

Предсказуемое выполнение программ является важным достоинством для построения систем реального времени. Весь код, неявно генерируемый компилятором для реализации языковых возможностей (например, при преобразовании переменной к другому типу), определён в стандарте. Также строго определены места программы, в которых этот код выполняется. Это даёт возможность замерять или рассчитывать время реакции программы на внешнее событие.

Автоматический вызов деструкторов объектов при их уничтожении, причём в порядке, обратном вызову конструкторов. Это упрощает (достаточно объявить переменную) и делает более надёжным освобождение ресурсов (память, файлы, семафоры и т. п.), а также позволяет гарантированно выполнять переходы состояний программы, не обязательно связанные с освобождением ресурсов (например, запись в журнал).

Пользовательские функции-операторы позволяют кратко и ёмко записывать выражения над пользовательскими типами в естественной алгебраической форме.

Язык поддерживает понятия физической (const) и логической (mutable) константности. Это делает программу надёжнее, так как позволяет компилятору, например, диагностировать ошибочные попытки изменения значения переменной. Объявление константности даёт программисту, читающему текст программы дополнительное представление о правильном использовании классов и функций, а также может являться подсказкой для оптимизации. Перегрузка функций-членов по признаку константности позволяет определять изнутри объекта цели вызова метода (константный для чтения, неконстантный для изменения). Объявление mutable позволяет сохранять логическую константность при использовании кэшей и ленивых вычислений.

Используя шаблоны, возможно создавать обобщённые контейнеры и алгоритмы для разных типов данных, а также специализировать и вычислять на этапе компиляции.

Возможность имитации расширения языка для поддержки парадигм, которые не поддерживаются компиляторами напрямую. Например, библиотека Boost.Bind позволяет связывать аргументы функций.

Возможность создания встроенных предметно-ориентированных языков программирования. Такой подход использует, например библиотека Boost.Spirit, позволяющая задавать EBNF-грамматику парсеров прямо в коде C++.

Используя шаблоны и множественное наследование можно имитировать классы-примеси и комбинаторную параметризацию библиотек. Такой подход применён в библиотеке Loki, класс SmartPrt которой позволяет, управляя всего несколькими параметрами времени компиляции, сгенерировать около 300 видов «умных указателей» для управления ресурсами.

Кроссплатформенность: стандарт языка накладывает минимальные требования на ЭВМ для запуска скомпилированных программ. Для определения реальных свойств системы выполнения в стандартной библиотеке присутствуют соответствующие возможности (например, std::numeric_limits <T>). Доступны компиляторы для большого количества платформ, на языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем.

Эффективность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы. Ни одна из языковых возможностей, приводящая к дополнительным накладным расходам, не является обязательной для использования — при необходимости язык позволяет обеспечить максимальную эффективность программы.

Имеется возможность работы на низком уровне с памятью, адресами.

Высокая совместимость с языком Си, позволяющая использовать весь существующий Си-код (код на Си может быть с минимальными переделками скомпилирован компилятором C++; библиотеки, написанные на Си, обычно могут быть вызваны из C++ непосредственно без каких-либо дополнительных затрат, в том числе и на уровне функций обратного вызова, позволяя библиотекам, написанным на Си, вызывать код, написанный на С++).

Теперь поговорим о недостатках С++.

Отчасти недостатки C++ унаследованы от языка-предка — Си, — и вызваны изначально заданным требованием возможно большей совместимости с Си. Это такие недостатки, как:

Синтаксис, провоцирующий ошибки:

Операция присваивания обозначается как =, а операция сравнения как ==. Их легко спутать, при этом операция присваивания возвращает значение, поэтому присваивание на месте выражения является синтаксически корректным, а в конструкциях цикла и ветвления появление числа на месте логического значения также допустимо, так что ошибочная конструкция оказывается синтаксически правильной. Типичный пример подобной ошибки:

if (x=0) { операторы }

Здесь в условном операторе по ошибке написано присваивание вместо сравнения. В результате, вместо того, чтобы сравнить текущее значение x с нулём, программа присвоит x нулевое значение, а потом интерпретирует его как значение условия в операторе if. Так как нуль соответствует логическому значению «ложь», блок операторов в условной конструкции не выполнится никогда. Ошибки такого рода трудно выявлять, но во многих современных компиляторах предлагается диагностика некоторых подобных конструкций.

Операции присваивания (=), инкрементации (++), декрементации (--) и другие возвращают значение. В сочетании с обилием операций это позволяет, хотя и не обязывает, создавать трудночитаемые выражения. Наличие этих операций в Си было вызвано желанием получить инструмент ручной оптимизации кода, но в настоящее время оптимизирующие компиляторы обычно генерируют оптимальный код и на традиционных выражениях. С другой стороны, один из основных принципов языков Си и C++ — позволять программисту писать в любом стиле, а не навязывать «хороший» стиль.

Макросы (#define) являются мощным, но опасным средством. Они сохранены в C++ несмотря на то, что необходимость в них, благодаря шаблонам и встроенным функциям, не так уж велика. В унаследованных стандартных Си-библиотеках много потенциально опасных макросов.

Некоторые преобразования типов неинтуитивны. В частности, операция над беззнаковым и знаковым числами выдаёт беззнаковый результат.

C++ позволяет пропускать break в ветви оператора switch с целью последовательного выполнения нескольких ветвей. Такой же подход принят в языке Java. Есть мнение, что это затрудняет понимание кода. Например, в языке C# необходимо всегда писать либо break, либо использовать goto case N для явного указания порядка выполнения.

Препроцессор, унаследованный от Си, очень примитивен. Это приводит с одной стороны к тому, что с его помощью нельзя (или тяжело) осуществлять некоторые задачи метапрограммирования, а с другой, вследствие своей примитивности, он часто приводит к ошибкам и требует много действий по обходу потенциальных проблем. Некоторые языки программирования (например, Scheme и Nemerle) имеют намного более мощные и более безопасные системы метапрограммирования (также называемые макросами, но мало напоминающие макросы Си/C++).

Плохая поддержка модульности (по сути, в классическом Си модульность на уровне языка отсутствует, её обеспечение переложено на компоновщик). Подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include) серьёзно замедляет компиляцию при подключении большого количества модулей (потому что результирующий файл, который обрабатывается компилятором, оказывается очень велик). Эта схема без изменений скопирована в C++. Для устранения этого недостатка, многие компиляторы реализуют механизм прекомпиляции заголовочных файлов (англ. Precompiled header).

К собственным недостаткам C++ можно отнести:

Сложность и избыточность, из-за которых C++ трудно изучать, а построение компилятора сопряжено с большим количеством проблем. В частности:

Многие конструкции С++ позволяют делать то же самое, что и конструкции Си, также присутствующие в С++. Это иногда сбивает с толку новичков. Например, приведение типов при помощи dynamic_cast позволяет привести указатель или ссылку строго в пределах иерархии классов. Это делает код более надёжным, декларативным и позволяет находить приведения в пределах иерархии при помощи инструментов типа grep. Однако вследствие требования высокой степени совместимости с Си старое приведение типов всё ещё поддерживается.

Иногда шаблоны приводят к порождению кода очень большого объёма. Для снижения размера машинного кода можно специальным образом подготавливать исходный код. Другим решением является стандартизованная ещё в 1998 году возможность экспорта шаблонов. Некоторые авторы считают, что её трудно реализовать и поэтому она доступна не во всех компиляторах. «Раздувание» машинного кода вследствие использования шаблонов часто преувеличивается, и современные компиляторы во многих случаях успешно устраняют это явление.

Метапрограммирование на основе шаблонов C++ сложно и при этом ограничено в возможностях. Оно состоит в реализации средствами шаблонов C++ интерпретатора примитивного функционального языка программирования, выполняющегося во время компиляции. Сама по себе данная возможность весьма привлекательна, но такой код весьма трудно воспринимать и отлаживать. Менее распространённые языки Lisp/Scheme, Nemerle имеют более мощные и одновременно более простые для восприятия подсистемы метапрограммирования. Кроме того, в языке D реализована сравнимая по мощности, но значительно более простая в применении подсистема шаблонного метапрограммирования.