Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

6.9. Структура программы

Как утверждает пословица, за деревьями трудно увидеть лес. Аналогично, легко потерять смысл программы, просматривая все ее функции, классы и т.д. Давайте рассмотрим программу, пропуская ее детали.

 #include "std_lib_facilities.h"

 class Token {/* ... */};
 class Token_stream {/* ... */};

Token_stream::Token_stream:full(false), buffer(0) {/* ... */ }

 void Token_stream::putback(Token t) {/* ... */}
 Token Token_stream::get {/* ... */}
Token_stream ts; // содержит функции get и putback
 double expression; // объявление, позволяющее функции primary
  // вызывать функцию expression
 double primary {/* ... */} // обрабатывает числа и скобки
 double term {/* ... */} // обрабатывает операции * и /
 double expression {/* ... */} // обрабатывает операции + и –

 int main {/* ... */} // основной цикл и обработка ошибок

Порядок следования объявлений важен. Мы не можем использовать имя, пока оно не объявлено, поэтому объект ts должен быть объявлен до того, как будет вызвана функция ts.get, а функция error должна быть объявлена до функций грамматического анализа, поскольку они используют ее. В графе вызовов существует интересный цикл: функция expression вызывает функцию term, которая вызывает функцию primary, которая вызывает функцию expression.

Эту ситуацию можно проиллюстрировать графически (удалив вызовы функции error).

Это значит, что мы не можем просто определить эти три функции: не существует такого порядка их следования, при котором вызываемая функция была бы определена заранее. Таким образом, необходимо объявление, которое не было бы определением. Мы решили объявить “наперед” функции expression.

Работает ли эта программа? Работает, если придать этому слову определенный смысл. Она компилируется, запускается, правильно вычисляет выражения и выдает осмысленные сообщения об ошибках. Но работает ли она так, как мы от нее ожидаем? Не удивительно, что на самом деле она работает не совсем так, как надо. Мы испытали первую версию в разделе 6.6 и удалили серьезные ошибки. Однако вторая версия (см. раздел 6.7) не намного лучше, хотя в этом нет ничего страшного (это было вполне предсказуемо). Программа вполне успешно выполняет свою основную задачу и позволяет проверить основные идеи. В этом смысле она вполне успешна, но как только вы станете работать с ней, получите массу проблем.

ПОПРОБУЙТЕ

Запустите программу, посмотрите, что она делает, и попытайтесь понять, почему она так работает.

Задание

Это задание связано с рядом модификаций, которые превратят довольно бесполезный код в полезную программу.

1. Откройте файл calculator02buggy.cpp. Скомпилируйте его. Найдите и исправьте несколько ошибок. Этих ошибок в тексте книги нет.

2. Измените символ, кодирующий команду выхода, с q на x.

3. Измените символ, кодирующий команду печати, с ; на =.

4. Добавьте в функцию main приветствие.

 Добро пожаловать в программу–калькулятор!
 Пожалуйста, введите выражения, содержащее числа с плавающей точкой.

5. Усовершенствуйте это приветствие, указав, какие операторы можно выполнить и как вывести данные на экран и выйти из программы.

6. Найдите три логические ошибки, преднамеренно внесенные в файл calculator02buggy.cpp, и удалите их из программы.

Резюме

1. Что означает выражение “Программирование — это понимание”?

2. В главе подробно описан процесс разработки программы-калькулятора. Проведите краткий анализ того, что должен делать калькулятор.

3. Как разбить задачу на небольшие части?

4. Почему следует начинать с небольшой версии программы?

5. Почему нагромождение возможностей может привести в тупик?

6. Перечислите три основных этапа разработки программного обеспечения.

7. Что такое прецедент использования?

8. Для чего предназначено тестирование?

9. Следуя схеме, лежащей в основе этой главы, опишите разницу между Термом, Выражением, Числом и Первичным выражением.

10. В главе входная информация разделена на компоненты: Термы, Выражения, Первичные выражения и Числа. Сделайте это для арифметического выражения (17+4)/(5–1).

11. Почему в программе нет функции number?

12. Что такое лексема?

13. Что такое грамматика? Что такое грамматическое правило?

14. Что такое класс? Для чего мы используем классы?

15. Что такое конструктор?

16. Почему в функции expression в операторе switch по умолчанию предусмотрен возврат лексемы обратно в поток?

17. Что значит “смотреть вперед”?

18. Что делает функция putback и чем она полезна?

19. Почему операцию вычисления остатка (деление по модулю) % трудно реализовать с помощью функции term?

20. Для чего используются два члена класс Token?

21. Зачем члены класса разделяются на закрытые и открытые?

22. Что произойдет в классе Token_stream, если в буфере есть лексема и вызвана функция get?

23. Зачем в оператор switch в функцию get в классе Token_stream добавлены символы ';' и 'q'?

24. Когда следует начинать тестирование программы?

25. Что такое тип, определенный пользователем? Зачем он нужен?

26. Что такое интерфейс типа, определенного пользователем?

27. Почему следует полагаться на библиотечные коды?

Термины

Упражнения

1. Выполните упражнения из раздела ПОПРОБУЙТЕ, если вы не сделали этого раньше.

2. Добавьте в программу возможность обработки скобок {} и , чтобы выражение {(4+5)*6}/(3+4) стало корректным.