§1 Общие сведения о языке. Этапы проектирования программы. Модели жизненного цикла приложений

Общие сведения о языке С++

C++ (читается си-плюс-плюс) — компилируемый, статически типизированный язык программирования общего назначения, на котором можно создавать программы любого уровня сложности.
Более 20 лет этот язык находится в тройке самых популярных и востребованных языков программирования. (В этом можно убедиться, посетив сайт TIOBE).
Язык возник в начале 1980-х годов, когда сотрудник фирмы Bell Labs Бьёрн Страуструп придумал ряд усовершенствований к языку C под собственные нужды.

Bjarne Stroustrup - создатель языка C++

Bjarne Stroustrup – создатель языка C++

Страуструп решил дополнить язык C возможностями, имеющимися в языке Симула. Язык C, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры Bell, является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами. В результате практические задачи моделирования оказались доступными для решения как с точки зрения времени разработки (благодаря использованию Симула-подобных классов), так и с точки зрения времени вычислений (благодаря быстродействию C).
Вот как об этом говорит сам разработчик языка:



В 1998 году был опубликован первый стандарт языка, известный как C++98, разработанный комитетом по стандартизации. C++ продолжает развиваться, чтобы отвечать современным требованиям. Одна из групп, разрабатывающих язык C++ и направляющих комитету по стандартизации C++ предложения по его улучшению — это Boost, которая занимается, в том числе, совершенствованием возможностей языка путём добавления в него особенностей метапрограммирования. Последний стандарт вышел в 2017 году и носит наименование С++17. Следующий стандарт не заставит себя долго ждать и появится, как ожидают, в 2020 году.
Никто не обладает правами на язык C++, он является свободным. В марте 2016 года в России была создана рабочая группа РГ21 С++. Группа была организована для сбора предложений к стандарту C++, отправки их в комитет и защиты на общих собраниях Международной организации по стандартизации.
С++ – это мультипарадигмальный язык (от слова парадигма – стиль написания компьютерных программ), включающий широкий спектр различных стилей и технологий программирования. Часто его причисляют к объектно-ориентированным языкам, но, строго говоря, это не так. В процессе работы разработчик получает абсолютную свободу в выборе инструментов для того, чтобы задача, решаемая с помощью того или иного подхода, была решена максимально эффективно. Иными словами, С++ не понуждает программиста придерживаться только одного стиля разработки программы (например, объектно-ориентированного).
C++ имеет богатую стандартную библиотеку, которая включает в себя распространённые контейнеры и алгоритмы, ввод-вывод, регулярные выражения, поддержку многопоточности и другие возможности. C++ повлиял на многие языки программирования, в их числе: Java, C#, D. Посукольку C++ принадлежит семейству языков основанных на синтаксисе языка Си, то можно легко освоить и другие языки программирования этого семейства: JavaScript, PHP, Perl, Objective-C и мн. др., в том числе, и сам родительский язык – Си. (Подробнее)
За время своего существования за языком С++ закрепились устойчивые мифы, которые легко опровергаются (см. здесь: Часть1 и Часть2)

История языка и выхода стандартов

  • 1983
  • создатель языка – Бьёрн Страуструп, сотрудник Bell Labs, представил раннюю версию языка C++ (“Си с классами”)

  • 1985
  • первый коммерческий выпуск C++, язык приобретает современное название

  • 1986
  • выпуск первого издания The C++ Programming Language — книги, посвящённой C++, которую написал Бьёрн Страуструп

  • 1998
  • ратифицирован международный стандарт языка C++: ISO/IEC 14882:1998 «Standard for the C++ Programming Language»

  • 2003
  • опубликован стандарт языка ISO/IEC 14882:2003, где были исправлены выявленные ошибки и недочёты предыдущей версии стандарта

  • 2005
  • выпущен отчёт Library Technical Report 1 (TR1). Не являясь официально частью стандарта, отчёт описывал расширения стандартной библиотеки, которые должны быть включены в следующую версию языка C++

  • 2011
  • выход нового стандарта – C++11 или ISO/IEC 14882:2011; новый стандарт включил дополнения в ядре языка и расширение стандартной библиотеки, в том числе большую часть TR1

  • 2014
  • выход стандарта C++14 («International Standard ISO/IEC 14882:2014(E) Programming Language C++»); C++14 можно рассматривать как небольшое расширение над C++11, содержащее в основном исправления ошибок и небольшие улучшения

  • 2017
  • выход нового стандарта – C++1z (C++17). Этот стандарт внес много изменений и дополнений. Например, в состав STD вошли библиотеки стандарта C11, файловой системы, основанная на boost::filesystem, большая часть экспериментальной библиотеки TS I.

Философия С++

В книге «Дизайн и эволюция C++» (2007) Бьёрн Страуструп описывает принципы, которых он придерживался при проектировании C++ (приводятся в сокращении):

  • Получить универсальный язык со статическими типами данных, эффективностью и переносимостью языка C.
  • Непосредственно и всесторонне поддерживать множество стилей программирования.
  • Дать программисту свободу выбора, даже если это даст ему возможность выбирать неправильно.
  • Максимально сохранить совместимость с C, тем самым делая возможным лёгкий переход от программирования на C.
  • Избежать разночтений между C и C++: любая конструкция, допустимая в обоих языках, должна в каждом из них обозначать одно и то же и приводить к одному и тому же поведению программы.
  • Избегать особенностей, которые зависят от платформы или не являются универсальными.
  • «Не платить за то, что не используется» — никакое языковое средство не должно приводить к снижению производительности программ, не использующих его.
  • Не требовать слишком усложнённой среды программирования.

C и C++

Синтаксис C++ унаследован от языка C. Хотя, формально, одним из принципов C++ остаётся сохранение совместимости с языком C, фактически группы по стандартизации этих языков не взаимодействуют, а вносимые ими изменения не только не коррелируют, но и нередко принципиально противоречат друг другу идеологически. Так, элементы, которые новые стандарты C добавляют в ядро, в стандарте C++ являются элементами стандартной библиотеки и в ядре вообще отсутствуют, например, динамические массивы, массивы с фиксированными границами, средства параллельной обработки. Как считает Страуструп, объединение разработки этих двух языков принесло бы большую пользу, но оно вряд ли возможно по политическим соображениям. Так что практическая совместимость между C и C++ постепенно будет утрачиваться.
В данном примере, в зависимости от используемого компилятора, будет выведено либо “C++”, либо “C”:

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%s\n", (sizeof('a') == sizeof(char)) ? "C++" : "C");
    return 0;
}

Связано это с тем, что символьные константы в C имеют тип int, а в C++ — тип char, но размеры этих типов различаются.

Модели жизненного цикла приложения

Жизненный цикл программного обеспечения — это период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания программного продукта и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. Этот цикл — процесс построения и развития программного обеспечения (ПО). Существует несколько моделей жизненного цикла.
Каскадная модель жизненного цикла (англ. waterfall model) была предложена в 1970 г. Уинстоном Ройсом. Она предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе. Требования, определенные на стадии формирования требований, строго документируются в виде технического задания и фиксируются на все время разработки проекта. Каждая стадия завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.
Этапы проекта в соответствии с каскадной моделью:

  1. Формирование требований;
  2. Проектирование;
  3. Реализация;
  4. Тестирование;
  5. Внедрение;
  6. Эксплуатация и сопровождение.

В каскадной модели переход от одной фазы проекта к другой предполагает полную корректность результата предыдущей фазы. В больших проектах этого добиться практически невозможно. Поэтому такая модель пригодна только для разработки небольшого проекта. (Сам У. Ройс не придерживался данной модели и использовал модель итерационную).
Итерационная модель
Альтернативой каскадной модели является модель итеративной и инкрементальной разработки (англ. iterative and incremental development, IID), получившей от Т. Гилба в 70-е гг. название эволюционной модели. Модель IID предполагает разбиение жизненного цикла проекта на последовательность итераций, каждая из которых напоминает «мини-проект», включая все процессы разработки в применении к созданию меньших фрагментов функциональности, по сравнению с проектом в целом. Цель каждой итерации — получение работающей версии программной системы, включающей функциональность, определённую интегрированным содержанием всех предыдущих и текущей итерации. Результат финальной итерации содержит всю требуемую функциональность продукта. Таким образом, с завершением каждой итерации продукт получает приращение — инкремент — к его возможностям, которые, следовательно, развиваются эволюционно.
7

Стандартизация жизненного цикла приложения в России

Государственный стандарт подробно описывает жизненный цикл приложения в ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 «Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств». Этот стандарт принят Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии РФ и аналогичен международному стандарту ISO/IEC 12207:2008. Данный стандарт, устанавливает общую структуру процессов жизненного цикла программных средств, на которую можно ориентироваться в программной индустрии. Стандарт не предлагает конкретную модель жизненного цикла. Его положения являются общими для любых моделей жизненного цикла, методов и технологий создания ПО. Он описывает структуру процессов жизненного цикла, не конкретизируя, как реализовать или выполнить действия и задачи, включенные в эти процессы.

Процесс разработки – Rational Unified Process (RUP)

Различные варианты итерационного подхода реализованы в большинстве современных методологий разработки:

Rational Unified Process (RUP) (рациональный унифицированный процесс) — методология разработки программного обеспечения, которая поддерживается компанией Rational Software (IBM). В методологии даются рекомендации по всем этапам разработки: от моделирования бизнеса до тестирования и сдачи в эксплуатацию готовой программы. В качестве языка моделирования используется язык Unified Modelling Language (UML).
Полный жизненный цикл разработки продукта состоит из четырех фаз, каждая из которых включает в себя одну или несколько итераций.

  • Начальная стадия (Inception)
  • Определение масштабов проекта и объема необходимых ресурсов. Определяются основные требования, ограничения и ключевая функциональность продукта. Оцениваются риски. Планирование действий. При завершении начальной фазы оценивается достижение этапа жизненного цикла цели (англ. Lifecycle Objective Milestone), которое предполагает соглашение заинтересованных сторон о продолжении проекта.

  • Уточнение (Elaboration)
  • Документирование требований. Проектирование, реализация и тестирование исполняемой архитектуры. Уточнение сроков и стоимости. Снижение основных рисков. Успешное выполнение фазы разработки означает достижение этапа жизненного цикла архитектуры (англ. Lifecycle Architecture Milestone).

  • Построение (Construction)
  • В фазе «Построение» происходит реализация большей части функциональности продукта: дизайн приложения завершен, исходный код написан. Фаза Построение завершается первым внешним релизом системы и вехой начальной функциональной готовности (Initial Operational Capability).

  • Внедрение (Transition)
  • В фазе «Внедрение» создается финальная версия продукта и передается от разработчика к заказчику. Это включает в себя программу бета-тестирования, обучение пользователей, а также определение качества продукта. В случае, если качество не соответствует ожиданиям пользователей или критериям, установленным в фазе Начало, фаза Внедрение повторяется снова. Выполнение всех целей означает достижение вехи готового продукта (Product Release) и завершение полного цикла разработки.

RUP_process

Разговор с Бьерном Страуструпом


Онлайн-конференция разработчиков, использующих Embarcadero C++Builder. Беседу с Бьерном Страуструпом, легендарным создателем языка C++, провёл Дейвид Интерсимоне, вице-президент Embarcadero по связям с разработчиками. (Дублированный перевод).

Презентация к уроку

lesson-1(cpp)
ODP
PDF

Темы сообщений
  • Фонд свободного программного обеспечения (FSF)
  • Свободные лицензии ПО
  • FreeSoftware и Open Source
  • История развития языков программирования
  • История возникновения языка C. C и C++
  • История Linux
  • Критика C++
  • История UNIX
  • Спиральная модель жизненного цикла ПО
  • UML (англ. Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования)
  • Microsoft Solutions Framework
  • IDE для программирования на C/C++ в Windows
  • Компиляторы С/C++
  • Создание консольного приложения в Windows
Вопросы
  1. Почему каскадная модель разработки ПО не применяется в больших проектах?
  2. В чем заключается различие между каскадной и итерационной моделями разработки?
  3. Перечислите стадии разработки ПО в методологии Rational Unified Process (RUP)
Литература
  1. Возвращение к C++ (современный C++)
  2. https://ru.wikipedia.org/wiki/GNU_Compiler_Collection
  3. C++ для начинающих
  4. Bjarne Stroustrup’s homepage
  5. C++. Бархатный путь
  6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Стандартная_библиотека_языка_C++
  7. Жизненный цикл ПО (вики)
  8. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010. Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств
  9. Системная инженерия для «чайников»
  10. OpenUP – это просто
  11. Разработка программного обеспечения (вики)
  12. Стадии разработки программного обеспечения (вики)
  13. Каскадная модель (вики)
  14. Итеративная разработка
Print Friendly, PDF & Email

Comments are closed.