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Aula 3. Modularização: funções e procedimentos. Modularizar. Arte de identificar claramente que módulos devem existir num sistema. Sistema Modular. Sistema Integrado. Vantagens da modularização. Facilita detecção de erros: Simples identificar módulo responsável
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Aula 3 Modularização: funções e procedimentos
Modularizar • Arte de identificar claramente que módulos devem existir num sistema Sistema Modular Sistema Integrado
Vantagens da modularização • Facilita detecção de erros: • Simples identificar módulo responsável • Reduz tempo gasto na identificação • Permite testar módulos individualmente: • Reduz complexidade do teste • Permite testar antes de completado o sistema • Permite fazer manutenção do sistema módulo a módulo: • Reduz probabilidade de haver consequências imprevistas • Permite desenvolvimento independente dos módulos: • Simplifica trabalho em equipa • Permite reutilização dos módulos desenvolvidos
Boa modularização • Módulos têm função única e bem definida • Módulos são coesos • Componentes internos com fortes ligações entre si • Existem poucas ligações entre os componentes internos? Talvez se deva dividir o módulo… • Ligações entre módulos mínimas: • Existem muitas ligações entre os módulos? Talvez devam formar um único módulo…
Abstracção In this connection it might be worthwhile to point out that the purpose of abstraction is not to be vague, but to create a new semantic level in which one can be absolutely precise. Edsger W. Dijkstra, “The Humble Programmer”, Communications of the ACM, 15(10), 1972.
Abstracção • Utilização de sistema olhando apenas para o seu funcionamento externo • Limita quantidade de informação com que lidar • Maior produtividade • Menor taxa de erros
Encapsulamento • Única parte visível é a interface • Mecanismo interno dos módulos encerrado numa cápsula (caixa preta) • Protege consumidor dos seus erros • Facilita abstracção
Papeis do programador • Programador assume papeis distintos: • Produtor • Desenvolve mecanismo do módulo • Preocupa-se com: • o que faz • como se usa • como funciona • Consumidor • Integra cada módulo em sistema complexo • Preocupa-se com: • o que faz • como se usa • como funciona
Contrato • Entre produtor e consumidor • Indica como se usa • Produtor garante resultados… • …se consumidor respeitar condições de utilização
Módulos em C++ • Rotinas • FunçõesConjunto de instruções, com interface bem definida, que efectua um dado cálculo • ProcedimentosConjunto de instruções, com interface bem definida, que faz qualquer coisa
Abordagem descendente(top down) • Análise global do problema • Identificação de sub-problemas • Resolução independentemente de cadasub-problema usando a mesma abordagem • Problemas e sub-problemas correspondem a rotinas • Vantagens • Diminuição da informação a processar pelo programador em cada instante • Redução da complexidade dos problemas até à trivialidade
Problema • Escrever programa para somar duas fracções positivas fornecidas pelo utilizador e mostrar resultado no ecrã na forma de uma fracção irredutível 6/9 + 7/3 = 3/1
Sub-problemas • Ler fracções • Calcular fracção soma reduzida • Escrever resultado
Em C++ #include <iostream> using namespace std; int main() { // Ler fracções: ... // Calcular fracção soma reduzida: ... // Escrever resultado: ... }
Ler fracções // Ler fracções: cout << "Introduza duas fracções (numerador denominador): "; int n1, d1, n2, d2; cin >> n1 >> d1 >> n2 >> d2;
Escrever resultado // Escrever resultado: cout << "A soma de "; escreveFracção(n1, d1); cout << " com "; escreveFracção(n2, d2); cout << " é "; escreveFracção(?, ?); cout << '.' << endl;
Calcular fracção soma reduzida // Calcular fracção soma reduzida int n; int d;
Calcular fracção soma reduzida // Calcular fracção soma reduzida int n = d2 * n1 + d1 * n2; int d = d1 * d2;
Calcular fracção soma reduzida // Calcular fracção soma reduzida int n = d2 * n1 + d1 * n2; int d = d1 * d2; int k = mdc(n, d); n /= k; d /= k;
Ler fracções // Ler fracções: cout << "Introduza duas fracções (numerador denominador): "; int n1, d1, n2, d2; cin >> n1 >> d1 >> n2 >> d2; int k = mdc(n1, d1); n1 /= k; d1 /= k; int k = mdc(n2, d2); n2 /= k; d2 /= k;
Ler fracções // Ler fracções: cout << "Introduza duas fracções (numerador denominador): "; int n1, d1, n2, d2; cin >> n1 >> d1 >> n2 >> d2; int k = mdc(n1, d1); n1 /= k; d1 /= k; int k = mdc(n2, d2); n2 /= k; d2 /= k;
Calcular fracção soma reduzida // Calcular fracção soma reduzida int n = d2 * n1 + d1 * n2; int d = d1 * d2; int k = mdc(n, d); n /= k; d /= k;
int m; // Inicializadas int n; // automagicamente! int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; m : int n : int k : int Máximo divisor comum (I)
int const m; // Inicializadas int const n; // automagicamente! int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; m : int{frozen} n : int{frozen} k : int Máximo divisor comum (II)
{ int const m; // Inicializadas int const n; // automagicamente! int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; } Máximo divisor comum (III) Encapsular código numa caixa
mdc { int const m; // Inicializadas int const n; // automagicamente! int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; } Máximo divisor comum (IV) Nome do módulo
mdc(int const m, int const n) { int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; } Máximo divisor comum (V) Parâmetros: variáveis ou constantes especiais de entrada
mdc(int const m, int const n) { int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; return r; } Máximo divisor comum (VI) Retorno e devolução: regressa ao ponto onde foi invocada e devolve valor guardado em r
int mdc(int const m, int const n) { int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; return r; } Máximo divisor comum (VII) Devolução de valor com tipo int
Máximo divisor comum (VIII) Documentação: o que faz /** Devolve o máximo divisor comum dos inteiros positivos passados como argumento. @pre 0 < m e 0 < n. @post o valor r devolvido é o mdc de m e n. */ int mdc(int const m, int const n) { int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; return r; } Cabeçalho: como se usa Corpo: como funciona
Máximo divisor comum (IX) /** Devolve o máximo divisor comum dos inteiros positivos passados como argumento. @pre 0 < m e 0 < n. @post o valor r devolvido é o mdc de m e n. */ int mdc(int const m, int const n) { assert(0 < m); assert(0 < n); int r; if(m < n) r = m; else r = n; while(m % r != 0 or n % r != 0) --r; assert(0 < r); assert(m % r == 0); assert(n % r == 0); return r; } Instruções de asserção (afirmação)
Escreve fracção /** Escreve no ecrã uma fracção, no formato usual, que lhe é passada na forma de dois argumentos inteiros positivos. @pre nenhuma. @post o ecrã contém n/d em que n e d são os valores de n e d em base decimal. */ void escreveFracção(int const n, int const d) { } Um procedimento não devolve nada: faz qualquer coisa
Escreve fracção /** Escreve no ecrã uma fracção, no formato usual, que lhe é passada na forma de dois argumentos inteiros positivos. @pre nenhuma. @post o ecrã contém n/d em que n e d são os valores de n e d em base decimal. */ void escreveFracção(int const n, int const d) { cout << n << ‘/’ << d; }
Somador de fracções #include <iostream> using namespace std; /** … */ int mdc(int const m, int const n) { ... } /** … */ void escreveFracção(int const n, int const d) { ... } int main() { ... }
Aula 3: Sumário • Modularização, abstracção e encapsulamento. • Rotinas como unidades atómicas de modularização. • Abordagem descendente. • Sintaxe da definição de rotinas: cabeçalho vs. corpo. • Interface e implementação. • Contratos: pré-condições e condições objectivo. • Instruções de asserção e programação por contrato. • Parâmetros e argumentos. • Instrução return. Retorno e devolução. • Procedimentos: não há devolução (tipo de devolução void). • Invocação de rotinas.
