Фредерик Брукс - Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы
отсутствует. Чтобы написать полезное текстовое описание, взгляните издалека, а затем медленно приближайтесь:
1. Назначение. Что является главной функцией программы и причиной ее написания?
2. Среда. На каких машинах, аппаратных конфигурациях и конфигурациях операционной системы будет она работать?
3. Область определения и область значений. Каковы допустимые значения входных данных? Какие правильные значения выходных результатов могут появиться?
4. Реализованные функции и использованные алгоритмы. Что конкретно может делать программа?
5. Форматы ввода-вывода, точные и полные.
6. Инструкция по работе, в том числе описание вывода на консоль и устройство вывода при нормальном и аварийном завершении.
7. Опции. Какой выбор предоставляется пользователю в отношении функций? Каким образом нужно его задавать?
8. Время работы. Сколько времени занимает решение задачи заданного размера на заданной конфигурации?
9. Точность и проверка. Какова ожидаемая точность результатов? Какие имеются средства проверки точности?
Часто все эти данные можно изложить на трех или четырех страницах. При этом нужно уделить особое внимание полноте и точности. Большую часть этого документа нужно вчерне написать до разработки программы, поскольку в нем воплощены основные плановые решения.
Чтобы доверять программе. Описание того, как использовать программу, нужно дополнить описанием того, как убедиться в ее работоспособности. Это означает наличие контрольных примеров.
Каждый экземпляр поставляемой программы должен содержать несколько небольших контрольных примеров, которые можно постоянно использовать, чтобы уверить пользователя в том, что он может доверять программе, и она правильно загружена в машину.
Кроме того, нужны более тщательные тесты, которые обычно выполняются только после модификации программы. Они относятся к трем участкам области входных данных:
1. Основные параметры, проверяющие главные функции программы на обычно встречаемых данных.
2. Примеры на грани допустимого, проверяющие границы области входных данных и убеждающие, что работают наибольшие значения, наименьшие значения и все допустимые исключения.
3. Примеры за границей допустимого, проверяющие границы с обратной стороны и убеждающие, что недопустимые значения вызывают правильные диагностические сообщения.
Чтобы модифицировать программу. Для адаптации или исправления программы требуется значительно больше данных. Разумеется, требуются все детали, а они содержатся в хорошо прокомментированном листинге. У пользователя, модифицирующего программу или редко ее использующего, возникает острая необходимость в ясном отчетливом обзоре, на этот раз внутренней структуры. В такой обзор входят:
1. Блок-схема или граф подпрограммной организации. Подробнее об этом см. ниже.
2. Полные описания используемых алгоритмов или ссылки на такие описания в литературе.
3. Разъяснение структуры всех используемых файлов.
4. Обзор организации прохождения данных — последовательности, в которой данные или программы загружаются с ленты или диска и описание того, что делается на каждом ходе.
5. Обсуждение модификаций, предполагаемых исходным проектом, сущность и расположение добавочных блоков и выходов и дискурсивное обсуждение мыслей автора программы относительно изменений, которые могут оказаться желательными, и как их можно провести. Полезно также изложить его замечания о скрытых ловушках.
Бич блок-схем
Блок-схема чаще всего является лишней частью программной документации. Для многих программ блок-схемы вообще не нужны. Редкие программы требуют блок-схемы более чем на одну страничку.
Блок-схемы показывают структуру принятия программой решений, что является лишь одной стороной структуры программы. Когда блок-схема размещается на одной странице, структура решений выглядит довольно элегантно, но наглядность сразу утрачивается, когда есть несколько страниц, связанных пронумерованными входами и выходами.
Одностраничная блок-схема для значительной по размеру программы становится, в сущности, диаграммой структуры программы и этапов или шагов. В этом качестве она очень удобна. Рисунок 15.1 показывает такой граф подпрограммной структуры.
Рис. 15.1 Граф структуры программы (пример W. V. Wright)
Конечно, такой структурный граф не требует особых усилий по соблюдению стандартов ANSI для блок-схем. Все эти правила относительно вида прямоугольников, соединительных линий, нумерации и т.п. нужны только для понимания подробных блок-схем.
Подробная пошаговая блок-схема является досадным анахронизмом, пригодным только для новичков в алгоритмическом мышлении. Введенные Голдштайном и фон Нейманом [1] прямоугольники вместе со своим содержимым служили языком высокого уровня, объединяя непостижимые операторы машинного языка в осмысленные
группы. Как давно понял Иверсон, [2] в систематическом языке высокого уровня группировка уже проведена, и каждый прямоугольник содержит оператор (рис. 15.2). Поэтому сами прямоугольники являются утомительным и отнимающим место упражнением в черчении и вполне могут быть удалены. Тогда остаются только стрелки. Стрелки, связывающие один оператор с другим, расположенным в следующей строке, излишни, и их можно удалить. Тогда остаются только GO TO, и если придерживаться хорошей практики программирования и использовать блочные структуры для минимизации числа GO TO, таких стрелок окажется немного, но они очень способствуют пониманию. Вполне можно нарисовать их на листинге и вовсе избавиться от блок-схемы.
В действительности о блок-схемах больше говорят, чем пользуются ими. Я никогда не видел опытного программиста, который в повседневной деятельности рисовал бы подробные блок-схемы, прежде чем начать писать программу. Там, где блок-схемы требуются правилами организации, они почти всегда создаются задним числом. Многие гордятся использованием специальных программ для генерации этого «незаменимого инструмента разработки» на основе уже законченной программы. Думаю, что этот всеобщий опыт не является постыдным и предосудительным отходом от хорошей практики программирования, признаваться в котором можно лишь с нервным смешком. Напротив, это результат здравого рассуждения, дающий нам урок относительно полезности блок-схем.
Апостол Петр сказал о новообращенных язычниках и законе Моисея: «Что же вы желаете возложить на выи учеников иго, которого не могли понести ни отцы наши, ни мы?» (Деяния апостолов 15:10). То же сказал бы я о программистах-новичках и устаревшей практике блок-схем.
Самодокументирующиеся программы
Один из основных принципов обработки данных учит, что безрассудно стараться поддерживать синхронность независимых файлов. Значительно лучше собрать их в один файл, в котором каждая запись содержит все данные их обоих файлов, относящиеся к данному ключу.
Тем не менее наша практика документирования программ противоречит собственным теориям. Обычно мы пытаемся поддерживать программу в виде, пригодном для ввода в машину, а независимый комплект документации, состоящей из текста и блок-схем, — в виде, пригодном для чтения человеком.
Результаты этого подтверждают мысль о неразумности поддержки независимых файлов. Программная документация получается удивительно плохой, а ее сопровождение — и того хуже. Вносимые в программу изменения не получают быстрого, точного и обязательного отражения в документе.
Я полагаю, что правильным решением должно быть слияние файлов: включение документации в исходный текст программы. Это одновременно и сильный побудительный мотив к должному сопровождению, и гарантия того, что документация всегда будет под рукой у пользователя. Такие программы называют самодокументирующимися.
Очевидно, при этом неудобно, хотя и возможно, включать блок-схемы, если в этом есть необходимость. Но, приняв во внимание анахронизм блок-схем и использование преимущественно языков высокого уровня, становится возможным объединить программу с документацией.
Использование исходного кода программы в качестве носителя документации влечет некоторые ограничения. С другой стороны, непосредственный доступ читателя документации к каждой строке программы открывает возможность для новых технологий. Пришло время разработать радикально новые подходы и методы составления программной документации.
В качестве важнейшей цели мы должны попытаться предельно уменьшить груз документации — груз, с которым ни мы, ни наши предшественники толком не справились.
Подход. Первое предложение состоит в том, чтобы разделы программы, обязанные присутствовать в ней согласно требованиям языка программирования, содержали как можно больше документации. Соответственно, метки, операторы объявления и символические имена включают в задачу передать читателю как можно больше смысла.
