Osnova předmětu IB053
Část A: Efektivita práce při tvorbě programu
1. Snížení chybovosti při tvorbě programu
2. Snížení doby potřebné k odstraňování chyb
3. Využití dříve napsaných částí programu
4. Nezávislost programu na pozdějších úpravách
5. Přenositelnost do jiných prostředí
Část B: Efektivita programu
6. Mechanismus přístupu k datům
7. Implementace programových struktur
8. Rozdíl v interpretovaných a překládaných jazycích
Historie předmětu IB053
Autor předmětu se od roku 1990 komerčně zabývá tvorbou software a z této praxe čerpá většinu
zkušeností použitých v předmětu Metody efektivního programování. Protože původně na fakultě
informatiky vyučoval programování v jazycích C/C++, využívá též zkušeností získaných na
cvičeních k tomuto předmětu, protože zápočtové programy některých studentů jsou bohatou
studnicí příkladů, jak by se nemělo programovat. Výuka C/C++ tedy byla postupně obohacována o
doporučení či metody jak (ne)programovat. Po několika letech autor přestal zcela vyučovat
programování konkrétního jazyka a začal učit předmět Metody efektivního programování. Obsah
tohoto předmětu se také postupně vyvíjí s novými zkušenostmi z praxe, ale též od studentů, kteří se
na přednáškách zapojují do diskusí a vnášejí tak na problematiku nový pohled.
Cvičení
• Srovnání efektivity C++ Win/Linux, Java, C#, PHP na shodném HW (dvě úlohy: výpočet
nad daty v paměti, zpracování textového souboru)
• Vytvoření týmového díla (C++ Win/Linux, Java) – každý tým bude mít jednoho
koordinátora (rozděluje práci, organizuje týmové porady, analýzu), účast v týmu =
podmínka zápočtu
Organizační pokyny
– rezervovány jsou 3 hodiny namísto dvou, ale počet hodin za semestr je vždy počet týdnů
semestru krát dvě a tedy výuka v některých týdnech se neuskuteční
– rozdělení přednášek a cvičení určuje vyučující průběžně
Část A: Efektivita práce při tvorbě programu
K čemu efektivita: Čas = peníze
1. Snížení chybovosti při tvorbě programu
○ Důkladná analýza (shora dolů)
■ funkční (rozdělení programu na moduly, moduly na třídy + interface, třídy na
metody)
■ datová (objekty, DB-tabulky)
○ Dostatek času (podvědomí pracuje za nás)
○ Práce v týmu (Brainstorming)
○ Programování (zdola nahoru nebo spíše odprostřed dolů a pak odprostřed nahoru →
aby se dalo co nejdříve ladit)
○ Dobrá znalost programovacího jazyka (chyby z neznalosti jazyka se špatně hledají)
○ Dobrá znalost vývojového prostředí a využívání jeho možností (refaktoring –
přejmenování, přesunutí)
○ Soustředěnost při práci (kolegové v kanceláři, hudba, TV, maily, prohlížení webu)
2. Snížení doby potřebné k odstraňování chyb (ladění)
(Analýza cizího programu, analýza vlastního programu s časovým odstupem)
(Člověk by neměl psát programy tak, aby se stal obětí své vlastní lenosti!)
○ Čitelný zápis programu bez „hutných“ pasáží s mnoha vedlejšími efekty
for (int i = 0; suma(pocet = index++) < max; new_line(i++) ) {…}
○ Výpočty prováděné překladačem
2 * 3.14 6.28
#define POCET_ZNAKU_ADRESY (40 + 30 + 5)
#define POCET_ZNAKU_ADRESY 75
○ Symbolické konstanty (správná interpretace, hromadná změna; nevyužívat k jiným
účelům)
jmeno[POCET_ZNAKU_JMENA + 1];
prijmeni[POCET_ZNAKU_JMENA + 1]; - použití k nesprávnému účelu
jmeno[POCET_ZNAKU + 1]; - nejednoznačná konstanta
○ Parametry procedur, proměnné (výstižné, stručné, jednoznačné, pravdivé názvy, používat
pouze k jednomu účelu)
promennaObsahujiciPocetPrvku pocetPrvku pocet poc p
p q r x y i j k – za určitých okolností lze
příklady použití velkých a malých písmen: proměnná; Metoda();
PublicMetoda(); privateMetoda(); KONSTANTA
víceslovnáProměnná x víceslovná_proměnná
iPocet, fVelikost, sJméno
○ Globální proměnné (nepřehlednost)
○ Komentáře (stručné, jasné, pravdivé, neplýtvat, nekomentovat jasné věci (i++; apod.)),
a = findMax(array); // najdeme největší prvek
a = findMax(array); // tady v tomto místě musíme najít
// prvek, který je v tom poli největší
a = findMax(array); // největší
a = findMax(array); // vytiskneme největší prvek
i++; // i zvýšíme o 1
i++; // jak by zněl smysluplný komentář?
jak se dostane do programu nepravdivý komentář ?
co komentovat:
■ obtížné pasáže
■ jednotlivé bloky kódu provádějící ucelenou činnost
■ interface (hlavičky metod, rozhraní tříd, modulu)
○ Odstraňovat příčiny chyb, nikoli eliminovat jejich důsledky
○ Použití Exceptions → zpřehlednění kódu
○ Styl zápisu (jednotný – graficky, odlišení proměnných, metod, konstant)
grafický styl bloku (odsazování):
záhlaví {
}
záhlaví
{
}
záhlaví
{
}
záhlaví { }
Mezery (každá neobvyklost musí mít své opodstatnění):
for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++ ) třída.metoda ( x );
Přechody na nový řádek
příkaz 1;
příkaz 2;
příkaz 3;
příkaz 1; příkaz 2;
příkaz 3;
3. Využití dříve napsaných částí programů
○ vhodné rozčlenění programu (třídy/moduly aplikačně nezávislé, částečně závislé,
závislé)
○ při psaní jakéhokoli programu je potřeba neustále myslet na to, jestli se právě psaný kód
nebude ještě někdy hodit a tomu přizpůsobit způsob psaní
○ obecný algoritmus vždy vyčlenit z méně obecného (aplikačně závislého kódu) – zejména
u často používané funkčnosti lišící se jen např. zpracovávanými daty (nejhorší je hotový
zdrojový kód okopírovat a mírně upravit)
○ neslučovat do třídy/modulu nesouvisející funkčnost
○ OOP: používat abstraktní metody, interface
○ tvořit knihovny (zdokumentované)
○ využití částí programů napsaných cizími osobami (získané z internetu, např.
www.sourceforge.net)
○ zdrojové texty nekopírovat do jiných projektů, ale sdílet v rámci možností, které dává
použitý jazyk a vývojové prostředí
○ při úpravách kódu, který je sdílen mezi více projekty, dodržovat zpětnou kompatibilitu
4. Nezávislost programu na pozdějších úpravách
○ symbolické konstanty
(parametrizace programu)
○ dobře rozdělený program do modulů a funkcí nebo tříd
(změna v jedné části programu se nesmí projevit jako vedlejší efekt v úplně jiné části
programu)
○ prozíravost; odhad, co se reálně může změnit
(nedůvěra je vysoce pozitivní vlastnost tvůrce software)
5. Přenositelnost programu do jiných prostředí
○ orientace na standardní prvky jazyka
(v Javě je to jedno – pozor pouze na verze Javy, v jiných jazycích existuje spousta
kompilátorů, které více nebo méně dodržují standardy, v C++ např. pozor na Templates
– nejsou všude)
○ použití pouze standardních knihoven, tříd a funkcí
(v Javě je to – až na verze Javy - jedno)
○ vyčlenit platformově (co to je? → Windows/Linux, KDE/GNOME atd.) nebo jinak
závislé části
(podmíněný překlad (co to je?, v Javě není – řeší se pomocí interface a tříd
implementující daný interface, tyto třídy se případně umístí do různých jar-souborů) –
konstanty pro podmíněný překlad v jednom souboru nebo případně v projektu – závisí
na vývojovém prostředí, moduly ve více verzích, rozdělené dialogy: návrhový vzor Data,
View, Controller)
Server Klient
View (layout) platformově závislá část
---------------------------------------------------------------------
Data Controller (chování – reakce na události) platformově nezáv. část
○ znalost implementačních detailů
(soubor s binárními daty – implementace reálných čísel nemusí být vždy stejná)
○ spolupráce mezi částmi programů napsaných v různých prostředích/jazycích – další
implementační detaily
Programm – DLL (pozdní vazba – řeší OS)
Modul – Modul (volání – řeší kompilátor)
■ pořadí parametrů
■ implementace datových typů (reálná čísla)
■ umístění prvků ve struktuře
○ používat konstrukce nezávislé na implementačních detailech nebo případně závislé
konstrukce předdefinovat na jednom místě (zač. modulu, hlavičkový soubor)
(počet bitů v int, short, long apod.)
~7
6. Další doporučení
○ Pořádek ve zdrojovém textu i po dokončení → využitím refaktoringu (pokud vývojové
prostředí umožňuje) přejmenovat proměnné, metody i třídy, přesunout metody mezi
třídami nebo dokonce moduly nebo projekty
○ Ve zdrojovém textu využívat prostředky k tomu, k čemu jsou určeny
např. For-cyklus: for ( inicializace proměnné cyklu ; podmínka pro další iteraci ;
přechod na další iteraci )
for (int i = 0; i < počet; i++)
for (String str = inputString; !str.isEmpty(); str =
str.substring(pozice)) ← (toto je ještě na hranici únosnoti)
for (File f = new File(name); osoba.getPlat() > 20000.0;
osoba.hledej(hledOsoba))
○ Využití enumerace v cyklu (pokud jí jazyk disponuje – Java od 1.6, C# nebo např. PHP
for (int i = 0; i < seznamOsob.size(); i++)
{ Osoba osoba = seznamOsob.get(i); … }
for (Osoba osoba : seznamOsob) { … }
○ Každá větev ve switch (Java, C/C++, C#, PHP aj.) má mít svůj break pokud nemá,
je potřeba okomentovat
switch (druh) {
case POCITAC:
…
break;
case NOTEBOOK: (zde nebude komentář, protože to není samostatná větev)
case NETBOOK:
…
break;
case TABLET:
…
// dále stejně jako u smartphone: (okomentováno nepoužití break)
case SMARTPHONE:
…
break;
case MOBIL:
…
} (poslední větev break nepotřebuje, ale měl by se uvést! Proč?)
○ Parametrizace programu pomocí konstant v projektu – případně s využitím
podmíněného překladu, pokud jsou požadovány i odchylky ve funkčnosti (ideálně
pokud vývojové prostředí umožňuje definovat více konfigurací projektu) – použije se v
případě, že je potřeba udržovat více verzí jednoho programu (projektu) např. pro více
zákazníků, kteří mají specifické požadavky (nejhorší alternativou je okopírovat všechny
zdrojové texty do jiného adresáře a tam upravit)
○ Umět negovat podmínku (!a && !b → a || b a nikoli a && b)
Goto?
(existuje, ale používat v opodstatněných případech)
(každý program s lib. množstvím goto lze přepsat, tak aby neobsahoval jediné)