1 Metodologie di Programmazione = decomposizione basata su astrazioni

2 Di cosa ci occuperemo §Metodologie di Programmazione §testo di riferimento (fino al Cap. 10): l Barbara Liskov, Program Development in Java, Abstraction, Specification and Object-Oriented Design, Addison-Wesley 2001

3 Vari programmi possono risolvere lo stesso problema §Efficienti (Algoritmi) §Ben Strutturati: 1.Facili da capire e su cui ragionare (per esempio per convincersi della loro correttezza) 2.Facili da mantenere e da modificare (per esempio che ammettono modifiche locali e che siano estendibili) §Questi aspetti sono spesso in contrasto tra loro, e’ necessario un compromesso §Esistono delle tecniche da seguire per strutturare in modo efficace un programma?

4 Osservazione di partenza… § quando si devono sviluppare programmi abbastanza grandi e’ necessario decomporre in moduli l i moduli risolvono sotto-problemi piu’ semplici l i moduli che risolvono i sotto-problemi devono riuscire a cooperare nella soluzione del problema originale §moduli il piu’ possibile indipendenti §le interazioni tra i moduli che risolvono il problema devono essere chiare e facili da capire

5 Importanza dei “moduli” §persone diverse possono/devono essere coinvolte l si deve poter lavorare in modo indipendente (ma coerente) nello sviluppo dei diversi moduli l deve essere possibile eseguire “facilmente” (da parte di persone diverse da quelle coinvolte nello sviluppo) modifiche e aggiornamenti (manutenzione) a livello dei singoli moduli, senza influenzare il comportamento degli altri

6 Servono meccanismi di Astrazione §noi studieremo alcuni meccanismi di astrazione legati alla programmazione, quelli presenti nei linguaggi ad alto livello ( in particolare Java) §come utilizzare i meccanismi di astrazione per sviluppare programmi di buona qualita’ (in base alle caratteristiche dette in precedenza)

7 §Presenteremo un insieme di tecniche basate su vari tipi di astrazione l alcune supportate da Java in modo più o meno diretto l la più importante non è supportata da Java l’astrazione attraverso la specifica invece di (o in aggiunta a) codice Java –specifiche informali (semantica intesa dei programmi)

8 Il più comune tipo di astrazione §l’astrazione procedurale l presente in tutti i linguaggi di programmazione §la separazione tra “definizione” e “chiamata” rende disponibili nel linguaggio i due meccanismi fondamentali di astrazione l l’astrazione attraverso parametrizzazione l l’astrazione attraverso specifica

9 Astrazione via parametrizzazione §l’introduzione dei parametri permette di descrivere un insieme (anche infinito) di computazioni diverse con un singolo programma che le astrae tutte x * x + y * y descrive una computazione x,y:int.(x * x + y * y) l descrive tutte le computazioni che si possono ottenere chiamando la procedura, cioè applicando la funzione ad una opportuna n-upla di valori x,y:int.(x * x + y * y)(w,z) ha la stessa semantica dell’espressione w * w + z * z

10 Astrazione via specifica §astrarre dalla specifica computazione descritta nel corpo della procedura, associando ad ogni procedura una specifica l semantica intesa della procedura (cosa fa e non come la fa) §la specifica deve contenere tutte le informazioni necessarie a chi usa la procedura, e’ di fatto l’interfaccia con l’esterno §chi utilizza la procedura vede cosa fa (la specifica) e non come lo fa (l’implementazione)

11 Vantaggi §Se la specifica e l’implementazione sono progettati in modo opportuno, ovvero sono chiaramente separate e l’implementazione e’ invisibile a chi usa la procedura §si rende la procedura indipendente dai moduli che la usano 1.l’implementazione per esempio puo’ essere cambiata, estesa

12 Astrazione via specifica §non è di solito supportata dal linguaggio di programmazione l se non in parte (vedi specifiche di tipo) §si realizza con specifiche semi-formali l sintatticamente, commenti l tipo quelli che abbiamo usato a LIP

13 Un esempio public static int search (int[] a, int x) // EFFECTS: se x occorre in a,ritorna un // indice in cui occorre, altrimenti -1 {if{ if (a==null) return -1; for (int i=0; i < a.length; i++) {if (a[i]==x return i;} return -1;} postcondizione (asserzione effects) l tutto ciò che possiamo assumere valere quando la chiamata di procedura termina

14 Il punto di vista di chi usa la procedura §gli utenti della procedura vedono “solo” la specifica §gli utenti della procedura non possono osservare le computazioni descritte dal corpo e dedurre da questo proprietà diverse da quelle specificate dalle asserzioni l astraendo dal corpo (implementazione), si “dimentica” informazione evidentemente considerata non rilevante l Per esempio che ritorna il primo indice in cui x occorre public static int search (int[] a, int x) // EFFECTS: se x occorre in a,ritorna un // indice in cui occorre, altrimenti -1

15 Un’ altra implementazione public static int search (int[] a, int x) // EFFECTS: se x occorre in a,ritorna un // indice in cui occorre, altrimenti -1 {if{ if (a==null) return -1; for (int i=a.length-1; i <= 0; i--) {if (a[i]==x return i;} return -1;} §Dal punto di vista dell’utente non c’e’ differenza tra le due implementazioni (vede solo la specifica che e’ la stessa) l entrambe soddisfano la stessa specifica, anche se possono dare risultati diversi

16 Cosa vedremo: §come utilizzare l’astrazione tramite specifica in modo corretto (separazione tra specifica ed implementazione) §relazione tra specifica ed implementazione: l’implementazione deve soddisfare la specifica (di fatto una dimostrazione di correttezza) §vedremo come utilizzare la specifica per ogni meccanismo di astrazione supportato da Java §Daremo per ogni meccanismo la relativa sequenza di operazioni di: specifica, implementazione e dimostrazione

17 Tipi di astrazione l astrazione procedurale si aggiungono nuove operazioni a quelle della macchina astratta del linguaggio di programmazione l astrazione di dati si aggiungono nuovi tipi di dato a quelli della macchina astratta del linguaggio di programmazione l iterazione astratta permette di iterare su elementi di una collezione, senza sapere come questi vengono ottenuti l gerarchie di tipo permette di astrarre da specifici tipi di dato a famiglie di tipi correlati