Príloha A: Tvorba projektov

Transcription

1 Príloha A: Tvorba projektov Prešli sme výukou jazyka C až do konca. Aj keď sme jazyk zvládli, stále nám chýba niečo, čo však nie je priamou súčasťou jazyka. Schopnosť vytvárať a spravovať rozsiahlejšie projekty. V čom je vlastne problém? C už poznáme. Celý projekt teda môžeme napísať do jedného súboru. A je to. Áno, tento prístup je iste možný. Najskôr však len teoreticky. Predstavme si program dlhý desať, dvadsať, alebo sto tisíc riadkov. Naša orientácia v tak dlhom zdrojovom texte by bola veľmi neľahká. Naviac je málo pravdepodobné, aby tak dlhý kód vytváral jediný človek. Pokiaľ ich bude viac, vznikol by problém so zdieľaním takého súboru. Teraz vezmime do úvahy aj špecializáciu. Nielen programátorov, ale aj zdrojového kódu. Podobné úvahy by sme mohli ďalej rozvíjať. Našťastie nezačíname na zelenej lúke. Programy v C písali zástupy programátorov pred nami. Teoretici posúvali hranicu poznania. V C môžeme úspešne pracovať modulárnym spôsobom. Projekt rozdelíme vhodným spôsobom na menšie časti. Inšpiráciou nám môžu byť hlavičkové súbory. Ak máme projekt rozdelený, musíme byť schopný definovať závislosti jednotlivých jeho častí. Čo sa stane, keď opravíme v jednom zo súborov hlavičku funkcie. Musíme znovu preložiť celý projekt, alebo stačí preložiť len jeho časť. Povšimnime si, akú výhodu nám rozdelenie projektu môže priniesť. Nemusíme vždy prekladať všetky časti projektu. Stačí preložiť len tie zmenené, ďalej potom len súbory, ktoré zmena ovplyvní. Pre uľahčenie správy projektov sa používa program make. Program je riadený textovým súborom, definujúcim vzájomné závislosti súborov projektu, konfiguráciu prekladača, informácie o adresároch. Je zrejmé, že možnosti jazyka, popisujúceho zmienené závislosti musí byť pomerne značné. Myšlienka sama celkom zapadá do konštrukcie Unixu (v ňom C vzniklo). Nepísať jeden rozsiahly komplexný program, ale viac malých. make proste číta riadiace informácie a podľa stavu, v ktorom sa práve nachádza, vyvoláva pre vykonanie potrebných akcií odpovedajúce programy. Informácie im predáva ako argumenty. Výhodou je značná pružnosť. A rovnako istá nezávislosť na použitom prekladači. Teoreticky aj na operačnom systéme. Projekt umožňuje nezávislý preklad svojich častí. Nakoniec tieto preložené časti spojíme vo výsledný spustiteľný tvar programu. Háčik je v tom, že časti síce môžeme prekladať nezávisle, avšak musíme byť schopný predávať z nich informácie, potrebné pri preklade v častiach iných. Definujme napríklad.... Ale radšej opusťme teoretické úvahy. Veď metodológiu návrhu a analýzu je venované mnoho rozsiahlych publikácií. Nebudeme sa snažiť ich obsah zhrnúť v časti malého dodatku. Ukážme si radšej základné myšlienky na príklade. Projekt: Našou úlohou je umožniť prevod vnútorného tvaru informácii (vymenované hodnoty) na vonkajšie (reťazce). Ďalej je našou úlohou odladiť niektoré matematické funkcie a umiestniť ich oddelene. Tým umožníme ich nezávislé použitie.

2 Po všeobecnom zadaní poznamenajme, že v praxi pochopiteľne vieme, čo sa od nás očakáva. Zvoľme si preto konkrétne funkcie. 1. Prevod vymenovaného typu, určujúceho deň v týždni na reťazec. Povedzme, že si ukážeme viacjazyčný variant. 2. Pre celočíselný argument funkcie pre výpočet faktoriálu a hodnoty členov Fibonacciho postupnosti. Náš projekt je evidentne rýdzo výukový. Je na prvý pohľad zrejmé rozdelenie funkcií do súborov. Funkciu, súvisiacu s prvým bodom, umiestnime do jedného súboru, funkcia pokrývajúca bod druhý do druhého súboru. Tretí súbor bude obsahovať funkciu main(). Z neho budeme celý program riadiť. Pretože ANSI C vyžaduje deklarácie pre všetky použité funkcie, vytvoríme k prvému aj druhému súboru deklarácie tých funkcií, ktoré budeme chcieť používať vo vnútri týchto súborov. Schéma nášho projektu vidíme na obrázku. Na obrázku vidíme tri základné súbory funkcie.c, prj_demo.c a kalendar.c a hlavičkové súbory kalendar.h a funkcie.h. Tie deklarujú nielen funkcie, ale v prípade kalendar.h definujú aj nové dátové typy (viď výpis zdrojového textu ďalej). Preto ich začleňujeme ako do prj_demo.c, ale aj do "ich" zdrojových súborov. V zdrojových súboroch sú len definície funkcií. Prípadne definície tých objektov (typov, premenných, funkcií,... ), ktoré nechceme dať vnútorne k dispozícii. Do prj_demo.c musíme ešte pripojiť stdio.h, lebo obsahuje aj vstupné a výstupné operácie. Obrázok obsahuje omnoho viac informácií, než sme doposiaľ popísali. Vodorovná prerušovaná čiara oddeľuje textové informácie, ktoré do projektu vstupujú, od ich prekladu. Každý zo zdrojových textov *.c môže byť samostatne preložený. Postačujú mu informácie z hlavičkových súborov (viď obrázok). Ich prekladom sú *.obj súbory. Spojením *.obj súborov a pripojením kódu zo štandardných knižníc (v obrázku sú označené symbolicky), vytvoríme spustiteľný tvar programu. Jeho začiatok (vstupný bod) je

3 jednoznačne určený. Funkcia main() musí byť v celom projekte práve jediná. Vo fáze spojovania sa môžu odhaliť chyby pri návrhu projektu. Pokiaľ napríklad definujeme funkciu alebo deklarujeme premennú na viacerých miestach. To je častá chyba začiatočníkov - definujú funkciu v hlavičkovom súbore. Vďaka jeho začleneniu do viacerých modulov získajú nechcene viac definícií tej istej funkcie. Ako sa potom má zachovať spojovací program, keď narazí na ten istý identifikátor vo viacerých moduloch? Jednoznačne, oznámi chybu a ukončí svoju činnosť. Všetky moduly sú si z tohto pohľadu rovnocenné. Vysvetlili sme si závislosti v ukážkovom projekte. Pozrime sa teraz na (mierne skrátenú) ukážku make súboru, vytvoreného pre tento projekt. Jeho tvorba prebehla automaticky programom prj2mak z balíku podporných programov BC31..AUTODEPEND.PATH.obj = C:\BIN # *Translator Definitions* CC = bcc +PRJ_DEMO.CFG TASM = TASM TLIB = tlib TLINK = tlink LIBPATH = C:\BC\LIB INCLUDEPATH = C:\BC\INCLUDE # *Implicit Rules*.c.obj: $(CC) -c $< }.cpp.obj: $(CC) -c $< } # *List Macros* EXE_dependencies = \ funkcie.obj \ prj_demo.obj \ kalendar.obj # *Explicit Rules* c:\bin\prj_demo.exe: prj_demo.cfg $(EXE_dependencies) $(TLINK) c0s.obj+ c:\bin\funkcie.obj+ c:\bin\prj_demo.obj+ c:\bin\kalendar.obj c:\bin\prj_demo # no map file emu.lib+ maths.lib+ cs.lib # *Individual File Dependencies* funkcie.obj: prj_demo.cfg funkcie.c prj_demo.obj: prj_demo.cfg prj_demo.c kalendar.obj: prj_demo.cfg kalendar.c # *Compiler Configuration File* prj_demo.cfg: prj_demo.mak copy &&... zkrátene -nc:\bin -I$(INCLUDEPATH) -L$(LIBPATH) -P-.C prj_demo.cfg

4 Po podrobnom rozbore projektu sa už pozrieme na jeho zdrojové texty. Začnime hlavným z nich. Obsahuje funkciu main() a volá ostatné funkcie definované vo vnútri nich. Nájdeme v ňom dva cykly, ktoré by mali zaistiť správne načítanie vstupných hodnôt. Tie sú potom prevedené či prepočítané a zobrazené. Odpovedajúce volania funkcií sú umiestnené priamo vo funkcii printf(). Ich výsledky teda sú použité ako argumenty formátovaného výstupu. /* subor PRJ_DEMO.C */ /* ukazka maleho projektu */ /* pouziva funkcie zo suboru: */ /* FUNKCIE.C, KALENDAR.C */ #include <stdio.h> #include "funkcie.h" #include "kalendar.h" int main(void) int i = -1; tden eden; do printf("\nzadaj den v tyzdni ako cislo < 0, 6> :"); scanf("%d", &i); } while (i < 0 i > 6); eden = (tden) i; printf("\nzadal si: %s (anglicky: %s)\n", eden_sden(eden, esk), eden_sden(eden, ebe)); do printf("\nzadaj cele cislo do 20:"); scanf("%d", &i); } while (i < 0 i > 20); printf("\n%d! = %0.0lf\t fib(%d) = %0.0ld\n", i, fact(i), i, fib(i)); return 0; } /* int main(void) */ Súbor kalendar.c definuje funkciu eden_sden(). Zaujímavá je definícia statického dvojrozmerného poľa reťazcov v tele tejto funkcie. Touto konštrukciou vytvárame rozhranie pre pole sdni. Pole potom nie je na globálnej úrovni viditeľné, teda nie je ani dostupné. Je načrtnuté definovanými službami, ktoré zaisťuje práve funkcia eden_sden(). /* subor KALENDAR.C */ /* vyzaduje subor KALENDAR.H */ /* definuje: */ /* - eden_sden() */ #include "kalendar.h" const char *eden_sden(tden d, tlang l) /********************************************************/ /* prevedie den v tyzdni na odpovedajuci retazec */ /* vo zvolenom jazyku */

5 /********************************************************/ static char *sdni[ebe+1][ene+1] = "pondelok", "utorok", "streda", "stvrtok", "piatok", "sobota", "nedela"}, "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"}}; return sdni[l][d]; } /* const char *eden_sden(tden d, tlang l) */ Hlavičkový súbor kalendar.h obsahuje deklaráciu funkcie eden_sden(). Sú v ňom definované aj dva vymenované typy a rada vymenovaných konštánt, prislúchajúcich k týmto typom. /************************************/ /* subor KALENDAR.H */ /* hlavickovy subor pre KALENDAR.C */ /* deklaruje a definuje: */ /* - eden_sden() */ /* - tden, tlang */ /************************************/ typedef enum epon, euto, estr, estv, epia, esob, ened} tden; /****************************************************/ /* vymenovany typ pre den v tyzdni */ /* PONDELOK..NEDELA -> epon..ened (0..6) */ /****************************************************/ typedef enum esk, ebe} tlang; /* vyctovy typ pro jazyk: */ /* SK - slovencina */ /* BE - British English */ const char *eden_sden(tden d, tlang l); /********************************************************/ /* prevedie den v tyzdni na odpovedajuci retazec */ /* vo zvolenom jazyku */ /********************************************************/ Súbor funkcie.c definuje funkcie pre výpočet faktoriálu a Fibonacciho postupnosti. Prvá z funkcií je založená na iterácii. Na to má cyklus for. Druhá funkcia je postavená na elegancii rekurzie. Jej jednoduchosť je však draho vykúpená výrazne nižší výpočetnou rýchlosťou a vysokými nárokmi na veľkosť zásobníku. Z tohoto dôvodu je vo funkcii main() obmedzený vstup na hodnoty do dvadsať. /* subor FUNKCIE.C */ /* vyzaduje subor FUNKCIE.H */ /* definuje funkcie: */ /* - fact() */ /* - fib() */ #include "funkcie.h"

6 double fact(int n) /* vypocita n faktorial */ /* pre n < 0 vrati -1 */ double f = 1.0L; for ( ; n > 0; n--) f *= n; return f; } /* double fact(int n) */ long fib(long n) /* vrati hodnotu n-teho clena */ /* Fibbonaciho postupnosti */ if (n == 1) return 1; else if (n == 2) return 2; else return fib(n - 1) + fib(n - 2); } /* long fib(long n) */ Posledný súbor projektu, funkcie.h, obsahuje hlavičky (deklarácie) funkcií fact() a fib(). Pripomeňme si, že deklarácie funkcií neobsahujú telo funkcie. Majú však popísané argumenty a ich typy, rovnako ako návratový typ. Sú ukončené bodkočiarkou. /* subor FUNKCIE.H */ /* deklaruje funkcie: */ /* - fact() */ /* - fib() */ double fact(int n); /* vypocita n faktorial */ /* pro n < 0 vrati -1 */ long fib(long n); /* vrati hodnotu n-teho clenu */ /* Fibbonaciho postupnosti */ Predchádzajúca kapitola Obsah Začiatok Príloha B