Інтегроване середовище розробки

Інтегроване середовище програмування – це система програмування, що поєднує редактор для зручного введення й редагування програми, транслятор і відладчик помилок.

Транслятор – програма, яка перетворить програму, написану мовою асемблера або на ЯВР (язику високого рівня) в машинні коди. програми, що транслюють, діляться на інтерпретатори й компілятори.

Інтерпретатор перетворить невеликий фрагмент вихідної програми в машинні коди, і лише дочекавшись, коли процесор їх виконає, переходить до обробки наступного фрагмента.

Компілятор транслює відразу всю програму в машинні коди й поміщає їх на згадку комп'ютера, не виконуючи. Відкомпільовану програму можна зберегти.

3. Основні поняття візуального програмування

Створення програмного забезпечення є складним процесом, в якому головну роль грає людина, змушений керувати великою кількістю інформації, пов'язаної з використовуваними програмою алгоритмами, структурами даних і способами їх взаємодії.

В даний час досить добре усвідомлено значення поняття програми або програмної системи на всіх етапах її створення і використання, і, отже, необхідність в системах наочного (візуального) представлення програмного забезпечення, процесів його розробки та функціонування. Візуальне подання програм також грає ключову роль при вивченні програмування і в професійній підготовці програмістів.

Що означає слово "візуальне"? Що ховається за терміном візуальне програмування? На практиці більшість людей вкладають у цей термін зовсім інше поняття. В якості прикладів зазвичай приводять засоби розробки програмного забезпечення Visual Basic і Delphi. Насправді ці засоби не здійснюють візуальну побудову програмного забезпечення, а дозволяють візуалізувати процес побудови інтерфейсу. Сама програма - код функцій і процедур, що взаємодіють з інтерфейсом програми, "пишеться" у звичайному текстовому редакторі - вдосконаленому варіанті командного рядка. Тому про візуальному програмуванні в даному випадку вести мову не можна. У чому ж тоді полягає візуальне програмування? Розібратися в понятті терміну візуального програмування можна тільки зрозумівши призначення терміну "візуалізація".

Візуалізація - це процес графічного відображення складних процесів (в даному випадку побудови) на екрані комп'ютера у вигляді графічних примітивів (графічних фігур).

Візуалізувати можна інтерфейси програмного забезпечення. Можна і потрібно. Це дозволяє спростити "спілкування" програмного продукту з користувачем. Зображення на елементах інтерфейсу (зовнішнього вигляду програмного забезпечення) дозволяють користувачеві інтуїтивно розбиратися в призначенні цих елементів.

Для візуалізації інтерфейсів програмного забезпечення існує цілий ряд спеціально розроблених елементів інтерфейсу - візуальних компонент, що дозволяють відображати різну інформацію і здійснювати управління програмою в цілому. Найпростіший приклад - візуальна кнопка на екрані комп'ютера. Дана кнопка імітує поведінку звичайної кнопки на пульті управління будь-якого приладу. Її можна "натискати" як справжню.

Логічною реалізацією об'єктно-орієнтованого програмування є візуальне програмування. Включати об'єкти у свою програму можна двома способами:

· вручну, використовуючи в програмі відповідні оператори (що відбувається досить рідко);

· шляхом візуального програмування, використовуючи заготовки середовища (компоненти).

Ще недавно розробка графічного інтерфейсу користувача вимагала великих зусиль. Програмування вручну різних звичних нам кнопок, вікон, списків меню включення в програми зображень і звуку вимагали від програміста 80-90 % часу розробки програмного засобу. При зміні стилю графічного інтерфейсу вся попередня праця ставала марною, все доводилося переробляти спочатку. Вихід із цієї ситуації вдалося знайти завдяки двом принципам: по-перше, стандартизовано функції інтерфейсу, завдяки чому створено бібліотеки, як у Windows; по-друге, візуальне програмування дозволяє звести проектування користувацького інтерфейсу до простих і наочних процедур, що дає можливість значно прискорити процес розробки.

Візуальне програмування — це практичне застосування ООП під час використання готових бібліотек компонентів, передбачених середовищем програмування.

Візуальне програмування - спосіб створення додатків шляхом маніпулювання графічними об'єктами замість написання програмних кодів у текстовому вигляді.

Мови візуального програмування можуть бути додатково класифіковані залежно від типу і ступеня візуального вираження, на наступні типи:

· мови на основі об'єктів, коли візуальна середа програмування надає графічні або символьні елементи, якими можна маніпулювати інтерактивним чином відповідно до деякими правилами;

· мови на основі форм, коли програмування здійснюється приміщенням на спеціальні форми об'єктів і настроюванням їх властивостей і поведінки. Приклади: Delphi і C + + Builder фірми Borland.

· мови схем, засновані на ідеї «фігур і ліній», де фігури (прямокутники, овали і т. п.) розглядаються як суб'єкти і з'єднуються лініями (стрілками, дугами і ін), які являють собою відносини. Приклад: UML.

Візуально-перетворені мови є невізуальними мовами з накладеним візуальним представленням (наприклад, середу Visual C + + для мови C + +). Природно-візуальні мови мають невід'ємне візуальне вираження, для якого немає очевидного текстового еквівалента (наприклад, графічний мову G в середовищі LabVIEW).

Візуальне середовище розробки Visual C + + дозволяє наочно створити програму і наочно представити реалізовані в тексті програми алгоритми та їх взаємозв'язку, надає набір наочних дій з візуальним представленням програми для реалізації ефективних та надійних технологій візуального конструювання та візуальної реконструкції програм, здійснює автоматичну генерацію коду на мові С + + для сконструйованого візуального представлення програми.

Середовище орієнтовано на повний процес розробки програм, що включає проектування алгоритму, генерацію коду, модифікацію коду та алгоритму. При цьому забезпечується ефективна технологія створення коректних програм. Виразне наочне уявлення алгоритмів і основних технологічних операцій збільшує якість, швидкість розробки і модернізації програм авторами, а також можливість повного розуміння програми особами, які не є її авторами.

4. Етапи розв’язування задачі на ЕОМ

Розв’язання будь-якої задачі на ЕОМ складається з кількох етапів, а саме:

– постановка завдання;

– формалізація (математична постановка задачі);

– вибір (або розроблення) методу розв’язування;

– розроблення алгоритму;

– складання програми;

– налагодження програми;

– обчислення та обробка результатів.

Поряд з цими етапами користувач у процесі розв’язування задачі може виконувати також наступні:

– вибір мови програмування;

– опис структури даних;

– оптимізація програми;

– тестування;

– документування та ін.

Під час постановки задачі першочергову увагу треба приділити з’ясуванню кінцевої мети і розроблення загального підходу до досліджуваної проблеми, а саме встановити:

1) чи зрозуміла термінологія у формулюванні задачі;

2) що дано;

3) що необхідно знайти;

4) які загальні властивості явища чи об’єкта;

5) чи існує розв’язок поставленої задачі і чи він єдиний;

6) яких даних не вистачає і чи всі вони потрібні;

7) які слід зробити припущення;

8) які можливості конкретної ЕОМ і заданої системи програмування

(проаналізувати).

Формалізація – побудова математичної моделі розглядуваного явища. У результаті аналізу суті задачі визначається об’єм і специфіка даних, вводиться система умовних позначень, встановлюється приналежність розв’язуваної задачі до одного з відомих класів задач, вибирається відповідний математичний апарат.

На перший погляд більшість задач, які зустрічаються на практиці, не мають чіткого і однозначного опису. Деякі задачі взагалі неможливо сформулювати в термінах, що допускають комп’ютерне розв’язання.

Зазвичай для формального опису задачі необхідна велика кількість різних параметрів, і часто лише в ході додаткових експериментів можна знайти інтервали зміни цих параметрів.

Якщо певні аспекти розв’язуваної задачі можна виразити в термінах якої-небудь формальної моделі, то це, безумовно, необхідно зробити, оскільки в цьому випадку в рамках формальної моделі можна дізнатись, чи існують методи й алгоритми розв’язання поставленої задачі. Навіть якщо вони не існують, то використання засобів і властивостей формальної моделі допоможе в побудові розв’язку задачі.

Практично будь-яку галузь математики чи інших наук можна використати для побудови моделі певного кола задач. Для задач, числових за своєю природою, можна побудувати моделі на основі загальних математичних конструкцій, таких як системи лінійних рівнянь, диференціальні рівняння тощо. Для задач з символьними або текстовими даними можна застосувати моделі символьних послідовностей або формальних граматик. Розв’язок таких задач містить етапи компіляції та інформаційного пошуку.

Після визначення математичного формулювання задачі слід вибрати метод її розв’язання. При цьому потрібно враховувати:

1) складність формул і співвідношень;

2) необхідну точність обчислень і характеристики самого методу.

Похибка результату визначається вибраним чисельним методом розв’язання задачі.

Коли побудована (підібрана) модель поставленої задачі, то, звичайно, слід шукати розв’язок в термінах цієї моделі.

На етапі розробки алгоритму основна мета полягає в побудові розв’язання у формі алгоритму, що складається зі скінченної послідовності інструкцій, кожна з яких має чіткий зміст і може бути виконана з певними обчислювальними затратами за скінченний час. Тобто програма, написана на основі розробленого алгоритму, при будь-яких початкових даних ніколи не повинна приводити до нескінченних циклічних обчислень. З цією метою здійснюється:

1) поділ обчислювального процесу на можливі складові частини;

2) встановлення порядку їх слідування;

3) опис змісту кожної такої частини;

4) перевірка реалізації вибраного методу.

Розгляд крупноблочної структури алгоритму, дає змогу швидше і простіше розробити кілька різних його варіантів, провести їх аналіз, оцінку і вибрати оптимальний.

Поетапна деталізація алгоритму дає можливість здійснювати його розробку по частинах одночасно кількома спеціалістами.

Складання програми передбачає подання алгоритму у формі, зрозумілій ЕОМ.

При налагодженні програми розробник перевіряє її візуально та виявляє помилки у процесі компіляції.

Обчислення та обробка результатів дозволяє отримати розв’язок задачі шляхом виконання завершеної програми. Цей етап є підсумком виконання всіх попередніх етапів, а іноді обумовлює необхідність повного перегляду і зміни підходу до розв’язання задачі.

Документування дає можливість людям зрозуміти програми, які написані іншими людьми. Існує так зване “золоте правило”: “Оформляйте ваші програми в такому вигляді, в якому вам хотілось би бачити програми, написані іншими”.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що назівається мовою програмування?

2. Чим відрізняється машинна мова від мови асемблера?

3. Чим відрізняється мови програмування високого і низького рівнів?

4. Яка різниця між алгоритмічними та дескриптивними мовами програмування?

5. Що таке інтегроване середовище, розробки?

6. Яка різниця між компілятором та інтерпретатором?

7. Дайте визначення поняттям візуалізація, візуальне програмування?

8. Перелічте етапи розв’язування задачі на ЕОМ?

Лекція № 2

Тема: Характеристика пакету Visual C++

ПЛАН

1. Інструменти Visual C + +

2. Поняття та призначення відладчика програми.

3. Інтегроване середовище розробки програм. Керовані і некеровані програми

1. Інструменти Visual C + +

Visual C + + - це інструмент для програмування в середовищі Windows. Більш того, багато розробників вважають Visual C + + найпотужнішою з усіх програм такого класу. Насправді Visual C + + являє собою цілий набір з безлічі інструментів, зібраних в одному динамічному пакеті, готовому до негайної роботі.

Крім цього, фірма Microsoft розробила бібліотеку Microsoft Foundation Classes, і хоча це може здатися несподіваним, в програмуванні для Windows ця бібліотека зіграла не менш важливу роль, ніж мова C + +. MFC - пакет, що складається з заздалегідь написаного і готового до роботи коду. Наприклад, замість того щоб самостійно писати програму для роботи з новим вікном (що вимагає чималих зусиль), можна просто скористатися класом CWnd з MFC, який виконає всю роботу за вас. Користуючись стандартними прийомами C + +, про які піде мова в цьому уроці, ви зможете налаштувати компоненти MFC '(такі, як клас CWnd) у відповідності зі своїми вимогами, наприклад змінити текст в заголовку вікна.

Visual C + + не тільки використовує MFC, але і значно полегшує програмування для Windows завдяки наявності багатьох допоміжних інструментів, наприклад, редактора меню або спеціального редактора для графічного проектування діалогових вікон. Visual C + + надає інтегроване середовище розробки, в якій можна писати і запускати програми. Крім того, всі файли, складові програму для Windows, в Visual C + + організовуються у вигляді проектів. Скоро ми побачимо, що це суттєво полегшує нашу задачу. Насправді майстра (спеціальні програмні інструменти) Visual C + + можуть написати за нас чималу частину програми, але ними ми займемося в наступному уроці.

2. Поняття та призначення відладчика програми

Якщо ви написали програму, що складається більш ніж з двох або трьох рядків, у вас напевно виникнуть проблеми при її компіляції. Якщо ж цього не станеться, то ви або великий програміст, або скопіювали коди програми з цієї теми.

Всі виникаючі при запуску програми проблеми можна розділити на дві категорії: синтаксичні помилки і логічні помилки.

Синтаксичні помилки трапляються тоді, коли ви щось неправильно набираєте, забуваєте вказати інформацію, яка потрібна компілятору, або некоректно використовуєте команду. Компілятор сам знаходить синтаксичні помилки і вказує рядки, де такі помилки зустрічаються. Вам доведеться виправити всі знайдені синтаксичні помилки, інакше компілятор не зможе перетворити набрані вами коди в виконувані.

Логічні помилки трапляються тоді, коли неправильно розроблена або реалізована сама програма. Наприклад, ви забули набрати коди для обробки якоїсь інформації або даєте команду відобразити на екрані не ті дані, які необхідні. Програми, що містять логічні помилки, процес компіляції проходять успішно, однак виконуються не так, як ви хочете.

Розглянемо це на прикладі. Припустимо, ви створили програму, що відстежує кількість грошей на вашому рахунку. Але при написанні її кодів забули набрати команду, додавання суми, що вносяться на рахунок. Або навпаки: забули набрати команду, яка вираховує з загальної суми гроші, що знімаються з рахунку. Тоді скільки б грошей ви з рахунку не знімали, стан рахунку не зміниться. Це приклад логічної помилки. Ви забули набрати один оператор, і в результаті вийшла працююча неправильно програма.

Виправити логічні помилки набагато складніше, ніж синтаксичні. Складність полягає в їх пошуку і локалізації місця виникнення. Допомогти впоратися з цією проблемою покликаний відладчик програми. Відладчик дозволяє рядок за рядком простежити за виконанням програми і проглянути значення оброблюваних при цьому даних. Таким чином, виявивши, що якась змінна прийняла невірне значення, ви відразу ж визначите місце виникнення помилки.

3. Інтегроване середовище розробки програм. Керовані і некеровані програми

Пакет Visual C + + включає в себе інтегроване середовище розробки (devent.exe), об'єднуючу безліч різноманітних інструментів, що значно спрощують процес створення програм. Якщо ви використовуєте середовище розробки Visual C + +. немає необхідності вивчати і запам'ятовувати принципи роботи кожного інструмента окремо.

Середовище разработкіVisual C + + складається з таких основних компонентів:

• редактори, що дозволяють набирати і модифікувати вихідні коди програми;

• компілятор, що виконує компіляцію кодів програми (на цьому етапі відсіваються і виправляються всі синтаксичні помилки);

• відладчик, що допомагає виправити логічні помилки і змусити програму працювати так, як ви хочете;

• диспетчер проектів, що дозволяє легко створювати виконувані підпрограми (файли з розширенням DLL і LIB);

• відладчик, що дозволяє відстежити зв'язки між різними об'єктами об'єктно-орієнтованих програм;

• Visual-інструменти (майстра), за допомогою яких можна легко створювати Windows-додатки;

• списки властивостей, які допомагають контролювати відображення і поведінку об'єктів користувальницького інтерфейсу створюваної програми.

Щоб скористатися можливостями будь-якого з цих компонентів, достатньо просто вибрати команду з розкривного меню і задати налаштування в діалоговому вікні. Це значно спрощує процес реалізації складних проектів, оскільки немає необхідності вивчати і застосовувати безліч не зовсім зрозумілих командних рядків.

Бібліотеки- сховища електронних інструментів.

Бібліотеки - це набори заздалегідь створених функцій і класів, які можуть бути використані для вирішення багатьох типових завдань. Додаток Visual С + + має кілька бібліотек. Вони можуть помітно полегшити процес створення програм, оскільки дозволяють використовувати готові варіанти замість розробки власних рішень. Середа. NET, посуществу, є однією великою бібліотекою. Бібліотеки виконання (що позначаються абревіатурою RLT - runtime libraries) містять безліч корисних функцій, що виконують математичні обчислення, обробку текстових значень і багато інших завдань. Файлами бібліотек RLT є libc.lib, libcmt.lib і msvcrt.lib.

Ось список літер, використовуваних для позначення версій бібліотек;

• D Debuggable (Налагодження);

• МТ Multithreacl (Багатопотокові процеси);

• Про OLE (Технологія зв'язування і впровадження об'єктів);

• S Static (Статичні об'єкти);

• U Unicode (Юнікод).

Утиліти

Visual C + + містить набір утиліт, що дозволяють простежити за виконанням. NET-і Windows-програм.

Найбільш важливою серед утиліт є Spy + +. Під час виконання програми вона відображає на екрані інформацію про класи, застосовуваних цією програмою. Ви можете використовувати її для відстеження не тільки своїх, але і чужих програм.