Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

Wenn jeder Modul als Klasse definiert ist, so ist dies automatisch gewährleistet. Ist die Modularisierung
über Prozeduren definiert, wie in Pascal, dann könnten die beiden über globale Variable eine Verbindung
haben, die aber nicht explizit erkennbar ist. Aber nicht nur die Tatsache der Kooperation muß
beschrieben, sondern auch die Wirkung der Merkmale.
Geheimnisprinzip: Die Schnittstelle ist die einzige Information über den Modul. Insbesondere, wie die
Kontrakte realisiert sind, bleibt den Klienten verborgen. Ist die Schnittstelle minimal, so ist für die Implementierung
und daher auch für Alternativimplementierungen der maximale Freiheitsgrad vorhanden.
Insbesondere Änderungen, seien sie durch Fehler erzwungen oder durch Verbesserungen der Effizienz
zweckmäßig, erfordern keine Änderungen im restlichen System.
In Eiffel gibt es keine globalen Variablen zwischen Klassen, daher ist das Geheimnisprinzip automatisch
bei minimalen Schnittstellen gewährleistet. Bei der Modularisierung über Prozeduren mit globalen Variablen
(wie C und Pascal üblich) wird das Geheimnisprinzip zwangsläufig verletzt mit der Konsequenz,
daß die Wartungskosten einen hohen Anteil an den Entwicklungskosten ausmachen.
Die Klärung der Frage, wie nun ein Softwaresystem unter Beachtung dieser Kriterien entworfen und systematisch
implementiert werden kann, wird das Thema des nächsten Kapitels werden.
3.11 Sprachbeschreibung
Wir wollen nun versuchen, eine präzise Sprachbeschreibung für die bisher eingeführten Konstrukte zu geben.
Sie ist hilfreich zum Verständnis einer Programmiersprache, aber keineswegs notwendig. Sie dient lediglich
dazu, offengebliebene Fragen der informalen Beschreibung zu beantworten.
Die Struktur dieser Sprachbeschreibung entspricht der in Kapitel 2 gegebenen Methodik bei der Einführung
in die Logik: zuerst wird die Syntax beschrieben, anschließend die Kontextbedingungen – in der Denkweise
von Programmierprachen nennt man dies statische Semantik – und schließlich die dynamische Semantik.
Syntax: Für die Definition der Syntax verwenden wir die bereits bekannte Backus-Naur-Form. Sie hat den
Zweck, die Struktur von Programmen in eindeutiger Weise als Basis für die Beschreibung der Semantik
der Programmiersprache festzulegen.
Die Syntax ist die Basis jeden Verfahrens zur Strukturanalyse (Syntaxanalyse) von Programmen, also
der notwendigen ersten Phase einer Übersetzung von Eiffel-Programmen in die Maschinensprache.
statische Semantik: Ergänzend zur Struktur der Sprache beschreibt die statische Semantik zusätzlichen-
Bedingungen für eine einheitliche Verwendung von Namen in einem sinnvollen Kontext. Hierzu gehören
Sichtbarkeitsregeln und Verträglichkeitsbedingungen.
Sichtbarkeitsregeln definieren eine Zuordnung von Bezeichnern (Variablen) zu ihren Typen (also REAL,
INTEGER, PERSON etc.), sowie den Geltungsbereich dieser Zuordnung im Programmtext. In der Prädikatenlogik
war dies zum Beispiel der Bereich, in dem eine allquantifizierte Variable gebunden ist.
Typverträglichkeitsbedingungen beschreiben die zulässigen Kombinationen von Operatoren und Typen
der Operanden. So verlangt zum Beipiel die Addition genau zwei Argumente und kann nicht auf Elemente
vom Typ CHARACTER angewandt werden. Dies verbietet zuweilen auch Kurzschreibweisen wie 2