Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

Kapitel 4
Systematische Entwicklung zuverlässiger
Software
In der bisherigen Auseinandersetzung mit dem Thema “Programmierung” haben wir uns vor allem auf die
spezifischen Denkweisen der objektorientierten Programmierung und die zugehörigen Konstrukte der Programmiersprache
Eiffel konzentriert. Sie sollten nun verstanden haben, welche Mittel Ihnen zur Strukturierung
von Softwaresystemen zur Verfügung stehen – insbesondere, wie man Daten und Dienstleistungen in
Klassen zusammenfaßt, fertige Programmteile aktiviert, Wiederverwendbarkeit durch den Einsatz generischer
Klassen steigert, ihre Eigenschaften in der Form von Verträgen (Zusicherungen) beschreibt, und die logischen
Beziehungen zwischen Klassen durch Vererbung ausdrückt.
Wir haben bisher aber nur wenig dazu gesagt, wie man diese Strukturierungskonzepte einsetzen kann, um
gute Softwaresysteme systematisch zu entwerfen, und mit welchen Mitteln man vertraglich vereinbarte Dienstleistungen
in einer Programmiersprache implementiert und dabei sicherstellt, daß diese Implementierung
tatsächlich auch die versprochenen Eigenschaften besitzt.
Diese Methoden der systematischen Entwicklung zuverlässiger Software sollen nun in diesem Kapitel besprochen
werden. Wir werden zunächst kurz einige Methoden des objektorientierten Entwurfs – also Methoden
der Strukturierung von Softwaresystem in Klassen, Features, Zusicherungen und Vererbungsbeziehungen –
ansprechen und an unserem Leitbeispiel illustrieren. Anschließend werden wir unser Augenmerk auf die eher
“konventionellen Programmierkonzepte” von Eiffel richten, die es uns erlauben, in Eiffel so zu rechnen wie in jeder
anderen Programmiersprache auch. Dabei wird besonders das Qualitätskriterium Zuverlässigkeit (partielle
und totale Korrektheit und Robustheit) im Vordergrund stehen. Aus diesem Grunde werden wir zunächst über
Verifikation (Korrektheitheitsbeweise) reden und die hierzu existierenden Formalismen vorstellen, bevor wir
konkret auf Programmstrukturen wie Anweisungen, Fallunterscheidungen und Schleifen zu sprechen kommen,
mit denen man den Anweisungsteil von Routinen verfeinern kann. Auf die Grundbausteine jeglicher Berechnung
– die elementaren Ausdrücke der Sprache Eiffel – werden wir nur kurz eingehen, da sie konzeptionell
von geringer Bedeutung sind: es muß nur geklärt werden, welche Ausdrücke und Funktionen in Eiffel vordefiniert
sind und was ihre Syntax ist. Mit der Besprechung von Methoden der systematischen Implementierung
korrekter Software werden wir dieses Kapitel (und das erste Semester) abschließen.
4.1 Systematischer Entwurf von Softwaresystemen
Bei der Besprechung der Strukturierungskonzepte im vorhergehenden Kapitel und insbesondere durch die
Diskussion der Modularisierungskriterien im Abschnitt 3.10 haben wir bereits einige Techniken angedeutet, wie
man Konzepte objektorientierter Programmiersprachen einsetzen kann, um Softwaresysteme zu strukturieren
bevor man sich an die eigentliche Implementierungsarbeit begibt. Wir wollen diese nun zusammenfassen und
etwas ausführlicher erläutern.
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