Повторное использование кода

Повторное использование кода (англ. code reuse) — методология проектирования компьютерных и других систем, заключающаяся в том, что система (компьютерная программа, программный модуль) частично либо полностью должна составляться из частей, написанных ранее компонентов и/или частей другой системы, и эти компоненты должны применяться более одного раза (если не в рамках одного проекта, то хотя бы разных). Повторное использование — основная методология, которая применяется для сокращения трудозатрат при разработке сложных систем.

Самый распространённый случай повторного использования кода — библиотеки программ. Библиотеки предоставляют общую достаточно универсальную функциональность, покрывающую избранную предметную область. Примеры: библиотека функций для работы с комплексными числами, библиотека функций для работы с 3D-графикой, библиотека для использования протокола TCP/IP, библиотека для работы с базами данных. Разработчики новой программы могут использовать существующие библиотеки для решения своих задач и не «изобретать велосипеды».

Модульность систем

Программисты стремятся так проектировать свои системы, чтобы они были максимально модульны. В качестве абстракций, на основе которых можно построить модульность системы могут выступать функции, сопрограмма, класс, протокол. Библиотека функций хороший пример абстракции, удобной для реализации модульности программ и следования методологии повторного использования. Важным шагом на пути достижения максимальной модульности стал принцип иерархичного построения пространства имён.

Примером удачной реализации модульности и принципа повторного использования могут служить инструменты командной оболочки Unix-систем и стандартные классы Java, помещенные в иерархию пространства имён.

Шаблоны (см. стандартная библиотека шаблонов STL в языке Си++) функций и классов стали важным этапом продвижения методологии повторного использования в индустрию объектно-ориентированного программирования.

Иерархическая модульность системы позволяет реализовать эффективные методы управления разработкой, основанные на построении иерархий управления соответствующей иерархии модулей самой системы.

Повторное использование в малом

Иногда повторное использование кода представляет собой простое копирование некоторой части кода из существующей программы в другую (англ. copy-paste). Это один из самых низкоуровневых подходов к повторному использованию. Но и он имеет место, особенно когда речь идет о повторном использовании кода «в малом» («reuse в малом»).

Подобный подход обычно не рекомендуется к использованию, вместо этого повторяющийся фрагмент программы оформляется в виде подпрограммы или макроса с набором параметров. Основным аргументом в пользу использования подпрограмм вместо копирования кода является то, что в случае наличия ошибки она должна быть исправлена однократно в теле подпрограммы, в противном же случае исправлению необходимо подвергнуть в общем случае несколько идентичных фрагментов кода, расположенных в разных местах программы. Кроме того, при копировании кода обычно возникает необходимость в изменении имен переменных, что также часто приводит к механическим ошибкам. В случае использования подпрограмм подобных переименований можно избежать путём использования локальных переменных.

Повторное использование кода и метасистемный переход в программировании

Метод повторного использования кода является важным компонентом реализации принципа метасистемного перехода в развитии индустрии программного обеспечения. Воплощение этого принципа в жизнь позволяет разработчикам оперировать высокоуровневыми понятиями (отобразить картинку, удалить таблицу из базы данных, найти все корни уравнения, сконвертировать файл и т. д.), а не низкоуровневыми (покрасить пиксел в красный цвет, обнулить регистр, сложить два числа, прочитать символ из файла и т. д.).

Достоинства и недостатки метода повторного использования

Рассмотрим достоинства и недостатки на примере библиотек функций.

Использование готовых библиотек имеет ряд преимуществ. Во-первых, разработчик новой системы снимает с себя заботу о реализации функциональности, заложенной в этой библиотеке. Весь цикл разработки библиотеки осуществляется разработчиком данной библиотеки. Он, обычно, берёт на себя ответственность за поддержку библиотеки: устранение ошибок, развитие и улучшение работы, тестирование. Метод повторного использования кода является тем механизмом, который позволяет разработчикам «встать на плечи гигантов» и быстро строить новые сложные системы из уже отлаженных компонентов. Второе преимущество исходит из самого повторения использования кода, что приводит к существенному уменьшению размера итоговой программы, а при недостаточной производительности носителя и к быстродействию.

Кроме немногочисленных, но очень важных достоинств метод повторного использования кода имеет ряд недостатков. Подключение к проекту сторонних библиотек автоматически приводит к необходимости контроля совместимости версий компонент создаваемой системы и версий используемых библиотек. Самым характерным примером такой ошибки считается авария ракеты-носителя «Ариан-5», вызванная использованием программного модуля, разработанного для ракеты «Ариан-4».

Важно также отметить, что многие библиотеки коммерческие и требуют денежных затрат (с развитием движения свободного ПО это постепенно теряет актуальность). Кроме того, часто библиотеки недостаточно универсальны и не реализуют той функциональности, которая требуется создаваемой системе, либо, наоборот, слишком универсальны и в результате неэффективны, неудобны или содержат много избыточной (для данного проекта) функциональности. Можно, если позволяет лицензия распространяемой библиотеки, использовать её исходные коды и модифицировать их в соответствии с необходимостью. Но после этого ответственность за поддержку функциональности библиотеки перекладывается на плечи разработчика новой системы. Также использование излишней модульности может привести к уменьшению скорости выполнения программы, когда скорость выполнения, заложенная в модуль, не может перекрыть издержки на обращение к этому модулю.

См. также

• Контрактное программирование
• Процедурное программирование
• Объектно-ориентированное программирование
• Обобщённое программирование
• Метапрограммирование
• Библиотека
• Шаблоны проектирования

Литература

• Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. — Pearson Education, 1994. — ISBN 978-0-321-70069-8.
• Johannes Sametinger. Software Engineering with Reusable Components. — Springer Science & Business Media, 1997. — ISBN 978-3-540-62695-4.
• Ali Mili, Sherif Yacoub. Reuse Based Software Engineering: Techniques, Organizations, and Measurement. — Wiley, 2002. — ISBN 978-0-471-39819-6.

Ссылки

• [c2.com/cgi/wiki?OnceAndOnlyOnce OnceAndOnlyOnce] — «один и только один раз», принцип повторного использования, доведённый до крайности.
• [www.artima.com/intv/dry.html Orthogonality and the DRY Principle] — формулировка принципа повторного в контексте принципа ортогональности в проектировании из книги Энди Ханта и Дэйва Томаса «The Pragmatic Programmer».

Отрывок, характеризующий Повторное использование кода

Лицо генерала нахмурилось, губы его дернулись и задрожали. Он вынул записную книжку, быстро начертил что то карандашом, вырвал листок, отдал, быстрыми шагами подошел к окну, бросил свое тело на стул и оглянул бывших в комнате, как будто спрашивая: зачем они на него смотрят? Потом генерал поднял голову, вытянул шею, как будто намереваясь что то сказать, но тотчас же, как будто небрежно начиная напевать про себя, произвел странный звук, который тотчас же пресекся. Дверь кабинета отворилась, и на пороге ее показался Кутузов. Генерал с повязанною головой, как будто убегая от опасности, нагнувшись, большими, быстрыми шагами худых ног подошел к Кутузову.
– Vous voyez le malheureux Mack, [Вы видите несчастного Мака.] – проговорил он сорвавшимся голосом.
Лицо Кутузова, стоявшего в дверях кабинета, несколько мгновений оставалось совершенно неподвижно. Потом, как волна, пробежала по его лицу морщина, лоб разгладился; он почтительно наклонил голову, закрыл глаза, молча пропустил мимо себя Мака и сам за собой затворил дверь.
Слух, уже распространенный прежде, о разбитии австрийцев и о сдаче всей армии под Ульмом, оказывался справедливым. Через полчаса уже по разным направлениям были разосланы адъютанты с приказаниями, доказывавшими, что скоро и русские войска, до сих пор бывшие в бездействии, должны будут встретиться с неприятелем.
Князь Андрей был один из тех редких офицеров в штабе, который полагал свой главный интерес в общем ходе военного дела. Увидав Мака и услыхав подробности его погибели, он понял, что половина кампании проиграна, понял всю трудность положения русских войск и живо вообразил себе то, что ожидает армию, и ту роль, которую он должен будет играть в ней.
Невольно он испытывал волнующее радостное чувство при мысли о посрамлении самонадеянной Австрии и о том, что через неделю, может быть, придется ему увидеть и принять участие в столкновении русских с французами, впервые после Суворова.
Но он боялся гения Бонапарта, который мог оказаться сильнее всей храбрости русских войск, и вместе с тем не мог допустить позора для своего героя.
Взволнованный и раздраженный этими мыслями, князь Андрей пошел в свою комнату, чтобы написать отцу, которому он писал каждый день. Он сошелся в коридоре с своим сожителем Несвицким и шутником Жерковым; они, как всегда, чему то смеялись.
– Что ты так мрачен? – спросил Несвицкий, заметив бледное с блестящими глазами лицо князя Андрея.
– Веселиться нечему, – отвечал Болконский.
В то время как князь Андрей сошелся с Несвицким и Жерковым, с другой стороны коридора навстречу им шли Штраух, австрийский генерал, состоявший при штабе Кутузова для наблюдения за продовольствием русской армии, и член гофкригсрата, приехавшие накануне. По широкому коридору было достаточно места, чтобы генералы могли свободно разойтись с тремя офицерами; но Жерков, отталкивая рукой Несвицкого, запыхавшимся голосом проговорил:
– Идут!… идут!… посторонитесь, дорогу! пожалуйста дорогу!
Генералы проходили с видом желания избавиться от утруждающих почестей. На лице шутника Жеркова выразилась вдруг глупая улыбка радости, которой он как будто не мог удержать.
– Ваше превосходительство, – сказал он по немецки, выдвигаясь вперед и обращаясь к австрийскому генералу. – Имею честь поздравить.
Он наклонил голову и неловко, как дети, которые учатся танцовать, стал расшаркиваться то одной, то другой ногой.
Генерал, член гофкригсрата, строго оглянулся на него; не заметив серьезность глупой улыбки, не мог отказать в минутном внимании. Он прищурился, показывая, что слушает.
– Имею честь поздравить, генерал Мак приехал,совсем здоров,только немного тут зашибся, – прибавил он,сияя улыбкой и указывая на свою голову.
Генерал нахмурился, отвернулся и пошел дальше.
– Gott, wie naiv! [Боже мой, как он прост!] – сказал он сердито, отойдя несколько шагов.
Несвицкий с хохотом обнял князя Андрея, но Болконский, еще более побледнев, с злобным выражением в лице, оттолкнул его и обратился к Жеркову. То нервное раздражение, в которое его привели вид Мака, известие об его поражении и мысли о том, что ожидает русскую армию, нашло себе исход в озлоблении на неуместную шутку Жеркова.
– Если вы, милостивый государь, – заговорил он пронзительно с легким дрожанием нижней челюсти, – хотите быть шутом , то я вам в этом не могу воспрепятствовать; но объявляю вам, что если вы осмелитесь другой раз скоморошничать в моем присутствии, то я вас научу, как вести себя.
Несвицкий и Жерков так были удивлены этой выходкой, что молча, раскрыв глаза, смотрели на Болконского.
– Что ж, я поздравил только, – сказал Жерков.
– Я не шучу с вами, извольте молчать! – крикнул Болконский и, взяв за руку Несвицкого, пошел прочь от Жеркова, не находившего, что ответить.
– Ну, что ты, братец, – успокоивая сказал Несвицкий.
– Как что? – заговорил князь Андрей, останавливаясь от волнения. – Да ты пойми, что мы, или офицеры, которые служим своему царю и отечеству и радуемся общему успеху и печалимся об общей неудаче, или мы лакеи, которым дела нет до господского дела. Quarante milles hommes massacres et l'ario mee de nos allies detruite, et vous trouvez la le mot pour rire, – сказал он, как будто этою французскою фразой закрепляя свое мнение. – C'est bien pour un garcon de rien, comme cet individu, dont vous avez fait un ami, mais pas pour vous, pas pour vous. [Сорок тысяч человек погибло и союзная нам армия уничтожена, а вы можете при этом шутить. Это простительно ничтожному мальчишке, как вот этот господин, которого вы сделали себе другом, но не вам, не вам.] Мальчишкам только можно так забавляться, – сказал князь Андрей по русски, выговаривая это слово с французским акцентом, заметив, что Жерков мог еще слышать его.
Он подождал, не ответит ли что корнет. Но корнет повернулся и вышел из коридора.


Гусарский Павлоградский полк стоял в двух милях от Браунау. Эскадрон, в котором юнкером служил Николай Ростов, расположен был в немецкой деревне Зальценек. Эскадронному командиру, ротмистру Денисову, известному всей кавалерийской дивизии под именем Васьки Денисова, была отведена лучшая квартира в деревне. Юнкер Ростов с тех самых пор, как он догнал полк в Польше, жил вместе с эскадронным командиром.
11 октября, в тот самый день, когда в главной квартире всё было поднято на ноги известием о поражении Мака, в штабе эскадрона походная жизнь спокойно шла по старому. Денисов, проигравший всю ночь в карты, еще не приходил домой, когда Ростов, рано утром, верхом, вернулся с фуражировки. Ростов в юнкерском мундире подъехал к крыльцу, толконув лошадь, гибким, молодым жестом скинул ногу, постоял на стремени, как будто не желая расстаться с лошадью, наконец, спрыгнул и крикнул вестового.
– А, Бондаренко, друг сердечный, – проговорил он бросившемуся стремглав к его лошади гусару. – Выводи, дружок, – сказал он с тою братскою, веселою нежностию, с которою обращаются со всеми хорошие молодые люди, когда они счастливы.
– Слушаю, ваше сиятельство, – отвечал хохол, встряхивая весело головой.
– Смотри же, выводи хорошенько!
Другой гусар бросился тоже к лошади, но Бондаренко уже перекинул поводья трензеля. Видно было, что юнкер давал хорошо на водку, и что услужить ему было выгодно. Ростов погладил лошадь по шее, потом по крупу и остановился на крыльце.
«Славно! Такая будет лошадь!» сказал он сам себе и, улыбаясь и придерживая саблю, взбежал на крыльцо, погромыхивая шпорами. Хозяин немец, в фуфайке и колпаке, с вилами, которыми он вычищал навоз, выглянул из коровника. Лицо немца вдруг просветлело, как только он увидал Ростова. Он весело улыбнулся и подмигнул: «Schon, gut Morgen! Schon, gut Morgen!» [Прекрасно, доброго утра!] повторял он, видимо, находя удовольствие в приветствии молодого человека.