Details zum E-Book

C++. Projektowanie oprogramowania. Zasady i wzorce projektowe

C++. Projektowanie oprogramowania. Zasady i wzorce projektowe

Klaus Iglberger

E-book

Większość dobrych książek o C++ koncentruje się na cechach tego języka, niuansach działania czy też szczegółach i specyfice implementacji. Tymczasem o jakości oprogramowania decyduje jego projekt. To właśnie dzięki projektowi można tworzyć oprogramowanie, które będzie łatwe do utrzymania, modyfikowania, rozszerzania i testowania. Problem polega na tym, że projektowanie oprogramowania jest trudnym i wymagającym zadaniem.

Ta książka jest doskonałym uzupełnieniem podręcznej biblioteczki każdego programisty C++. Opisano w niej znaczenie dobrego projektu oprogramowania oraz zasady tworzenia takich projektów. Omówiono szereg przydatnych wzorców projektowych, dzięki którym łatwiej można zrozumieć, jak zarządzać zależnościami i abstrakcjami, zwiększać możliwości modyfikowania i rozszerzania tworzonego kodu oraz stosować nowoczesne wzorce projektowe. Zaprezentowano wzorce wykorzystujące wiele różnych paradygmatów, w tym programowanie: obiektowe, uogólnione oraz funkcyjne. Pokazano też największą zaletę nowoczesnego języka C++: możliwość łączenia różnych paradygmatów oraz tworzenia oprogramowania, które przetrwa dziesięciolecia.

W tej książce między innymi:

  • ocena kodu pod kątem projektowania oprogramowania
  • sposoby realizacji takich celów projektowych jak np. łatwość modyfikowania i rozszerzania kodu
  • zalety i wady różnych koncepcji projektowania
  • przydatność wzorców projektowych w rozwiązywaniu problemów
  • zasady wyboru form wzorców projektowych

Z tej książki nauczyłem się znacznie więcej, niż mógłbym oczekiwać.

Mark Summerfield, właściciel Qtrac Ltd.

Bez dobrego projektu nie będzie dobrej aplikacji!

Wstęp

1. Sztuka projektowania oprogramowania

  • Wytyczna 1.: Znaczenie projektu oprogramowania
    • Cechy to nie projekt oprogramowania
    • Projektowanie oprogramowania: Sztuka zarządzania zależnościami i abstrakcjami
    • Trzy poziomy projektowania oprogramowania
    • Zwracanie uwagi na możliwości
    • Zwracanie uwagi na projekt oprogramowania oraz zasady projektowe
  • Wytyczna 2.: Projektuj pod kątem zmian
    • Separacja zagadnień
    • Przykład sztucznych powiązań
    • Powiązania logiczne oraz fizyczne
    • Nie powtarzaj się
    • Unikaj zbyt wczesnego separowania zagadnień
  • Wytyczna 3.: Separuj interfejsy w celu unikania sztucznych powiązań
    • Segregacja interfejsów w celu separacji zagadnień
    • Minimalizacja wymagań określanych przez argumenty szablonów
  • Wytyczna 4.: Projektuj pod kątem łatwości testowania
    • Jak testować prywatną funkcję składową?
    • Prawdziwe rozwiązanie: Separacja zagadnień
  • Wytyczna 5.: Projektuj pod kątem rozszerzania
    • Zasada otwarte-zamknięte
    • Rozszerzalność podczas kompilacji
    • Unikanie przedwczesnego projektowania pod kątem rozszerzania

2. Sztuka tworzenia abstrakcji

  • Wytyczna 6.: Trzymaj się oczekiwanych zachowań abstrakcji
    • Przykład naruszania oczekiwań
    • Zasada podstawienia Liskov
    • Krytyka zasady podstawienia Liskov
    • Potrzeba dobrych i sensownych abstrakcji
  • Wytyczna 7.: Zrozum podobieństwa pomiędzy klasami bazowymi a konceptami
  • Wytyczna 8.: Zrozum semantyczne wymagania zbiorów przeciążeń
    • Potęga funkcji zewnętrznych: mechanizm abstrakcji czasu kompilacji
    • Problem funkcji zewnętrznych: Oczekiwane zachowanie
  • Wytyczna 9.: Zwracaj uwagę na własność abstrakcji
    • Zasada odwrócenia zależności
    • Odwrócenie zależności w architekturze opartej na wtyczkach
    • Odwrócenie zależności z wykorzystaniem szablonów
    • Odwrócenie zależności z wykorzystaniem zbioru przeciążeń
    • Zasada odwrócenia zależności kontra zasada jednej odpowiedzialności
  • Wytyczna 10.: Rozważ stworzenie dokumentacji architektury

3. Przeznaczenie wzorców projektowych

  • Wytyczna 11.: Zrozum przeznaczenie wzorców projektowych
    • Wzorzec projektowy ma nazwę
    • Wzorce projektowe mają swoje przeznaczenie
    • Wzorce projektowe wprowadzają abstrakcję
    • Przydatność wzorca potwierdzono w praktyce
  • Wytyczna 12.: Strzeż się błędnych przekonań dotyczących wzorców projektowych
    • Wzorce projektowe nie są celem
    • We wzorcach projektowych nie chodzi o szczegóły implementacyjne
    • Wzorce projektowe nie ograniczają się do języków programowania zorientowanych obiektowo ani do polimorfizmu dynamicznego
  • Wytyczna 13.: Wzorce projektowe są wszędzie
  • Wytyczna 14.: Używaj nazwy wzorca, by wyrazić jego przeznaczenie

4. Wzorzec projektowy Odwiedzający

  • Wytyczna 15.: Projektuj pod kątem dodawania typów i operacji
    • Rozwiązanie proceduralne
    • Rozwiązanie obiektowe
    • Uważaj na decyzję projektową związaną z polimorfizmem dynamicznym
  • Wytyczna 16.: Stosowanie wzorca Odwiedzający do rozszerzania operacji
    • Analiza problemów z projektem
    • Prezentacja wzorca projektowego Odwiedzający
    • Analiza wad wzorca projektowego Odwiedzający
  • Wytyczna 17.: Rozważ użycie std::variant do implementacji wzorca Odwiedzający
    • Wprowadzenie do std::variant
    • Refaktoryzacja rysowania figur z użyciem nieintruzyjnego rozwiązania opartego na wartościach
    • Pomiary wydajności działania
    • Analiza wad rozwiązania korzystającego z std::variant
  • Wytyczna 18.: Uważaj na wydajność acyklicznego odwiedzającego

5. Wzorce projektowe Strategia i Polecenie

  • Wytyczna 19.: Stosuj wzorzec Strategia do określania sposobu wykonywania operacji
    • Analiza wad projektu
    • Przedstawienie wzorca projektowego Strategia
    • Analiza mankamentów naiwnej implementacji Strategii
    • Porównanie wzorców Odwiedzający i Strategia
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Strategia
    • Projekt oparty na strategii
  • Wytyczna 20.: Przedkładaj kompozycję nad dziedziczenie
  • Wytyczna 21.: Stosuj wzorzec Polecenie, by izolować operacje do wykonania
    • Prezentacja wzorca projektowego Polecenie
    • Porównanie wzorców projektowych Polecenie i Strategia
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Polecenie
  • Wytyczna 22.: Przedkładaj semantykę wartości nad semantykę referencji
    • Wady stylu z książki Bandy Czworga: semantyka referencji
    • Semantyka referencji: drugi przykład
    • Filozofia nowoczesnego C++: semantyka wartości
    • Semantyka wartości: drugi przykład
    • W implementacjach wzorców projektowych preferuj stosowanie semantyki wartości
  • Wytyczna 23.: Preferuj implementację wzorca Strategia korzystającą z wartości
    • Przedstawienie std::function
    • Refaktoryzacja rysowania figur
    • Pomiary wydajności działania
    • Analiza mankamentów rozwiązania korzystającego z std::function

6. Wzorce projektowe: Adapter, Obserwator i CRTP

  • Wytyczna 24.: Stosuj adaptery, by standaryzować interfejsy
    • Prezentacja wzorca projektowego Adapter
    • Adaptery obiektowe a adaptery klasowe
    • Przykłady z Biblioteki standardowej
    • Porównanie wzorców Adapter i Strategia
    • Adaptery funkcyjne
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Adapter
  • Wytyczna 25.: Stosuj wzorzec Obserwator jako abstrakcyjny mechanizm powiadamiania
    • Prezentacja wzorca projektowego Obserwator
    • Klasyczna implementacja wzorca projektowego Obserwator
    • Implementacja obserwatora oparta na semantyce wartości
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Obserwator
  • Wytyczna 26.: Stosuj wzorzec CRTP, by wprowadzać statyczne kategorie typów
    • Przeznaczenie wzorca CRTP
    • Prezentacja wzorca projektowego CRTP
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego CRTP
    • Przyszłość wzorca projektowego CRTP: Porównanie wzorca CRTP i konceptów C++20
  • Wytyczna 27.: Stosuj wzorzec CRTP do tworzenia statycznych klas domieszek
    • Chęć posiadania silnego typu
    • Stosowanie CRTP jako wzorca implementacyjnego

7. Wzorce projektowe Most, Prototyp oraz Polimorfizm zewnętrzny

  • Wytyczna 28.: Tworzenie mostów w celu wyeliminowania fizycznych zależności
    • Przykład motywujący
    • Opis wzorca projektowego Most
    • Idiom Pimpl
    • Porównanie wzorców projektowych Most i Strategia
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Most
  • Wytyczna 29.: Bądź świadom zysków i strat wydajności we wzorcu projektowym Most
    • Wpływ użycia wzorca projektowego Most na wydajność działania
    • Poprawianie wydajności przez zastosowanie wzorca projektowego Most
  • Wytyczna 30.: Stosuj wzorzec Prototyp, by wyodrębnić operacje kopiowania
    • Przykład zootechniczny: Kopiowanie zwierząt
    • Prezentacja wzorca projektowego Prototyp
    • Porównanie wzorca projektowego Prototyp i szablonu klasy std::variant
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Prototyp
  • Wytyczna 31.: Stosuj wzorzec Polimorfizm zewnętrzny, by tworzyć nieintruzyjny polimorfizm czasu wykonywania
    • Prezentacja wzorca projektowego Polimorfizm zewnętrzny
    • Rysowanie figur raz jeszcze
    • Porównanie wzorców projektowych Polimorfizm zewnętrzny i Adapter
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Polimorfizm zewnętrzny

8. Wzorzec projektowy Ukrywanie typu

  • Wytyczna 32.: Rozważ zastąpienie hierarchii dziedziczenia wzorcem projektowym Ukrywanie typu
    • Historia ukrywania typu
    • Przedstawienie wzorca projektowego Ukrywanie typu
    • Implementacja wzorca projektowego Ukrywanie typu mająca prawa własności
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Ukrywanie typu
    • Porównanie dwóch rodzajów opakowań stosowanych we wzorcu Ukrywanie typu
    • Segregacja interfejsów w opakowaniach wzorca projektowego Ukrywanie typu
    • Wyniki pomiarów wydajności
    • Kilka słów o terminologii
  • Wytyczna 33.: Miej świadomość optymalizacyjnego potencjału wzorca projektowego Ukrywanie typu
    • Optymalizacja małego bufora
    • Ręczna implementacja przydzielania funkcji
  • Wytyczna 34.: Pamiętaj o kosztach konfiguracji związanych z rodzajem opakowań używanych we wzorcu Ukrywanie typu
    • Koszty konfiguracji związane z rodzajem opakowań stosowanych we wzorcu Ukrywanie typu
    • Prosta implementacja wzorca projektowego Ukrywanie typu niemająca praw własności
    • Pozbawiona praw własności implementacja Ukrywania typu o większych możliwościach

9. Wzorzec projektowy Dekorator

  • Wytyczna 35.: Stosuj dekoratory, aby dodawać dostosowania hierarchicznie
    • Problem projektowy kolegów z firmy
    • Prezentacja wzorca projektowego Dekorator
    • Klasyczna implementacja wzorca projektowego Dekorator
    • Drugi przykład dekoratora
    • Porównanie wzorców projektowych Dekorator, Adapter i Strategia
    • Analiza mankamentów wzorca projektowego Dekorator
  • Wytyczna 36.: Zrozum kompromis pomiędzy abstrakcją czasu wykonywania a abstrakcją czasu kompilacji
    • Dekorator czasu kompilacji oparty na wartościach
    • Wartościowy dekorator czasu wykonania

10. Wzorzec projektowy Singleton

  • Wytyczna 37.: Traktuj Singleton jako wzorzec implementacyjny, a nie wzorzec projektowy
    • Przedstawienie wzorca Singleton
    • Singleton nie zarządza zależnościami ani ich nie redukuje
  • Wytyczna 38.: Projektuj singletony pod kątem zmian i możliwości testowania
    • Singletony reprezentują globalny stan
    • Singletony utrudniają wprowadzanie zmian i możliwości testowania
    • Odwrócenie zależności od singletonu
    • Stosowanie wzorca projektowego Strategia
    • Podążając w kierunku wstrzykiwania zależności

11. Ostatnia wytyczna

  • Wytyczna 39.: Kontynuuj poznawanie wzorców projektowych
  • Titel: C++. Projektowanie oprogramowania. Zasady i wzorce projektowe
  • Autor: Klaus Iglberger
  • Originaler Titel: C++ Software Design: Design Principles and Patterns for High-Quality Software
  • Übersetzung: Piotr Rajca
  • ISBN: 978-83-8322-721-4, 9788383227214
  • Veröffentlichungsdatum: 2023-07-25
  • Format: E-book
  • Artikelkennung: cpppoz
  • Verleger: Helion