Контрактное программирование

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Контрактное программирование (design by contract (DbC), programming by contract, contract-based programming) — это метод проектирования программного обеспечения. Он предполагает, что проектировщик должен определить формальные, точные и верифицируемые спецификации интерфейсов для компонентов системы. При этом, кроме обычного определения абстрактных типов данных, также используются предусловия, постусловия и инварианты. Данные спецификации называются «контрактами» в соответствии с концептуальной метафорой условий и ответственности в гражданско-правовых договорах.

История[править | править вики-текст]

Термин предложил Бертран Мейер в связи с разработкой языка Eiffel. Контрактное программирование выросло из формальной верификации, формальной спецификации и логики Хоара. Контрактное программирование — это не только простая метафора, указывающая способ проектирования. Условия, облегчающие применение контрактного программирования:

Описание[править | править вики-текст]

Основная идея контрактного программирования — это модель взаимодействия элементов программной системы, основывающаяся на идее взаимных обязательств и преимуществ. Как и в бизнесе, клиент и поставщик действуют в соответствии с определённым контрактом. Контракт некоторого метода или функции может включать в себя:

  • конкретные обязательства, которые любой клиентский модуль должен выполнить перед вызовом метода — предусловия, которые дают преимущество для поставщика — он может не проверять выполнение предусловий;
  • конкретные свойства, которые должны присутствовать после выполнения метода — постусловия, которые входят в обязательства поставщика;
  • обязательства по выполнению конкретных свойств — инвариантов, которые должны выполняться при получении поставщиком сообщения, а также при выходе из метода.

Многие языки программирования позволяют учитывать такие обязательства. Контрактное программирование подразумевает эти требования критическими для корректности программ, поэтому они должны быть утверждены при проектировании. Таким образом, контрактное программирование предписывает начинать писать код с написания формальных утверждений корректности (assertions).

В объектно-ориентированном программировании контракт метода обычно включает следующую информацию:

  • возможные типы входных данных и их значение;
  • типы возвращаемых данных и их значение;
  • условия возникновения исключений, их типы и значения;
  • присутствие побочного эффекта метода;
  • предусловия, которые могут быть ослаблены (но не усилены) в подклассах;
  • постусловия, которые могут быть усилены (но не ослаблены) в подклассах;
  • инварианты, которые могут быть усилены (но не ослаблены) в подклассах;
  • (иногда) гарантии производительности, например, временная сложность или сложность по памяти.

При использовании контрактов сам код не обязан проверять их выполнение. Обычно в таких случаях в коде делают жёсткое падение[уточнить]fail hard»), таким образом облегчая отладку выполнения контрактов. Во многих языках, таких как C, C++, Delphi, PHP, такое поведение реализуется оператором assert. В релизовом варианте кода это поведение может быть сохранено, либо проверки могут быть убраны чтобы повысить производительность.

Юнит-тесты проверяют модуль изолированно от других, проверяя, что модуль удовлетворяет предположениям контракта, а также свои контракты выполняют используемые им модули. Интеграционные тесты проверяют, что модули работают корректно вместе.

Контрактное программирование может повысить уровень повторного использования кода, поскольку обязательства модуля чётко документированы. Вообще, контракт модуля можно рассматривать также как способ документации программного обеспечения.

Реализация в языках программирования[править | править вики-текст]

Поддержка DbC на языковом уровне[править | править вики-текст]

Языки, изначально поддерживающие средства для контрактного программирования:

Поддержка DbC с помощью сторонних библиотек[править | править вики-текст]

Общие инструменты[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. , Bright, Walter D Programming Language, Contract Programming. Digital Mars (20 августа 2006). Проверено 6 октября 2006. Архивировано из первоисточника 21 марта 2012.
  2. David Morgan, Andreas Leitner and Nhat Minh Le. Contracts for Java (англ.) (4 February 2011). Проверено 12 июня 2011. Архивировано из первоисточника 21 марта 2012.

См. также[править | править вики-текст]

Тестирование на основе модели