Модульное и объектно-ориентированное программирование

В развитии программирования, существует  две тенденции:
•    смещение акцентов от программирования отдельных деталей к программированию более крупных компонентов;
•    смещение акцентов от структур алгоритмов к структурам данных.
Большинство современных коммерческих программных систем больше и существенно сложнее, чем их предшественники даже несколько лет назад. Постоянный рост сложности обусловил большое количество исследований по методологии программирования.
Разрастание программных проектов означало и увеличение численности коллективов программистов, а следовательно, необходимость независимой разработки отдельных частей проекта. Ответом на эту потребность стала технология модульного программирования, позволяющая создавать независимые модули, объединяя в них сильно связанные между собой и слабо связанные с другими задачи и функции.
Основным элементом системы выступал алгоритм, реализованный на языке программирования. Методы структурного проектирования и программирования состояли в последовательной детализации задачи «сверху вниз», определяя на каждом этапе новые детали алгоритма. Таким образом, алгоритмы были основными строительными блоками проекта.
Методы и средства объектно-ориентированного подхода заключаются в том, что в качестве таких блоков используются классы и объекты.
Новая методология не порывает с прежними методами, а строится с учетом предыдущего опыта. Объектный подход зарекомендовал себя как унифицирующая идея всей компьютерной науки, применимая не только в программировании, но также в анализе предметной области, проектировании систем и даже архитектуры компьютеров.
Объектно-ориентированное программирование (ООП) – это методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию.
В практической части рассмотрена популярнейшая система вычислений MathCad. Программа MathCad очень  удобна, проста и понятна в использовании, чем и привлекает к себе пользователей.

1. Модульное программирование

"Модульность — фундаментальный аспект всех успешно работающих крупных систем." ( Б. Страуструп. Разработчик языка C++)

С увеличением объема программы становится невозможным удерживать в памяти все детали. Естественным способом борьбы со сложностью любой задачи является ее разбиение на части. Задача может быть разделена на более простые и обозримые с помощью функций, после чего программу можно рассматривать в более укрупненном виде — на уровне взаимодействия функций. Это важно, поскольку человек способен помнить ограниченное количество фактов. Использование функций является первым шагом к повышению степени абстракции программы и ведет к упрощению ее структуры. Разделение программы на функции позволяет также избежать избыточности кода, поскольку функцию записывают один раз, а вызывать ее на выполнение можно многократно из разных точек программы. Процесс отладки программы, содержащей функции, можно лучше структурировать. Часто используемые функции можно помещать в библиотеки. Таким образом создаются более простые в отладке и сопровождении программы. Следующим шагом в повышении уровня абстракции программы является группировка функций и связанных с ними данных в отдельные файлы (модули), компилируемые раздельно. Получившиеся в результате компиляции объектные модули объединяются в исполняемую программу с помощью компоновщика. Разбиение на модули уменьшает время перекомпиляции и облегчает процесс отладки, скрывая несущественные детали за интерфейсом модуля и позволяя отлаживать программу по частям (или разными программистами). Модуль содержит данные и функции их обработки. Другим модулям нежелательно иметь собственные средства обработки этих данных, они должны пользоваться для этого функциями первого модуля. Для того чтобы использовать модуль, нужно знать только его интерфейс, а не все детали его реализации. Чем более независимы модули, тем легче отлаживать программу. Это уменьшает общий объем информации, которую необходимо одновременно помнить при отладке. Разделение программы на максимально обособленные части является сложной задачей, которая должна решаться на этапе проектирования программы. Скрытие деталей реализации называется инкапсуляцией. Инкапсуляция является ключевой идеей как структурного, так и объектно-ориентированного программирования. Пример инкапсуляции — помещение фрагмента кода в функцию и передача всех необходимых ей данных в качестве параметров. Чтобы использовать такую функцию, требуется знать только ее интерфейс, определяемый заголовком (имя, тип возвращаемого значения и типы параметров). Интерфейсом модуля являются заголовки всех функций и описания доступных извне типов, переменных и констант.  [2]