Werkzeuge der Softwareentwicklung

Compiler vs Interpreter

Compiler

• um ein Programm schnell ausführen zu können, muss es von vor der Laufzeit in Maschinencode umgewandelt werden, den der Prozessor ausführen kann.
• Der Compiler übersetzt Code in Maschinencode, ohne jedoch die Befehle dabei schon auszuführen.

Interpreter

• übersetzt Programme zeilenweise, wobei erst jede Zeile einer Syntaxprüfung unterzogen wird.
• sind die Befehle in der Zeile korrekt, werden sie vom Interpreter in Anweisungen für den Prozessor übersetzt und ausgeführt.
• anschließend wird die nächste Zeile geprüft.
• tritt ein Syntaxfehler auf, wird der Übersetzungsvorgang abgebrochen und eine Fehlermeldung ausgegeben
• Die vorherigen Schritte wurden jedoch ausgeführt und Veränderungen in z.B. Files sind permanent.

Assembbler

• Maschinennaher Code, schwer Wartbarkeit, hohes Kontextwissen wird benötigt.
• assembler Sprache hat Zugang zum vollständigen Befehlssatz der CPU.
• Jedoch haben verschiedene Prozessorarchitekturen grundverschiedene Assembler & Maschinensprachen

Standard Libraries

• Sammlung von bereits implementierten Funktionalitäten (DataStructures, subroutines, macro definitions, global variables, templates etc..)
• Interaction with the host platform, including input/output and operating system calls.
• z.B. Math funktionen wie sqrt oder Wert für PI

Grundlegende Sprachelemente

• Syntax : bestimmt den Aufbau der Sätze, wie Anweisungen aufgebaut sind.
• Semantik : Bedeutung der Sätze- was bedeuten Anweisungen
• Bezeichner : muss (oft) mit einem Buchstaben beginnen. identifiziert variablen, Funktionen, Klassen, module etc...
• Zuweisung : Besteht aus einem Bezeichner, dem Zuweisungsoperator = und einem Ausdruck
• Reservierte Wörter : Schlüsselwörter, die eine Spezielle Bedeutung haben (true, false, null...)
• Kommentare : Interpreter/Compiler ignoriert diese, sie werden also nicht Maschinencode umgesetzt. Dienen dazu Code für Menschen besser verständlich zu machen.

Variablen

Standardtypen - elementare Datentypen

• Numerische DAten - Unterteilung in ganze Zahlen (Integer) und reelle Zahlen (z.B. Float)
  • Integer-Datentypen - besitzen keine Nachkommastellen. Viele Sprachen besitzen mehrere Integer-Datentypen, die sich durch Bezeichnung, Wertebereich und Speicherplatzbedarf unterscheiden.
  • Gleitkomma-Datentypen - je nach Typ lassen sich Zahlen mit einer bestimmten Genauigkeit darstellen. Für höhere Genauigkeit oder Wertebereich wird mehr Speicherplatz benötigt.
• Zeichen-Datentyp - können beliebige Zeichen (ursprünglich ASCII, heute meist Unicode: UTF-8 Zeichensatz) enthalten.
  • Es sind also Buchstaben, Zahlen und Sonderzeichen wie "!%$&/(){}² zulässig.
  • ASCII 1 Byte pro Zeichen, UTF-8 2Byte pro Zeichen
• Logischer Datentyp - Boolean - kann nur True oder False annehmen, Speichergröße 1 Byte

Gültigkeitsbereiche von variablen

• Lokale Variablen - nur innerhalb von Anweisungsblöcken vereinbart. Lebensdauer endet mit dem Verlassen aus dem Block
• Globale Variablen - gelten über die gesamte Lebensdauer der Programmausführung. können von allen Funktionen angesprochen werden.
• Deklaration - Name, Gültigkeitsbereich und Datentyp der Variable wird festgelegt
• Initialisierung - Wertzuweisung und gleichzeitige Deklaration
• Konstanten - Variablen deren Wert sich nicht mehr verändern kann. Müssen meist mit Initialisierung deklariert werden.

Vorgegensmogelle

Modularität

Gesamtaufgabe wird ind Teilaufgaben (Module) zerlegt.

• Vorteile:
  • Verkürzte Entwicklungszeit
  • bessere Verteilung von Arbeiten und Ressourcen
  • Wartbarkeit
  • Wiederverwendbarkeit

Abstraktionsprinzip

eine Auswahl relevanter Informationen aus einer größeren Menge von verfügbaren Informationen.
Unwesentliche Informationen für gegebene Aufgabenstellung ausschließen.

Methoden

Eine Methode ist eine systematische Vorgehensweise, um bestimmte Aufgabe im Rahmen festgelegter Prinzipien zu lösen.

• Top-down-Methode - Gesamtaufgabe wird in Teilaufgaben zerlegt
• Bottom-up-Methode- einzelne Module werden entwickelt und dann zum Gesamtsystem zusammengesetzt.
• Up-down-Methode(Middle-Out, Gegenstromverfahren) - test von kritischen Teilaufgaben -Gesamtaufgabe durch Top-down-Methode verfeinert und Teilaufgaben durch Bottom-Up-Methode abstrahiert.

Software-Lebenszyklus

Analyse -> Entwurf -> Implementierung -> Integration -> Einsatz -> Wartung

Professionelle Software wird immer komplexer - um besser planen zu können ist eine strukturierte Vorgehensweise notwendig.
Der Software-Lebenszyklus wird in Phase eingeteilt. In jeder Phase werden bestimmte Aufgaben fertiggestellt, getestet etc...

• Analysephase - Was soll die Software tun
  • Ergebnis ist das Pflichtenheft mit eindeutig beschriebenen Anforderungen
• Entwurfsphase - wie ist die Software zu realisieren?
  • erstellen d
  • Festlegung von Programmiersprache, Programmierstrukturen, Anlegen der Dokumentation etc...
  • Ergebnis ist die Beschreibung des Entwurfs, bzw. Softwarespezifikationen
• Implementierungsphase- Programmcode wird erstellt und getestet
  • Whitebox-Tests - prüfen das die innere Funktionsweise von Komponenten
  • Blckbox-Tests - prüfen das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten.
• Integrationsphase - Einzelaufgaben werden zur Gesamtaufgabe zusammengefügt.
  • Treten Fehler in der Integrationsphase auf, wird die Implementierungsphase nochmals durchlaufen.
• Einsatz und Wartung . Korrektur auftretender Fehler
  • Anpassung an Systemumgebungen
  • Änderungen oder Erweiterungen von Funktionalität

Vorgehensmodelle

• Wasserfallmodell
• V-Modell
• Prototyping-Modell
• Spiralmodell
• Agile Modelle

Tests

Einfach weil Prüfungsrelevant nochmal

Whitebox-Tests

• prüfen das die innere Funktionsweise von Komponenten

Blckbox-Tests

• prüfen das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten.

Schreibtischtest

• Hierbei werden für einen deterministischen und terminierenden Programmablauf eine Eingabe- und eine mögliche Ausgabemenge festgelegt. Anschließend wird mit jedem Element der Eingabemenge durch schrittweises Durchrechnen die Korrektheit des Programmablaufs überprüft.