Página 8. Estructuras de Datos en C++

• 1.7. PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA

La programación orientada a objetos se desarrolló para tratar de paliar diversas limitaciones que se encontraban en anteriores enfoques de programación. Para apreciar las ventajas de la POO, es preciso constatar las limitaciones citadas y cómo se producen con lo lenguajes de programación tradicionales.

C, Pascal y Fortran, y lenguajes similares, se conocen como lenguajes procedimentales (por procedimientos). Es decir, cada sentencia o instrucción señala al compilador para que realice alguna tarea: obtener una entrada, producir una salida, sumar tres números, dividir por cinco, etc. En resumen, un programa en un lenguaje procedimental es un conjunto de instrucciones o sentencias. En el caso de pequeños programas, estos principios de organización (denominados paradigma) se demuestran eficientes. El programador sólo tiene que crear esta lista de instrucciones en un lenguaje de programación, compilar en la computadora y está, a su vez, ejecuta estas instrucciones.

Cuando los programas se vuelven más grandes, cosa que lógicamente sucede cuando aumenta la complejidad del problema a resolver, las lista de instrucciones aumenta considerablemente, de modo tal que el programador tiene muchas dificultades para controlar ese gran número de instrucciones. Los programadores pueden controlar, de modo normal, unos centenares de líneas de instrucciones. Para resolver este problema los programas se descompusieron en  unidades más pequeñas que adoptaron el nombre de  funciones (procedimientos, subprogramas o subrutinas en otros lenguajes de programación). De este modo un programa orientado a procedimientos se divide en funciones, de modo que cada función tiene un propósito bien definido y resuelve una tarea concreta, y se diseña una interfaz claramente definida (el prototipo o cabecera de la función) para su comunicación con otras funciones.

Con e paso de los años, la idea de romper un programa en funciones fue evolucionando y se llegó al agrupamiento de las funciones en otras unidades más grandes llamadas módulos (normalmente, en el caso de C, denominadas archivos o ficheros); sin embargo, el principio seguía siendo el mismo: agrupar componentes que ejecutan listas de instrucciones (sentencias). Esta característica hace que a medida que los programas se hacen más grandes y complejos, el paradigma estructurado comienza a dar señales de debilidad y resulta muy difícil determinar los programas de un modo eficiente. Existen varias razones de la debilidad de los programas estructurados para resolver problemas complejos. Tal vez las dos razones más evidentes son éstas: primero, las funciones tienen acceso ilimitado a los datos globales; segundo, las funciones inconexas y datos, fundamentos del paradigma procedimental, proporcionan un modelo pobre del  mundo real.

• 1.7.1. Datos locales y datos globales

En un programa procedimental, por ejemplo escrito en C, existen dos tipos de datos. Datos locales que son ocultos en el interior de la función y son utilizados, exclusivamente, por la función. Estos datos locales están estrechamente relacionados con sus funciones y están protegidos de modificaciones por otras funciones.

Otros tipos de datos son los datos globales a los cuales se puede acceder desde cualquier función del programa. Es decir dos o más funciones pueden acceder a los mismos datos siempre que éstos sean globales. En la Figura 1.3 se muestra la disposición de variables locales y globales en un programa procedimental.

Un programa grande (Figura 1.4) se compone de numerosas funciones y datos globales y conlleva una multitud de conexiones entre funciones y datos que dificulta su comprensión y lectura.

Todas estas conexiones múltiples originan diferentes problemas. En primer lugar, hacen difícil diseñar la estructura del programa. En segundo lugar, el programa es difícil de modificar ya qué cambios en datos globales pueden necesitar la reescritura de todas las funciones que acceden a los mismos. También puede suceder que estas modificaciones de los datos globales pueden no ser aceptadas por todas o algunas de las funciones.

Figura 1.3. Datos locales y globales

Figura 1.4. Un programa procedimental

• 1.7.2. Modelado del mundo real

Otro problema importante de la programación estructurada reside en el hecho de que la disposición separada de datos y funciones no se corresponden con los modelos de las cosas del mundo real. En el mundo físico se trata con objetos físicos tales como personas, autos o aviones. Estos objetos no son como los datos ni como las funciones. Los objetos o no del mundo real tienen atributos y comportamiento.

Los atributos o características de los objetos son, por ejemplo; en las personas, su edad, su profesión, su domicilio, etc.; en un auto, la potencia, el número de la matrícula, el precio número de puertas, etc.; en una casa la superficie, el precio, el año de construcción, la dirección, etcétera. En realidad, los atributos del mundo real tienen su equivalente en los datos de un programa; toman un valor específico, tal como 200 metros cuadrados, 20.000 dólares, cinco puertas, etc.

El comportamiento son las acciones que ejecutan los objetos del mundo real como respuesta a un determinado estímulo. Si usted pisa los frenos de un auto, el coche(carro) se detiene; si acelera, el auto aumenta su velocidad, etc. El comportamiento, en esencia, es como una función: se llama a una función para hacer algo (visualizar la nómina de los empleados de una empresa).

Por esta razones, ni los datos ni las funciones, por sí mismas, modelan los objetos del mundo real de un modo eficiente.

La programación estructurada mejora la claridad,  fiabilidad y facilidad de mantenimiento de los programas; sin embargo, para programas grandes o a gran escala presentan retos de difícil solución.