PDF de programación - Diseño por contrato - Tecnología de la Programación

Tecnología de la Programación

Diseño por contrato

David Cabrero Souto

Facultad de Informática
Universidade da Coruña

Curso 2007/2008

Introducción

Pruebas de unidad

¿ Especificación formal de las propiedades ?

Diseño por Contrato

Promotor: Bertrand Meyer (ver Object-Oriented Software
Construction, Second Edition, Prentice Hall, 1997
Busca mejorar la calidad del código (reducir errores)

Diseño por contrato

En OO: clases y sus clientes tienen un contrato:

Condiciones que garantiza el cliente (precondiciones).
Condiciones que garantiza el proveedor (postcondiciones).

Las entradas del API quedan caracterizadas por su
especificación.
En general, un contrato se puede implementar de varias
formas.
Separamos el contrato (qué/intención) de la implementación
(cómo).
El contrato se hace ejecutable.
Se comprueba el contrato en tiempo de ejecución.

Diseño por contrato

En OO: clases y sus clientes tienen un contrato:

Condiciones que garantiza el cliente (precondiciones).
Condiciones que garantiza el proveedor (postcondiciones).

Las entradas del API quedan caracterizadas por su
especificación.
En general, un contrato se puede implementar de varias
formas.
Separamos el contrato (qué/intención) de la implementación
(cómo).
El contrato se hace ejecutable.
Se comprueba el contrato en tiempo de ejecución.

Diseño por contrato

En OO: clases y sus clientes tienen un contrato:

Condiciones que garantiza el cliente (precondiciones).
Condiciones que garantiza el proveedor (postcondiciones).

Las entradas del API quedan caracterizadas por su
especificación.
En general, un contrato se puede implementar de varias
formas.
Separamos el contrato (qué/intención) de la implementación
(cómo).
El contrato se hace ejecutable.
Se comprueba el contrato en tiempo de ejecución.

Documentar con contratos

Ventajas:

Más abstracto que el lenguaje natural.
Menos ambiguo que el lenguaje natural.
En general, es declarativo.
Ejecutable.
Asignación de culpa.
Eficiencia. Evita la programación defensiva y la “compilación”
de los contratos es opcional.

DPC: ejemplo

/* requiere X >= 0
* asegura
*/
FUNCTION raíz_cuadrada(float:X):float { ... }

X ~= resultado * resultado

Cliente

Obligaciones
Pasa un número no
negativo

Implementador Calcula y devuelve

la raíz cuadrada

Derechos
Obtiene una aprox-
imación de la raíz
cuadrada
Asume que el argu-
mento es no negati-
vo

Ejemplo: Eiffel

Lenguaje Orientado a Objetos, “Tipado estático”, herencia,
polimorfismo, excepciones, paquetes, tipos genéricos,
aserciones, . . .
Origen: Bertrand Meyers, 1986-92.
Las anotaciones forman parte del lenguaje.

INTEGER)

i s

deposit (sum :
r e q u i r e

sum >= 0

do

add (sum)

ensure

balance = old balance + sum

end ;

DPC en Java

Java 1.4, 1.5: aserciones.

assert Expression1 ;
assert Expression1 : Expression2 ;
javac -source 1.4 MyClass.java
Limitado (precondiciones, fórmulas lógicas, invariantes)

Why not provide a full-fledged design-by-contract
facility with preconditions, postconditions and class
invariants, like the one in the Eiffel programming
language?

JML.
OCL (UML).
http://ocl4java.org/

DPC en Java

Java 1.4, 1.5: aserciones.

assert Expression1 ;
assert Expression1 : Expression2 ;
javac -source 1.4 MyClass.java
Limitado (precondiciones, fórmulas lógicas, invariantes)

Why not provide a full-fledged design-by-contract
facility with preconditions, postconditions and class
invariants, like the one in the Eiffel programming
language?

JML.
OCL (UML).
http://ocl4java.org/

DPC en Java

Java 1.4, 1.5: aserciones.

assert Expression1 ;
assert Expression1 : Expression2 ;
javac -source 1.4 MyClass.java
Limitado (precondiciones, fórmulas lógicas, invariantes)

Why not provide a full-fledged design-by-contract
facility with preconditions, postconditions and class
invariants, like the one in the Eiffel programming
language?

JML.
OCL (UML).
http://ocl4java.org/

DPC en Java

Java 1.4, 1.5: aserciones.

assert Expression1 ;
assert Expression1 : Expression2 ;
javac -source 1.4 MyClass.java
Limitado (precondiciones, fórmulas lógicas, invariantes)

Why not provide a full-fledged design-by-contract
facility with preconditions, postconditions and class
invariants, like the one in the Eiffel programming
language?

JML.
OCL (UML).
http://ocl4java.org/

DPC en Java

Java 1.4, 1.5: aserciones.

assert Expression1 ;
assert Expression1 : Expression2 ;
javac -source 1.4 MyClass.java
Limitado (precondiciones, fórmulas lógicas, invariantes)

Why not provide a full-fledged design-by-contract
facility with preconditions, postconditions and class
invariants, like the one in the Eiffel programming
language?

JML.
OCL (UML).
http://ocl4java.org/

Sobre las especificaciones

Consideramos un programa como correcto cuando cumple
una especificación.
¿ Cómo comprobar que se cumple la especificación ?

Validación
Verificación

La especificación puede ser erronea, incompleta, . . .
/* requiere
* asegura
*/
FUNCION dividir(int:dividendo, int:divisor):void { ... }

dividendo >= 0 Y divisor > 0
dividendo == divisor * cociente + resto

La siguiente implementación cumple la especificación:

int cociente = 0;
int resto = dividendo;

Sobre las especificaciones

Consideramos un programa como correcto cuando cumple
una especificación.
¿ Cómo comprobar que se cumple la especificación ?

Validación
Verificación

La especificación puede ser erronea, incompleta, . . .
/* requiere
* asegura
*/
FUNCION dividir(int:dividendo, int:divisor):void { ... }

dividendo >= 0 Y divisor > 0
dividendo == divisor * cociente + resto

La siguiente implementación cumple la especificación:

int cociente = 0;
int resto = dividendo;

Sobre las especificaciones

Consideramos un programa como correcto cuando cumple
una especificación.
¿ Cómo comprobar que se cumple la especificación ?

Validación
Verificación

La especificación puede ser erronea, incompleta, . . .
/* requiere
* asegura
*/
FUNCION dividir(int:dividendo, int:divisor):void { ... }

dividendo >= 0 Y divisor > 0
dividendo == divisor * cociente + resto

La siguiente implementación cumple la especificación:

int cociente = 0;
int resto = dividendo;

Sobre las especificaciones

Consideramos un programa como correcto cuando cumple
una especificación.
¿ Cómo comprobar que se cumple la especificación ?

Validación
Verificación

La especificación puede ser erronea, incompleta, . . .
/* requiere
* asegura
*/
FUNCION dividir(int:dividendo, int:divisor):void { ... }

dividendo >= 0 Y divisor > 0
dividendo == divisor * cociente + resto

La siguiente implementación cumple la especificación:

int cociente = 0;
int resto = dividendo;

Sobre las especificaciones (cont.)

dividendo >= 0 Y divisor > 0
dividendo == divisor * cociente + resto Y
resto < divisor

Mejoramos la especificación:
/* requiere
* asegura
*
*/
Las especificaciones no son únicas:
/* requiere
* asegura
*
*/

dividendo >= 0 Y divisor > 0
divisor * cociente <= dividendo Y
divisor * (cociente+1) > dividendo

Sobre las especificaciones (cont.)

dividendo >= 0 Y divisor > 0
dividendo == divisor * cociente + resto Y
resto < divisor

Mejoramos la especificación:
/* requiere
* asegura
*
*/
Las especificaciones no son únicas:
/* requiere
* asegura
*
*/

dividendo >= 0 Y divisor > 0
divisor * cociente <= dividendo Y
divisor * (cociente+1) > dividendo