LẬP TRÌNH MÔ-ĐUN: ĐẶC ĐIỂM, VÍ DỤ, ƯU ĐIỂM, ỨNG DỤNG - CÔNG NGHỆ - 2025

Các lập trình mô-đun là một kỹ thuật được sử dụng để phát triển phần mềm, nơi chương trình được chia thành nhiều khối nhỏ hoặc các thành phần độc lập gọi là mô-đun, mà có thể quản lý, hợp lý và thiết thực.

Mô-đun là một khối các câu lệnh giải quyết một vấn đề cụ thể. Mỗi mô-đun chứa mọi thứ cần thiết để hoàn thành chức năng của riêng nó và có thể được chỉnh sửa hoặc sửa đổi mà không ảnh hưởng đến phần còn lại của dự án.

Ví dụ về giải quyết một vấn đề bằng cách sử dụng mô-đun. Nguồn: Kayau / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Cách lập trình này đạt được bằng cách duy trì một giao diện mô-đun cố định được các thành phần phần mềm khác sử dụng để truy cập các chức năng của từng mô-đun.

Các mô-đun áp đặt ranh giới hợp lý giữa các thành phần, cải thiện khả năng bảo trì. Chúng được kết hợp thông qua các giao diện, được thiết kế theo cách để giảm thiểu sự phụ thuộc giữa các mô-đun khác nhau.

Mô-đun chính và phụ

Một mô-đun chính và một số mô-đun phụ là những gì tạo nên lập trình mô-đun. Từ mô-đun chính, các cuộc gọi được thực hiện đến các chức năng của mô-đun phụ.

Các trình cắm thêm này tồn tại dưới dạng tệp thực thi riêng biệt, được tải khi mô-đun chính chạy. Mỗi mô-đun có một tên duy nhất được gán trong câu lệnh CHƯƠNG TRÌNH.

Các nhóm làm việc có thể phát triển các phân hệ khác nhau một cách riêng biệt mà không cần phải biết tất cả các phân hệ của hệ thống. Mỗi ứng dụng mô-đun được liên kết với một số phiên bản để cung cấp sự linh hoạt cho các nhà phát triển trong việc duy trì mô-đun.

Các tính năng lập trình mô-đun

Môđun

Máy tính không cần phiên bản mã đã bùng nổ để chạy nó. Đó là những hạn chế về nhận thức của con người buộc bạn phải viết mã ở những phần nhỏ hơn.

Một chương trình có thể chứa các hàm khác và cũng có thể tham chiếu đến các hàm có trong các tệp khác. Các chức năng hoặc mô-đun này là tập hợp các câu lệnh được sử dụng để thực hiện một hoạt động hoặc tính toán một giá trị.

Để duy trì tính đơn giản và dễ đọc trong các chương trình lớn và phức tạp, một hàm chính ngắn được sử dụng kết hợp với các hàm khác, thay vì một hàm chính dài.

Bằng cách tách một chương trình thành các nhóm mô-đun, mỗi mô-đun sẽ dễ hiểu hơn, do đó tuân thủ các hướng dẫn cơ bản của lập trình có cấu trúc.

Định nghĩa hàm

Một hàm bao gồm một khai báo định nghĩa của nó, theo sau là các lệnh và câu lệnh. Dạng tổng quát của một hàm là:

Tên_ hàm (khai báo tham số) {

câu phù hợp;

các lệnh;

biểu thức trả về;

}

- Phần khai báo các tham số thể hiện thông tin đang được truyền cho hàm.

- Các biến bổ sung được sử dụng cụ thể bởi hàm được xác định trong các câu.

- Tất cả các hàm phải bao gồm một câu lệnh trả về.

Phạm vi của các biến

Các biến được khai báo trong hàm chính hoặc trong các hàm do người dùng định nghĩa được gọi là biến cục bộ. Chúng có giá trị khi hàm thực thi, nhưng giá trị của chúng không được giữ lại khi hàm hoàn thành.

Các biến được khai báo bên ngoài chương trình chính hoặc các hàm do người dùng định nghĩa được gọi là biến toàn cục. Các biến này có thể được lấy từ bất kỳ hàm nào có trong chương trình.

Đó là thủ tục

Lập trình mô-đun khá thủ tục, vì nó hoàn toàn hướng đến việc viết mã cho các hàm mà không tính đến dữ liệu.

Ví dụ về lập trình mô-đun

Mô-đun trong cuộc sống thực

Giả sử một ngôi nhà có điện, với nhiều ổ cắm trên tường. Hệ thống này cho phép bạn kết nối các thiết bị điện khác nhau, ví dụ, lò vi sóng, máy giặt, máy sấy, v.v.

Các thiết bị này được thiết kế để thực hiện nhiệm vụ cụ thể của chúng khi được cắm và bật, bất kể chúng được đặt ở đâu.

Các mô-đun của một ứng dụng phải tuân theo cùng một triết lý này. Điều này có nghĩa là họ chỉ phải thực hiện nhiệm vụ cụ thể của mình bất kể họ đang ở trong phần nào của ứng dụng, hoặc thậm chí ứng dụng họ được kết nối với.

Ngoài ra, cũng giống như một thiết bị điện có thể dễ dàng rút phích cắm khỏi ổ cắm, một mô-đun phải được thiết kế theo cách có thể dễ dàng gỡ bỏ khỏi ứng dụng.

Cũng giống như việc loại bỏ một thiết bị điện không ảnh hưởng đến chức năng của các thiết bị được kết nối khác, việc xóa các mô-đun khỏi một ứng dụng sẽ không ảnh hưởng đến chức năng của các mô-đun khác của ứng dụng đó.

Các hàm trong Java

Trong Java, các mô-đun được viết dưới dạng các hàm độc lập. Ví dụ: bạn có thể có một hàm hoặc khối mã để tính điểm trung bình của học sinh dựa trên điểm của họ trong tất cả các khóa học họ đã học.

Hàm cần lấy danh sách các điểm làm đầu vào và sau đó trả về điểm trung bình đã tính:

Chức năng này được gọi là CalculAverageNote. Nó nhận dưới dạng đầu vào một danh sách các ghi chú, sử dụng một mảng kiểu dữ liệu kép và trả về giá trị trung bình được tính toán.

Trong hàm, tổng biến cục bộ được khởi tạo bằng 0 và sau đó, sử dụng vòng lặp for, tất cả các điều kiện được thêm vào tổng. Cuối cùng, tổng thu được chia cho số nốt nhạc, trả về giá trị kết quả.

Nếu ma trận đầu vào có các ghi chú 3.5, 3.0 và 4.0, sau khi thêm chúng, nó sẽ có tổng giá trị là 10,5 và sau đó nó sẽ được chia cho 3, vì có ba nốt. Hàm sẽ trả về giá trị 3.5.

Lợi thế

Lập trình dự án độc lập

Nhiều lập trình viên có thể làm việc trên cùng một dự án nếu nó được chia thành các mô-đun. Các lập trình viên khác nhau có thể thiết kế độc lập các mô-đun chương trình khác nhau, điều này cần thiết cho một chương trình lớn và phức tạp.

Phát triển chương trình hiệu quả

Các chương trình có thể được phát triển nhanh hơn, vì các mô-đun nhỏ, độc lập dễ hiểu, dễ thiết kế và kiểm tra hơn các chương trình lớn.

Lập trình viên có thể cung cấp đầu vào cần thiết và xác minh rằng mô-đun là chính xác bằng cách kiểm tra đầu ra của nó.

Sử dụng nhiều mô-đun

Mã được viết cho một chương trình thường hữu ích cho những chương trình khác. Lập trình mô-đun cho phép các phần này được lưu lại để sử dụng trong tương lai. Vì mã có thể định vị lại, các mô-đun đã lưu có thể được liên kết với bất kỳ chương trình nào khác đáp ứng các yêu cầu đầu vào và đầu ra.

Với lập trình nguyên khối, các phần mã như vậy được nhúng trong chương trình và không có sẵn để sử dụng cho các chương trình khác.

Dễ dàng gỡ lỗi và sửa đổi

Một mô-đun nhỏ hơn một chương trình đầy đủ, vì vậy dễ kiểm tra hơn. Mỗi mô-đun có thể được viết và thử nghiệm riêng biệt với phần còn lại của chương trình. Sau khi một mô-đun đã được kiểm tra, nó có thể được sử dụng trong một chương trình mới mà không cần phải kiểm tra lại.

Khi một chương trình phải được sửa đổi, lập trình mô-đun đơn giản hóa công việc. Các mô-đun mới hoặc đã được gỡ lỗi có thể được liên kết với một chương trình hiện có mà không làm thay đổi phần còn lại của chương trình.

Nhược điểm

Cấu trúc hướng đối tượng quá mức

Lập trình này sử dụng các giao diện, đây là một ý tưởng khá hiệu quả. Để tận dụng điều đó, một số khung công tác đi kèm với một tập hợp đầy đủ các lớp có thể hoán đổi cho nhau. Ví dụ, để xử lý tính bền bỉ, có thể có nhiều lớp triển khai một giao diện bền bỉ.

Tuy nhiên, các môi trường phát triển tích hợp (IDE) lại nhầm lẫn về điều này. Ví dụ: bạn có thể đang cố gắng tìm nguồn của một phương thức và IDE sẽ không biết bạn muốn xem phương thức nào, do đó hiển thị một danh sách dài các tệp có phương thức có tên đó tồn tại.

Mô-đun quá nhỏ

Có rất nhiều mô-đun chỉ chứa một chức năng rất nhỏ. Mỗi mô-đun yêu cầu thêm thời gian phân tích cú pháp và xử lý, ngoài tiêu đề của nó trong mã.

Do đó, việc sử dụng nhiều mô-đun nhỏ sẽ tạo thêm chi phí cho hệ thống biên dịch, làm tăng kích thước gói.

Phân hủy không có lý do

Một số mã hầu như không bao giờ thay đổi. Trong những trường hợp đó, cố gắng làm cho nó trông gọn gàng hơn hoặc với logic trừu tượng có thể không có ý nghĩa gì, nếu chỉ cần sử dụng nó là ổn.

Có những mã nhìn không quá đẹp nhưng mấy năm gần đây không thay đổi nhiều. Không có lý do gì để phân rã mã chưa bao giờ thay đổi và đã hoạt động tốt thành các mô-đun.

Các ứng dụng

Lập trình mô-đun chỉ là một khái niệm. Thực hành của nó có thể được áp dụng trong bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào, đặc biệt là những ngôn ngữ có tính chất thủ tục, có chương trình được biên dịch riêng biệt.

Thư viện thành phần được xây dựng từ các mô-đun được biên dịch riêng biệt có thể được kết hợp thành một tập hợp bằng cách sử dụng một công cụ lập trình được gọi là trình liên kết.

Tên của các chức năng trong các mô-đun khác nhau phải là duy nhất để tạo điều kiện truy cập chúng trong trường hợp các chức năng được sử dụng bởi mô-đun chính phải được xuất.

Trong số các ngôn ngữ lập trình hỗ trợ khái niệm lập trình mô-đun là C, Ada, PL / I, Erlang, Pascal, Algol, COBOL, RPG, Haskell, Python, HyperTalk, IBM / 360 Assembler, MATLAB, Ruby, IBM RPG, SmallTalk, Morpho, Java (các gói được coi là mô-đun), Perl, v.v.

ngôn ngữ C

Lập trình mô-đun có thể được áp dụng trong ngôn ngữ C vì nó có thể khắc phục một khó khăn lớn bằng cách tách nó thành nhiều mô-đun.

Mỗi mô-đun này giải quyết một vấn đề cụ thể, trong khi chương trình chính, là tập hợp các thủ tục như vậy, giải quyết toàn bộ vấn đề.

Theo mặc định, mọi hàm được định nghĩa trong C đều có thể truy cập được trên toàn cầu. Điều này có thể được thực hiện bằng cách bao gồm một tệp tiêu đề, nơi việc triển khai chức năng được xác định.

Ví dụ, chúng ta muốn khai báo một kiểu dữ liệu ngăn xếp và việc triển khai cũng như cấu trúc dữ liệu bị ẩn khỏi người dùng.

Điều này có thể được thực hiện trước tiên bằng cách xác định một tệp công khai được gọi là stack.h, tệp này sẽ chứa dữ liệu chung với kiểu dữ liệu ngăn xếp và các chức năng được hỗ trợ bởi kiểu dữ liệu ngăn xếp.

stack.h:

extern stack_var1;

extern int stack_do_something (void);

Bây giờ bạn có thể tạo một tệp có tên là stack.c chứa việc triển khai kiểu dữ liệu ngăn xếp:

Người giới thiệu

1. CIO Wiki (2019). Lập trình mô-đun. Lấy từ: cio-wiki.org.
2. Định nghĩa CNTT (2020). Lập trình mô-đun. Lấy từ: defit.org.
3. Công nghệ New Mexico (2020). Lập trình mô-đun với các chức năng. Lấy từ: ee.nmt.edu.
4. Christian Maioli (2020). 3 kỹ thuật sáng tạo để viết mã mô-đun. Báo hiệu công nghệ. Lấy từ: techbeacon.com.
5. Geeks cho Geeks (2020). Phương pháp tiếp cận mô-đun trong lập trình. Lấy từ: geeksforgeeks.org.
6. Nghiên cứu (2020). Lập trình mô-đun: Định nghĩa & Ứng dụng trong Java. Lấy từ: study.com.