برنامه نویسی ماژولار چیست؟ – به زبان ساده + مزایا، معایب و کاربرد

در دنیای مدرن برنامه نویسی، روش‌های مختلفی وجود دارد که یکی از آن‌ها «برنامه نویسی ماژولار» (Modular Programming) یا «برنامه نویسی پیمانه‌ای» است. این نوع برنامه نویسی پردازشی برای تقسیم‌بندی برنامه‌های کامپیوتری به زیر برنامه‌های مجزا به حساب می‌آید. اصطلاح «ماژول» (Module) در برنامه نویسی به مؤلفه یا همان کامپوننت نرم افزاری مجزایی گفته می‌شود که می‌تواند همراه با مؤلفه‌های دیگر سیستم در اپلیکیشن‌ها و توابع مورد استفاده قرار بگیرد. در برنامه نویسی ماژولار توابع مشابه با یکدیگر در یک واحد از کدهای برنامه قرار می‌گیرند و توابع مجزا نیز به عنوان واحدهای مجزایی از کدها در اپلیکیشن‌ها استفاده می‌شوند. در ادامه این مطلب سعی شده است به طور جامع به این سوال پاسخ داده شود که برنامه نویسی ماژولار چیست و سایر موضوع‌های مهم پیرامون آن نیز شرح داده شده‌اند.

برنامه نویسی ماژولار چیست ؟

برنامه نویسی ماژولار روشی در طراحی نرم افزار به حساب می‌آید که بر روی جدا کردن عملکردهای یک برنامه و قرار دادن آن‌ها در ماژول‌های مستقل و قابل تعویض تأکید دارد. این روش به‌گونه‌ای انجام می‌شود که هر یک از ماژول‌ها شامل عملکرد خاصی باشد. یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین مفاهیم برنامه نویسی، مهارت گروه‌بندی برخی از خط کدهای برنامه‌ها به واحدهایی مستقل به حساب می‌آید که می‌توانند در برنامه فعلی و برنامه‌های دیگر مورد استفاده قرار بگیرند. می‌توان به این بخش‌ها، «زیر برنامه» (Sub Program) نیز گفت و این اصطلاح، مناسب‌ترین عبارت برای خطاب قرار دادن این بخش‌ها است. نام‌های دیگری هم برای این زیر برنامه‌ها وجود دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به ماکرو، «زیر روتین» (Sub Routine)، «رویه» (Procedure)، ماژول و تابع اشاره کرد.

ماژول‌ها در برنامه نویسی ماژولار مرزهایی منطقی بین مؤلفه‌ها ایجاد می‌کنند و قابلیت نگهداری آن‌ها را بهبود می‌دهند. مؤلفه‌های ماژول‌ها با استفاده از «رابط‌ها» (اینترفیس | Interface) با یکدیگر ترکیب می‌شوند. همچنین تیم‌های برنامه نویسی می‌توانند ماژول‌ها را به صورت جداگانه توسعه دهند و برنامه نویسان نیازی به داشتن دانش متناسب با همه ماژول‌ها ندارند. هر برنامه ماژولار دارای شماره نسخه مرتبط به خود است و این موضوع در نگهداری ماژول برای توسعه دهندگان انعطاف‌پذیری لازم را فراهم می‌کند. اگر هر تغییری روی ماژول انجام شود، فقط روی خود آن و زیر روتین‌های آن تأثیر می‌گذارد و این موضوع باعث می‌شود که خواندن و درک برنامه ساده‌تر باشد.

برنامه نویسی ماژولار دارای یک ماژول اصلی و چندین ماژول کمکی است. ماژول اصلی به عنوان «فایل اجرایی» (Executable) با فرمت «exe» ساخته می‌شود و این فایل توابع ماژول‌های کمکی را فراخوانی می‌کند. ماژول‌های کمکی به صورت فایل‌های اجرایی جداگانه وجود دارند و با اجرای فایل exe اصلی بارگذاری می‌شوند. هر ماژول در برنامه دارای یک نام منحصر‌به‌فرد است. به وسیله انتخاب نام منحصر‌به‌فرد، استفاده از ماژول‌ها در برنامه ساده‌تر خواهد شد. همچنین «برنامه نویسی شی گرا» (Object Oriented Programming | OOP) تا حد زیادی با اصطلاح برنامه نویسی ماژولار سازگار است.

برنامه نویسی ماژولار امکانی برای چندین برنامه نویس فراهم می‌کند تا کارهای برنامه را تقسیم کرده و بخش‌های برنامه را به طور مستقل اشکال‌زدایی کنند. برخی از برنامه‌ها دارای هزاران یا حتی میلیون‌ها خط کد هستند و مدیریت چنین برنامه‌هایی دشوار خواهد بود. همچنین ممکن است خطاهای سینتکسی و منطقی زیادی در این برنامه‌ها وجود داشته باشد.

بنابراین برای مدیریت برنامه‌هایی با این ویژگی‌ها، استفاده از رویکرد برنامه نویسی ماژولار بسیار سودمند خواهد بود. هر زیرماژول حاوی چیزی است که برای اجرای تنها یک جنبه از عملکرد موردنظر، ضروری به شمار می‌رود. برنامه نویسی ماژولار قابلیت خوانایی و نگهداری کدها را در برنامه افزایش می‌دهد و برای ایجاد هر گونه تغییر در آینده و اصلاح خطاهای برنامه بسیار سودمند است. برنامه نویسی ماژولار از نظر انواع فایل‌ها، «مخزن» (Repository) و ماژول‌ها، می‌تواند به سطوح زیر تقسیم شود:

• توابع در فایل‌ها
• فایل‌ها در کتابخانه‌ها و مخزن‌ها
• کتابخانه‌ها و مخزن‌ها در پروژه‌ها

به طور کلی، ماژولار بودن به معنی ساختن بلوک است و هر کدام از این بلوک‌ها از بلوک‌های کوچکتری ساخته می‌شوند. همچنین، هر کدام از این بلوک‌ها، مجزا، قوی و قابل تست هستند و می‌توان آن‌ها را در کنار یکدیگر قرار داد تا یک اپلیکیشن ساخته شود. می‌توان کدهای خود را با استفاده از این رویکرد‌ها نوشت و قوانین و دستورالعمل‌هایی را درباره هر سطح برنامه نویسی ماژولار و روش مدیریت آن‌ها، مانند تعریفِ قرار گرفتن هر بخش در فایل‌ها، پوشه‌ها و کتابخانه‌ها ایجاد کرد. در ادامه، پیش از پاسخ به سوال برنامه نویسی ماژولار چیست از جنبه‌های دیگر، به بررسی مفهوم ماژول در برنامه نویسی می‌پردازیم.

ماژول در برنامه نویسی چیست؟

ماژول یک واحد مجزای نرم افزاری یا سخت افزاری است که بخشی از برنامه به حساب می‌آید. یک برنامه در سطح سازمانی امکان دارد چندین ماژول مختلف داشته باشد و هر ماژول عملیات منحصر به فرد و مجزایی را انجام دهد. ماژول‌ها وظیفه برنامه نویسان را ساده می‌کنند و به برنامه نویس این امکان را می‌دهند تا فقط روی یک بخش از برنامه و عملیات آن تمرکز داشته باشند. آن‌ها می‌توانند دارای «متُدها» (Method) و توابع مرتبط با یکدیگر باشند. ماژول‌ها معمولاً به وسیله رابط‌ها در برنامه‌های نرم افزاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یک مثال ساده و کلاسیک از «برنامه‌های مبتنی بر ماژول» (Module-Based Application)، نرم افزار Word است. این برنامه دارای ماژول‌های الصاقی از نرم افزار Paint مایکروسافت است که کاربران می‌توانند به وسیله آن‌ها طراحی و ترسیم تصاویر را در داخل نرم افزار Word انجام دهند. ویژگی‌های معمولی و اصلی اجزای مولفه‌های ماژول‌ها در ادامه ارائه شده‌اند:

• «انتقال‌پذیری» (Portability): این قابلیت به ماژول‌ها امکان استفاده در سیستم‌های گوناگون را می‌دهد.
• «مشارکت‌پذیری» (Interoperability): این ویژگی امکان کار کردن ماژول‌ها با اجزای سیستم‌های دیگر را فراهم می‌سازد.

در سخت افزار کامپیوتر، ماژول واحدی نسبتاً فشرده در یک دستگاه بزرگتر است که نصب، تعویض و سرویس آن به صورت جداگانه انجام می‌شود. به عنوان مثال، «ماژول حافظه درونی» (Single In-Line Memory Module) واحدی برای دسترسی تصادفی به حافظه (RAM) است که می‌توان آن را در کامپیوتر مورد نظر نصب کرد.

انواع ماژول در برنامه نویسی

ماژول‌ها انواع مختلفی دارند که برای درک بهتر برنامه نویسی ماژولار بهتر است نگاهی گذرا به آن‌ها داشته باشیم. در ادامه هر کدام از انواع ماژول‌ها در برنامه نویسی شرح داده شده‌اند.

ماژول های کنترل برنامه

در «ماژول‌های کنترل برنامه» (Program Control Module)، برنامه توسط ماژولی مستقل کنترل می‌شود که برای همین منظور طراحی شده است. برنامه‌های دیگر نیز ممکن است از ماژولی با همین نام استفاده کنند، اما بسته به برنامه، محتوای ماژول‌های طراحی شده متغیر هستند. این نوع از ماژول‌ها هیچ اطلاعاتی را رد و بدل نمی‌کنند، اما در آن‌ها از یک فضای مشترک برای ذخیره‌سازی تغییرات استفاده می‌شود.

یک ماژول خاص، بخش برنامه مرکزی را برای خدمات برنامه نویسی مختلف ایجاد می‌کند. این ماژول در برنامه گنجانده شده است. در روش عملکرد ماژول‌های کنترل برنامه، برنامه شروع به کار می‌کند و در بخشی که ماژول قرار دارد، اجرا متوقف شده و ماژول پیاده‌سازی می‌شود. این ماژول کنترل برنامه، معمولاً در ماژول مقداردهی برنامه قرار می‌گیرد.

ماژول های وظیفه خاص

«ماژول‌های وظیفه خاص» (Specific Task Module) عملکرد خاصی را انجام می‌دهند و از این ماژول‌ها می‌توان در چندین برنامه استفاده کرد. این نوع از ماژول‌ها از قبل کدنویسی و تست شده‌اند، بنابراین به راحتی می‌توان به آن‌ها اعتماد و برای ساخت برنامه‌ای کارآمد از این ماژول‌ها استفاده کرد. با این حال، با توجه به عملکرد ماژول‌های وظیفه خاص، آن‌ها در گروه «عناصر اساسی برنامه‌ها» (Foundational Element) قرار می‌گیرند.

این نوع از ماژول‌ها برای انتقال اطلاعات بین برنامه اولیه و دیگر برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. ایمن بودن این ماژول‌ها استفاده از آن‌ها را در چندین برنامه ممکن می‌سازد. قوانینی که نحوه انتقال اطلاعات در داخل و خارج از یک ماژول را تعریف می‌کنند، بسته به زبان برنامه نویسی ماژول متفاوت هستند. جایگاه قرار گرفتن ماژول در کدهای برنامه کاملاً به زبانی بستگی دارد که از آن استفاده شده است. این ماژول‌ها می‌توانند بسته به زبان برنامه نویسی، قبل یا بعد از ماژول اصلی قرار بگیرند. ماژول وظیفه خاص، دارای گزینه‌های انتقال داده زیر است:

• برخی از داده‌های داخل ماژول با داده‌های خارج ماژول می‌توانند ارتباط برقرار کنند.
• برخی از داده‌های داخل ماژول با هیچ داده‌ای در خارج از آن ارتباطی ندارند.
• هیچ داده‌ای از داخل ماژول با برخی از داده‌های خارج آن ارتباط برقرار نمی‌کند.
• هیچ کدام از داده‌های داخل و خارج ماژول با هم ارتباط ندارند.

تاریخچه برنامه نویسی ماژولار چیست ؟

اصطلاح برنامه نویسی ماژولار توسط شخصی به نام «Larry Constantine» نام‌گذاری شده است. در ابتدا، این روش برنامه نویسی خاص در کتابخانه‌ها و زیر سیستم‌های نرم افزارها مورد استفاده قرار می‌گرفت. اما استفاده اصلی از برنامه نویسی ماژولار در سال ۱۳۲۸ شمسی (۱۹۵۰ میلادی) و زمانی آغاز شد که «برنامه نویسی ساختاری یا ساختاریافته» (Structured Programming) توسعه یافت. در ابتدا ماژول‌ها فقط به عنوان «افزونه‌هایی» (Extension) مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما بعد از مدتی این روش به عنوان بخشی از زبان برنامه نویسی شناخته شد. در ادامه برخی از زبان‌های برنامه نویسی فهرست شده‌اند که از مفهوم برنامه نویسی ماژولار استفاده می‌کنند:

• «جاوا» (Java)
• «پایتون» (Python)
• «++C»
• «#C»
• «دارت» (Dart)
• «متلب» (MATLAB)
• «روبی» (Ruby)
• «جاوا اسکریپت» (JavaScript)
• «گو» (Golang | Go)
• «Objective-C»
• «پرل» (Perl)
• «کوبول» (COBOL)
• «IBM Assembler»
• «Morpho»
• «Erlang»
• «FORTRAN»
• «Zannon»

معرفی فیلم های آموزش برنامه نویسی فرادرس

دوره‌های پلتفرم آموزشی فرادرس بر اساس موضوع به صورت مجموعه‌های آموزشی مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. یکی از این مجموعه‌های جامع، مربوط به دوره‌های آموزشی انواع زبان‌های برنامه نویسی مختلف است. علاقه‌مندان و دانشجویان می‌توانند برای یادگیری بیشتر مفاهیم مختلف برنامه نویسی، از دوره‌های ارائه شده در این مجموعه آموزشی استفاده کنند. در ادامه، برخی از دوره‌های این مجموعه به طور خلاصه معرفی شده‌اند:

• فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی (طول مدت: ۱۹ ساعت و ۵۳ دقیقه، مدرس: پژمان اقبالی شمس آبادی): در این دوره آموزشی فرادرس، زبان برنامه نویسی پایتون از پایه‌ترین مفاهیم تا اصول پیشرفته آن آموزش داده می‌شود و سعی شده است که همه مباحث مقدماتی مورد نیاز آن ارائه شود. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی C++‎ سی پلاس پلاس (طول مدت: ۲۰ ساعت و ۱۴ دقیقه، مدرس: دکتر فرشید شیرافکن): در این فرادرس، زبان برنامه نویسیC++ ‎ در دو بخش آموزش داده شده است. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی C++‎ سی پلاس پلاس + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی جاوا Java (طول مدت: 19 ساعت و 19 دقیقه، مدرس: دکتر سید مصطفی کلامی هریس): این دوره آموزشی فرادرس به دانشجویان و علاقه‌مندانی پیشنهاد می‌شود که قصد یادگیری زبان برنامه نویسی جاوا را به صورت جامع دارند. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی جاوا Java + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی C (طول مدت: ۱۳ ساعت و ۳۰ دقیقه، مدرس: دکتر سید مصطفی کلامی هریس): در این فرادرس، زبان برنامه نویسی C همراه با مفاهیم کاربردی آن به همراه مثال‌های عملی آموزش داده شده است. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی C + کلیک کنید.
• فیلم آموزش کاربردی برنامه نویسی سی شارپ #C (طول مدت: ۱۳ ساعت و ۵۸ دقیقه، مدرس: مهندس رشید شجاعی): در این دوره آموزشی فرادرس، دانشجویان و علاقه‌مندان به صورت کاربردی و عملی با زبان سی شارپ و محیط‌های Visual Studio و دات‌نت آشنا می‌شوند. برای مشاهده فیلم آموزش کاربردی برنامه نویسی سی شارپ #C + کلیک کنید.
• فیلم آموزش برنامه نویسی تایپ اسکریپت TypeScript (طول مدت: ۸ ساعت و ۴۵ دقیقه، مدرس: پوریا کهریزی): این فرادرس به علاقه‌مندانی پیشنهاد شده است که قصد یادگیری زبان برنامه نویسی تایپ اسکریپت را از پایه‌ترین مفاهیم آن دارند. تایپ اسکریپت دارای شباهت‌های بسیاری با زبان‌های سی شارپ و جاوا اسکریپت است. برای مشاهده فیلم آموزش برنامه نویسی تایپ اسکریپت TypeScript + کلیک کنید.

عملکرد برنامه نویسی ماژولار چگونه است؟

برنامه نویسی ماژولار گاهی با نام «برنامه نویسی ساختاریافته» نیز شناخته می‌شود. اکثر زبان‌های برنامه نویسی جدید از این رویکرد برنامه نویسی پشتیبانی می‌کنند، اما روش استفاده و سینتکس‌های متفاوتی دارند. از آن‌جایی که ماژول‌ها یا عناصر کدها را می‌توان از طریق کتابخانه‌ها مجدداً استفاده کرد، می‌توان کدهای ماژولار را با استفاده از ماژول‌های نوشته شده با زبان‌های مختلف تا زمانی استفاده کرد که «رابط برنامه نویسی نرم‌افزار» (Application Programming Interface | API) خاص آن‌ها عملکردی صحیحی داشته باشد.

با این حال، زمانی که ماژول‌ها مجدداً استفاده می‌شوند، ممکن است امنیت داده‌ها کمی کاهش پیدا کند، بنابراین، نیاز است که اصول امنیتی برای کنترل استفاده مجدد از ماژول‌ها تعریف و اجرا شود. ماژول‌ها می‌توانند توسط مقادیرRepeat ،while وfor  در حلقه‌هایی استفاده شوند و تا زمانی ادامه می‌یابند که یک شرط برآورده شود. در اکثر زبان‌های برنامه نویسی ماژولار، انتقال بدون قید و شرط کنترل یا دستورgoto منسوخ شده و گاهی اوقات حتی در دسترس نیست.

تفاوت بین برنامه نویسی معمولی و برنامه نویسی ماژولار چیست ؟

یک زبان برنامه نویسی ساختاریافته با رویکرد ماژولار، روش‌های برنامه نویسی ماژولار را اجرا می‌کند. برنامه نویسی ماژولار را می‌توان با استفاده از زبان‌های برنامه نویسی غیر ساختاریافته نیز پیاده‌سازی کرد، اما نیازمند مراحل خاص در طراحی و پیاده‌سازی هستند. برنامه نویسی ماژولاری که امروزه مترادف با برنامه نویسی ساختاریافته است، یک دهه بعد از برنامه نویسی ساختاریافته یعنی در سال ۱۳۳۸ شمسی (۱۹۶۰ میلادی) ارائه شد. این نوع برنامه نویسی کارایی استفاده مجدد از کدهای رایج و افزایش بهره‌وری توسعه دهندگان را بهبود داده است.

زبان‌های برنامه نویسی جدید به طور پیش‌فرض امکان ایجاد کدهای ساختاریافته را دارند. به دلیل وجود همین مزایای برنامه نویسی ماژولار، استفاده از آن بسیار گسترش یافته است و از روش‌های ساده برنامه نویسی کمتر استفاده می‌شود. می‌‌توان گفت روش‌های برنامه نویسی رایج بیشتر برای پروژه‌ها و برنامه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای برنامه نویسی ماژولار چیست ؟

همان‌طور که در بخش‌های پیشین به آن اشاره شد، برنامه نویسی ماژولار مزایای بسیاری برای برنامه نویسان دارد و پیاده‌سازی روش‌های مختلف برنامه نویسی با استفاده از این رویکرد ساده‌تر می‌شوند. در این بخش برای تکمیل پاسخ به سوال برنامه نویسی ماژولار چیست ، سعی شده است به طور جامع به بررسی هر یک از مزایای آن‌ها پرداخته شود.

افزایش خوانایی کدها

مشخص است که خواندن کدهای پیچیده برای همه دشوار است، اما زمانی که برنامه‌ای پیچیده به چند زیر برنامه تقسیم می‌شود، این کار بسیار ساده‌تر می‌شود. همچنین زمانی که برای هر عملکردی، ماژول مجزایی وجود داشته باشد، پیدا کردن بخش مورد نظر و بررسی آن بسیار ساده‌تر انجام خواهد شد. کار کردن با روش‌های برنامه نویسی ماژولار، خواندن کدها را ساده‌تر می‌کند زیرا استفاده از توابعی که هر کدام وظایف مختلفی را انجام می‌دهند در مقایسه با کدهای یکپارچه بهتر و ساده‌تر است.

اگر «متغیرها» (Variable) و آرگومان‌ها در توابع مختلف پیاده‌سازی شوند، گاهی ممکن است برنامه نویسی ماژولار کمی نامرتب به نظر برسد. استفاده از ماژول‌ها را باید به شیوه‌ای معقول انجام داد تا از هر گونه خطا و بی‌نظمی جلوگیری شود. همچنین، توابع باید مرتب، تمیز و توصیفی ایجاد و تعریف شوند.

سهولت در تست کدها

در برنامه‌های نرم افزاری، برخی از توابع دارای وظایف کمی هستند و همچنین تعداد وظایف برخی از آن‌ها بسیار بالا است. اگر اکثر بخش‌های نرم افزار از ماژول‌ها تشکیل شده باشند، تست کردن آن‌ها ساده‌تر خواهد بود. اگر قصد طراحی نرم افزاری بی‌نقص و با کیفیت وجود داشته باشد، با استفاده از تست‌های بیشتری می‌توان آن را ایجاد کرد.

قابلیت استفاده مجدد از کدها

برخی از کدها چندین بار در یک برنامه مورد استفاده قرار می‌گیرند. به وسیله این قابلیت به جای چندین بار کپی کردن یا نوشتن بخشی از کدها در بخش‌های مختلف برنامه، می‌توان کدهای مورد نظر را با استفاده از اینترفیس‌ها یا کتابخانه‌ها در محل مناسب فراخوانی کرد. قابلیت استفاده مجدد از کدها باعث کاهش اندازه برنامه نیز می‌شود.

فیلم آموزش توابع و برنامه نویسی ماژولار (پیمانه ای) (رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

رفع سریع مشکلات

اگر برنامه‌ای به صورت ماژولار نوشته نشده باشد، پیدا کردن خطای آن بسیار دشوار است و چالش بزرگی برای برنامه نویسان به وجود می‌آورد، اما اگر برنامه به ماژول‌های مختلفی تقسیم شود، بسته به نوع خطا، ماژول مختص به آن بررسی خواهد شد و خطای آن برطرف می‌شود. برای مثال فرض شده است در برنامه‌ای در گزینه‌های پرداخت خطایی وجود دارد و باید برطرف شود. برنامه نویسی ماژولار در این مثال کمک بزرگی به برنامه نویسان می‌کند. زیرا در برنامه برای بخش پرداخت یک تابع جداگانه وجود دارد و برای برطرف کردن خطا فقط آن بخش بررسی خواهد شد. بنابراین استفاده از ماژول‌ها برای رفع خطاهای برنامه، سرعت از بین بردن مشکلات را بسیار بالا می‌برد.

بروزرسانی با ریسک پایین

در برنامه نویسی ماژولار، لایه تعریف شده از APIها از مواردی محافظت می‌کند که ممکن است در کتابخانه تغییراتی ایجاد کنند. برای مثال، ممکن است APIها به صورت واضح تعریف نشده باشند و فردی با این گمان تابع را تغییر دهد که گویی از آن تابع تنها در همان برنامه استفاده شده است. در صورتی که آن تابع در کتابخانه‌های دیگر نیز استفاده شده باشد، ممکن است به صورت تصادفی برای بخشی از برنامه مشکل ایجاد شود.

همکاری یا مشارکت آسان در کدها

ممکن است توسعه دهندگان یک تیم نرم افزاری همگی روی یک قطعه از کدها کار کنند. در این وضعیت، به احتمال زیاد در صورت استفاده از گیت برای همکاری در پروژه، به‌هم‌ریختگی‌ها و مغایرت‌هایی به وجود خواهند آمد. اگر کدها بین فایل‌ها، توابع و مخازن بیشتری تقسیم شوند، احتمال بروز این مشکلات کمتر خواهد بود. همچنین در این حالت می‌توان مالکیت هر یک از بخش‌ها را تنها به یک برنامه نویس سپرد و از ایجاد سردرگمی و کشمش میان اعضای تیم جلوگیری کرد.

مدیریت آسان کدها

مدیریت برنامه‌های پیچیده زمان زیادی را از برنامه نویسان می‌گیرد. اما اگر برنامه‌ها به صورت ماژولار نوشته شده باشند، مدیریت آن‌ها به دلیل داشتن بخش‌های مختلف بسیار ساده‌تر و با صرفه‌جویی در زمان انجام می‌شود. با برنامه نویسی ماژولار می‌توان به سادگی به محلی از کدها رفت که نیاز به بررسی و مدیریت بیشتر دارند و اقدامات لازم را انجام داد.

ایجاد برنامه های با کیفیت

برنامه‌ها می‌توانند دارای کدهای خاصی باشند، اما به هیچ عنوان ضروری نیست که با کدها و روش‌های دشوار، برنامه‌ای پیچیده ایجاد شود. زمانی که با برنامه نویسی ماژولار، برنامه به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود، برنامه نویسان مختلفی می‌توانند روی هر بخش از آن کار کنند. هنگامی تمام توجه تیم برنامه نویسی به ایجاد ماژولی خاص معطوف شود، می‌توان برنامه‌ای با کیفیت بالا تولید کرد.

سادگی پیدا کردن بخش های مورد نظر

از آن‌جایی که در برنامه نویسی ماژولار، فایل‌ها و کتابخانه‌های مشابه با یکدیگر تقسیم‌بندی می‌شوند، پیدا کردن بخش مورد نظر بسیار ساده‌تر است. مثلا اگر به لینک گیت‌هاپ پروژه‌ای مراجعه کنیم، مشاهده می‌شود که انواع فایل‌های مختلفی برای پیاده‌سازی وجود دارند که توابع، متدها، اشیا و سایر موارد را شامل می‌شوند.

بازسازی ساده تر کد ها

با روش‌های برنامه نویسی ماژولار، بازسازی کدها بسیار ساده‌تر انجام می‌شود. این موضوع دلایل زیادی دارد، اما به عنوان مثال می‌توان گفت که اگر قصد اسکریپت‌‌نویسی یا بازسازی خودکار کدها وجود داشته باشد، استفاده از API‌ها یا پیروی از ساختار فایل یا پوشه می‌تواند کمک بسیاری در بازسازی کدها بکند.

فیلم آموزش گیت Git – تکمیلی در فرادرس

کلیک کنید

معایب برنامه نویسی ماژولار چیست ؟

مانند هر اصطلاح و مفهوم دیگری، برنامه نویسی ماژولار نیز در کنار مزایای بسیاری که دارد، دارای معدود معایبی نیز است. در مقابل برنامه نویسی ماژولار، روش برنامه نویسی دیگری وجود دارد که در آن همه کدها به صورت یکپارچه نوشته شده‌اند. به این کدها می‌توان «کدهای اسپاگتی» (Spaghetti Code) گفت زیرا مانند بشقابی پر از اسپاگتی در هم پیچیده هستند. گاهی از این کدهای پیچیده و در هم، به دلیل تاثیر کم معایب آن به جای برنامه نویسی ماژولار هم استفاده می‌شود. برخی از دلایل استفاده از کدهای اسپاگتی و استفاده نکردن از برنامه نویسی ماژولار در ادامه فهرست شده و شرح داده شده‌اند:

• اندازه کدها: برنامه نویسی ماژولار اندازه کدهای برنامه را افزایش می‌دهد و اگر محدودیت اندازه برای برنامه‌ای وجود داشته باشد، ممکن است از برنامه نویسی به صورت یکپارچه استفاده شود.
• پیچیدگی: گاهی سیستم‌های فایل پیچیده ضروری نیستند و سربارهای غیرضروری به آن‌ها اضافه می‌شود.
• امنیت: کدهای پیچیده امنیت بالاتری دارند و هر کسی نمی‌تواند آن‌ها را درک کند و به آن کدها دسترسی داشته باشد. اما برنامه نویسی ماژولار کدها را ساده می‌کند.
• زمان و بودجه بالا: ایجاد پروژه‌ها با رویکرد برنامه نویسی ماژولار نیازمند زمان و بودجه بالایی است.
• چالش‌های زیاد: برنامه نویسی ماژولار دارای وظایف چالش‌برانگیزی برای ترکیب ماژول‌ها با یکدیگر است.
• اسناد دقیق: استفاده از برنامه نویسی ماژولار نیازمند داشتن اسناد راهنمای دقیقی است که در حین اجرای آن‌ها اشتباهی رخ ندهد یا دیگر ماژول‌های برنامه تحت تأثیر قرار نگیرند.
• فضای حافظه بالا: برخی از ماژول‌ها ممکن است تا حدی کار انجام شده توسط ماژول‌های دیگر را تکرار کنند. از این رو، برنامه‌های ماژولار به فضای حافظه بیشتر و زمان اضافی برای اجرا نیاز دارند.
• یکپارچه‌سازی ماژول‌ها: معمولاً در برنامه نویسی ماژولار امکان یکپارچه‌سازی ماژول‌ها وجود ندارد زیرا افراد مختلفی روی هر ماژول کار می‌کنند و سبک و نوع کدنویسی متفاوتی دارند، بنابراین یکپارچه‌سازی ماژول‌ها کار دشواری است.
• کارایی برنامه: برنامه نویسی ماژولار کارایی برنامه را کاهش می‌دهد زیرا تست و اشکال‌زدایی برنامه‌های ماژولار زمان‌بر است. در این نوع از برنامه‌ها هر تابع هزاران خط کد دارد.

به عنوان مثالی از استفاده کارآمد از کدهای اسپاگتی می‌توان به زمانی اشاره کرد که برنامه‌ای برای یک پروژه کوچک نوشته شده و اندازه و پیچیدگی آن بسیار پایین است. همچنین افراد زیادی برای مشارکت در ساخت و کدنویسی پروژه در اختیار نداریم. در چنین مواقعی ممکن است استفاده از رویکرد برنامه نویسی ماژولار هیچ سودی نداشته باشد.

ماژول ها و API ها

یکی از روش‌های بسیار مهمی که ماژول‌ها در برنامه نویسی ماژولار با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، استفاده از اینترفیس‌ها یا APIها است. با API، می‌توان فقط بیت‌هایی را که توسعه دهندگان برای استفاده از ماژول نیاز دارند، در معرض نمایش قرار دارد و کدهای اصلی را پنهان کرد. به عبارت دیگر، API می‌تواند قراردادی ایجاد کند که نشان می‌دهد ماژول‌ها یا کتابخانه‌ها چه کاری انجام می‌دهند و چگونه می‌توان آن‌ها را توسط کدهای خارجی مورد استفاده قرار داد.

به عنوان مثال، API می‌تواند اعلام کند که یک ماژول چه تابعی دارد، چه کاری انجام می‌دهد و چه خروجی را برمی‌گرداند. با استفاده از API‌ها می‌توان مطمئن شد که چه بخش‌هایی از ماژول‌ها باید و چه بخش‌هایی نباید بدون «اخطار» (Warning) تغییر کنند. به این ترتیب، حتی زمانی که نیاز به تغییر و ویرایش بخش‌هایی در کتابخانه وجود داشته باشد، بخش‌های دیگر می‌توانند به استفاده از API ادامه دهند و اطمینان داشته باشند که چیزی به طور ناگهانی تغییر نخواهد کرد.

آینده برنامه نویسی ماژولار چیست ؟

زمانی که از طراحی یک برنامه با استفاده از برنامه نویسی بحث می‌شود، نباید فقط به کدنویسی توجه کرد و بخش‌های دیگری از طراحی از جمله فریمورک‌ها، کتابخانه‌ها، «بسته‌ها» یا «پکیج‌ها» (Package) و سایر موارد نیز از اهمیت بالایی برخوردار هستند. کدها برای ایجاد بدنه یک برنامه مورد استفاده قرار می‌گیرند باید ساده باشند، به درستی تجزیه و تحلیل شوند و از عناصر صحیحی برای نوشتن این کدها به منظور نگهداری در برنامه استفاده شود. مفهوم برنامه نویسی ماژولار این امکان را فراهم می‌کند که چنین ویژگی‌هایی را برای کدها به منظور طراحی اپلیکیشن به وجود آوریم. بنابراین، می‌توان گفت که برنامه نویسی ماژولار بسیار ارزشمند است و روش‌های ساده‌ای برای برنامه ایجاد می‌کند.

این نوع از برنامه نویسی، به عنوان یکی از روش‌های آینده‌دار در برنامه نویسی در نظر گرفته شده است زیرا همه صنعت‌ها طرفدار حداقل‌سازی و ساده کردن بخش‌های خود هستند و این موضوع در برنامه نویسی هم اهمیت زیادی دارد. در آینده، برنامه‌ها به واسطه برنامه نویسی ماژولار پیشرفت بیشتری خواهند داشت و استفاده از روش ماژولار عملکرد آن‌ها را ساده‌تر می‌کند. از این رو، برای ایجاد بهترین نتیجه در کمترین زمان، مفهوم برنامه نویسی ماژولار به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. ادامه مطلب «برنامه نویسی ماژولار چیست» به بررسی این نوع برنامه نویسی در برخی از زبان‌های ماژولار اختصاص دارد.

برنامه نویسی ماژولار با زبان برنامه نویسی پایتون چگونه است؟

برنامه نویسی ماژولار در پایتون به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال زمانی که بسته‌ای به برنامه پایتون «وارد» (Import) می‌شود، به این معنی است که از برنامه نویسی ماژولار استفاده شده است. در ادامه مثالی از این نوعimport کردن ارائه می‌شود:

import math, random

ایجاد ماژول با زبان برنامه نویسی پایتون

همچنین می‌توان ماژول‌هایی را نسبت به هدف خود با استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون ایجاد کرد. در ادامه روش مرحله به مرحله ایجاد ماژول‌ها و استفاده از آن‌ها در برنامه نشان داده شده است:

• ایجاد ماژول و نام‌گذاری فایل آن همراه با پسوند.py انجام می‌شود. این فایل باید شبیه به کدهای زیر باشد:

1# ---- example.py -----
2# Python Module example
3
4def add(a, b):
5   """This program adds two
6   numbers and return the result"""
7
8   result = a + b
9   return result

• در برنامه مورد نظر ماژول با استفاده از دستور زیر،import می‌شود:

import example

برنامه نویسی ماژولار با زبان برنامه نویسی جاوا چگونه است؟

ماژول‌‌ها در زبان جاوا به عنوان توابعی مستقل نوشته می‌شوند و به آن‌ها متدهای جاوا نیز گفته می‌شود. در ادامه نمونه کدهایی از ماژول در جاوا نمایش داده شده است:

1static int addition(int x,int y)
2{
3	return x+y;

این ماژول را به صورت زیر می‌توان در برنامه‌ها استفاده کرد:

1public static void main(String[] arg)
2{
3	int a,b,c;
4	Scanner sc=new Scanner(System.in);
5	System.out.println("Enter first number");
6	a=sc.nextInt();
7	System.out.println("Enter second number");
8	b=sc.nextInt();
9	c=addition(a,b);
10	System.out.println(" Addition of two numbers is : "+c);
11}

زبان برنامه نویسی جاوا فقط از متدها استفاده نمی‌کند. جاوا زبانی همه منظوره، گسترده و شی گرا است که عملکردهای آن وابسته به اشیا هستند. یک شی می‌تواند به عنوان کلاس جاوا ایجاد شود و دارای نام، برخی «ویژگی‌ها» (Attribute) و برخی عملکردها یعنی همان متدها باشد که می‌تواند روی آن یا توسط آن انجام شود.

برنامه نویسی ماژولار با زبان برنامه نویسی ++C چگونه است؟

کوچکترین واحد کدها در زبان برنامه نویسی ++C، توابع هستند. قرار دادن توابع یا گروهی از توابع در یک ماژول جداگانه (فایل منبع) همان برنامه نویسی ماژولار در زبان برنامه نویسی ++C است. در ادامه کدهایی از روش برنامه نویسی ماژولار در ++C نمایش داده می‌شود:

1//function definition
2int addition(int a,int b)
3{
4	return (a+b);
5}

روش استفاده از کدهای فوق در یک برنامه ++C، به صورت زیر است:

1int main()
2{
3	int num1;	//to store first number
4	int num2;	//to store second number
5	int add;	//to store addition 
6	
7	//read numbers
8	cout<<"Enter first number: ";
9	cin>>num1;
10	cout<<"Enter second number: ";
11	cin>>num2;
12	
13	//call function
14	add=addition(num1,num2);
15	
16	//print addition
17	cout<<"Addition is: "<<add<<endl;
18	
19	return 0;
20}

جمع‌بندی

امروزه انواع روش‌ها و رویکردهای مختلفی برای ساده‌تر و کارآمدتر شدن برنامه نویسی استفاده می‌شوند. برنامه نویسی ماژولار یکی از مهم‌ترین رویکردها و مفاهیم برنامه نویسی به حساب می‌آید و از این‌رو، سعی شده است که در این مطلب به سوال برنامه نویسی ماژولار چیست به صورت جامع پاسخ داده شود. اگر توسعه‌دهنده‌ای به از بین بردن پیچیدگی‌ها اهمیت بدهد، برنامه نویسی ماژولار و روش‌های استفاده از آن می‌تواند در توسعه و ایجاد برنامه‌ها به او کمک فراوانی کند.

در این مطلب پس از تعریف برنامه نویسی ماژولار و ماژول، انواع مزایا، معایب، کاربرد و مسائل مرتبط با برنامه نویسی ماژولار مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین برای درک بهتر برنامه نویسی ماژولار برخی از فیلم‌های آموزش برنامه نویسی فرادرس به علاقه‌مندان و دانشجویان معرفی شدند.