DE19907328C2 - Verfahren und System zur visuellen Programmierung - Google Patents

Description

1. Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur visuellen Programmierung sowohl von Algo­ rithmen, als auch von übergeordneten Programmeinheiten, welches verschiedene Phasen des Programm-Lebenszyklus dadurch unterstützt, daß es Abhängigkeiten und Beziehungen innerhalb eines Programmsystems visualisiert, d. h. sichtbar macht. Das Verfahren soll die textuelle Pro­ grammierung mit ihren in dieser Hinsicht bekannten Nachteilen ersetzen.

2. Stand der Technik

Dem heutigen Stand der Softwaretechnik liegt weitgehend die Annahme zugrunde, daß textuelle Programmiersprachen ohne Alternative sind. Dies zeigen die Verbreitung der Programmierspra­ chen in der industriellen Praxis, aber auch fortgesetzte Neuentwicklungen von Sprachen. In soge­ nannten Programming Workbenches zur fortschrittlichen, computer-gestützten Programmierung spielen Compiler, die programmiersprachlichen Quellcode in Maschinencode transformieren, nach wie vor eine zentrale Rolle, wenn auch der Programmierer nicht mehr direkt mit dem Quellcode in Berührung kommt, sondern stattdessen meist mithilfe eines Struktur-Editors den Abstrakten Syn­ taxbaum des Programms editiert (siehe S. 532 in Ian Sommerville: "Software Engineering", Addi­ son-Wesley, 5. Auflage, 1996).

In der Patentliteratur sind folgende Varianten dieser computer-gestützten textuellen Kodierungs­ verfahren vertreten (Stand 29. Januar 1998). Ein Verfahren für die direkte Manipulation des Ab­ strakten Syntaxbaumes wird beispielsweise angegeben in Microsoft: "Method and System for ge­ nerating a Computer Program", EP 00651325 (1994). Der Struktur-Editor wird hierbei über Kom­ mandos bedient, die von der Zielsprache unabhängig sind. Ein Verfahren, das den Gesamtentwurf unterstützt, ist beschrieben in Hitachi: "Verfahren zum automatischen Erzeugen eines Quel­ lenprogramms", DE 35 03 119 (1985). Hierbei werden separate Diagramme für die Modulstruktur, den Prozeßfluß und die Daten erstellt, die unmittelbar und automatisch in Quellcode umgesetzt werden. In Hitachi: "Visual Programming Method", US 5664129 (1997), werden Operations- und Operandennamen aus einer Übersichtsanzeige entnommen und tabellarisch zu einem Programm zusammengefügt. In der Programmtabelle werden Ausgabewerte von Operationen als Eingabe­ werte darauffolgender Operationen durch Linienverbindungen visualisiert. Die Beschreibung der Datentypen erfolgt textuell. Aus der Programmtabelle kann direkt textueller Quellcode erzeugt werden. Verfahren, die den Gesamtentwurf durch die Generierung von Schablonen unterstützen, die anschließend manuell weiterzuverarbeiten sind, sind IBM: "Object-oriented System for genera­ ting Target Language Code", EP 00706125 (1995), Honda: "Method for generating a Program", EP 00696000 (1995) und AT "System for generating Software Source Code Components", EP 00219993. Schließlich existieren Verfahren, traditionell hergestellte Software nachträglich durch automatisch generierte Diagramme und Statistiken transparent zu machen, z. B. AT "Method and Apparatus for displaying hierarchical information of a large Software System", EP 00650118 (1994) und AT "Apparatus for visualizing Program Slices", EP 00714064 (1995). Ein Verfahren, ein Programm zur Laufzeit durch Monitoring der Objekte transparent zu machen, ist beschrieben in IBM: "Visualizing object-oriented Software", EP 00689132 (1995). Diesen Verfahren ist gemeinsam, daß sie die traditionelle textuelle Programmierung unterstützen, sie aber nicht durch visuelle Methoden ablösen.

Voll visualisierte Programmiermethoden gibt es für einige eingeschränkte Anwendungsbereiche, wie z. B. für die Spezifikation von Entscheidungsbäumen oder von ähnlichen hierarchischen Struk­ turen. In Ford: "Verfahren und System zur Verarbeitung und On-Line-Darstellung von Multimedia- Information in einer Baumstruktur", DE 43 32 193 A1, wird mit rein graphischen Mitteln ("rubber­ banding") ein Entscheidungsbaum editiert, der die Maschinendiagnose mittels Frage-Antwort-Ver­ zweigung unterstützt. Ebenfalls graphisch ("drag-and-drop") wird das Diagnosewissen in Form von Texten, Graphiken, Videos etc. den Knoten des Entscheidungsbaumes zugeordnet. In Bell: "Visual Programming of Telephone Network Call Processing Logic", WO 92/11724, wird mittels einer graphischen Benutzeroberfläche eine Baumstruktur editiert, welche die Dienstelemente eines hierarchisch strukturierten Telekommunikationsdienstes sowie deren Ausführungsreihenfol­ ge wiedergibt. Der Dienst kann anschließend ausgeführt werden, indem die zuvor erzeugte Baum­ struktur automatisch interpretiert wird. Derartige Verfahren, die ein Programmieren im weiteren Sinne beinhalten, werden typischerweise für Konfigurationsaufgaben eingesetzt. Sie besitzen im Allgemeinen nicht die Möglichkeit, Operationen und Operanden frei zu definieren und diese dann innerhalb eines Kontrollflusses frei miteinander zu verknüpfen. Sie sind daher auch nicht geeignet, textuelle Programmiersprachen zu ersetzen.

Seit Anfang der achtziger Jahre gibt es dagegen Bestrebungen einer Minderheit von Software-In­ genieuren, Programmiersprachen zu visualisieren und damit anschaulich zu machen. So entstand der Bereich der "Visuellen Programmiersprachen und Programmierumgebungen". Auch das erfin­ dungsgemäße Verfahren ist diesem Bereich zuzuordnen. Eine Übersicht zum Stand der Technik bis einschließlich Februar 1996 ist zu finden in Jörg Poswig: "Visuelle Programmierung - Compu­ terprogramme auf graphischem Weg erstellen", Hanser-Verlag, 1996. Eine laufend aktualisierte Bibliographie aller wesentlichen, in internationalen Fachzeitschriften veröffentlichten Forschungs­ arbeiten zum Thema "Visuelle Programmierverfahren" führt das im Academic-Press-Verlag, Lon­ don, erscheinende Journal of Visual Languages and Computing (Web-Dokument http://www. cs.orst.edu/~burnett/vpl.html). Nach dem Klassifizierungsschema, das dieser Bibliographie zu­ grundeliegt, kann das erfindungsgemäße Verfahren den Merkmalen "VPL-II.A.6 imperative" und "VPL-V.A general-purpose" zugeordnet werden. Diese Merkmalskombination weist keines der dort angeführten Verfahren auf (Stand 16. Februar 1998).

Besondere Bedeutung für die Praxis hat die Kategorie der "imperativen Sprachen" (VPL-II.A.6), die auf dem Zuweisungs- und Kontrollflußprinzip beruhen und in der Lage wären, praxisrelevante Programmiersprachen wie C und C++ zu visualisieren. In dieser Kategorie werden lediglich meh­ rere Arbeiten zur Graphmanipulationssprache PROGRES angeführt, z. B. Andreas Schuerr: "PROGRES: A VHL-Language Based on Graph Grammars", Lecture Notes in Computer Science 532, Springer-Verlag (1991), S. 641-659. Graph-basierte Sprachen sind grundsätzlich auf be­ stimmte Anwendungsbereiche beschränkt und damit nicht "universell".

In der Gruppe der "universellen Sprachen" (VPL-V.A) dominieren die Datenfluß-Verfahren (VPL- II.A.3) mit ihrer jeweiligen Visualisierung des unterliegenden Datenflußgraphen, z. B. Braine, L., Clack, C.: "Object-Flow", in 1997 IEEE Symposium on Visual Languages, Capri, Italy, Sept. 1997. Im Gegensatz zu den imperativen Sprachen, stellen die Datenflußsprachen keine syntaktischen Elemente zur Sequentialisierung von Anweisungen zur Verfügung und entfernen sich daher sehr von dem in der Praxis üblichen Programmierstil. Die Akzeptanz der textuellen Datenflußsprachen für den professionellen Einsatz ist entsprechend gering. Ein visuelles Verfahren dieser Art, das dennoch eine gewisse praktische Bedeutung erlangt hat, ist das kommerziell vertriebene Entwick­ lungswerkzeug "PROGRAPH CPX" (siehe [Poswig]).

Weitere Verfahren, die in der Gruppe der "universellen Sprachen" (VPL-V.A) aufgeführt werden, sind die "funktionalen Sprachen" (VPL-II.A.5), die große Ähnlichkeit mit den Datenflußsprachen besitzen, insbesondere, was die Abwesenheit des Kontrollflusses betrifft. In der Praxis konnten sie sich als textuelle Verfahren im Allgemeinen nicht durchsetzen (Ausnahme LISP). Gegenstand der Visualisierung ist hier jeweils die Ein-Ausgabe-Relation einer Funktion. Siehe beispielsweise Erwig, M.: "DEAL - A Language for Depicting Algorithms", in IEEE Symposium on Visual Langua­ ges, St. Louis, USA, Oct. 1994.

Die in der Gruppe der "universellen Sprachen" (VPL-V.A) aufgeführten "logischen Sprachen" (VPL-II.A.7) basieren auf der Implikation und der Anwendung von Schlußregeln. Gegenstand der Visualisierung sind hier logische Ausdrücke und ihre Transformation. Siehe beispielsweise Agusti, J. et al.: "Towards Specifying with Inclusions", in Mathware and Soft Computing, 1997. Wie im Fall der "funktionalen Sprachen" handelt es sich hier um Sprachen, die sich einerseits als textuelle Verfahren in der Praxis nicht durchsetzen konnten (Ausnahme Prolog) und deren Visualisie­ rungen sich andererseits noch weitgehend im Experimentierstadium befinden.

In der Gruppe der "universellen Sprachen" (VPL-V.A) sind weiterhin "formular- und tabellen-ba­ sierte" (VPL-II.A.4) Verfahren vertreten, siehe z. B. DuPuis, C., Burnett, M.: "An Animated Turing Machine Simulator in Forms/3", Oregon State University, Dept. of Computer Science, TR 97-60- 08, July 1997. In dieser Arbeit wird gezeigt, daß "Forms/3" ein universelles Verfahren ist, jedoch darauf hingewiesen, daß dies nicht für die bisher kommerziell verwerteten Verfahren gilt.

Zusammenfassend kann zum Stand der Technik festgestellt werden, daß es sich bei den bekann­ ten visuellen oder graphisch unterstützten Programmiermethoden um stark eingeschränkte Ver­ fahren handelt, entweder hinsichtlich ihrer Visualisierung oder hinsichtlich ihres Anwendungsbe­ reichs. Bei den in der Praxis eingesetzten Verfahren, welche die textuelle Programmierung unter­ stützen, gilt hinsichtlich ihrer Visualisierung, (1) daß jeweils unterschiedliche und separate Baum­ darstellungen für Algorithmen, Datenstrukturen, Modulstrukturen, Vererbungsbeziehungen, usw. benutzt werden, (2) daß für Datenstrukturen separate Baumdarstellungen benutzt werden, wobei Visualisierungen für das Traversieren komplexer Datenstrukturen gänzlich fehlen und (3) daß Beziehungen zwischen funktionalen Einheiten und Datenstrukturen in der Regel nicht visuell, son­ dern über Namensverweise ausgedrückt werden. Die wissenschaftlich orientierten visuellen Ver­ fahren konzentrieren sich im Wesentlichen auf Bereiche mit naheliegender Visualisierung, wie z. B. für Datenfluß, Graphmanipulation und Mengendiagramm. Die imperative Programmierung wird dagegen wegen der ihr innewohnenden Notwendigkeit der Zeigerprogrammierung weitgeh­ end ausgeklammert. Entsprechend fehlen auch hier Ansätze beispielsweise zur Visualisierung von Traversen auf komplexen Datenstrukturen. Bezeichnend für den Stand der Softwaretechnik ist daher, daß praktisch einsetzbare integrierte visuelle Gesamtdarstellungen für Programm­ systeme bis heute fehlen.

3. Technisches Vorurteil

Nach Aussagen in [Poswig] "haben visuelle Sprachen allgemein nicht die theoretische Mächtigkeit einer universellen Programmiersprache" (S. 32) und sollten diesen Anspruch auch nicht hegen, denn "visuelle Programmiersprachen sind nur dann erfolgreich, wenn sie speziell für einen An­ wendungsbereich ausgelegt sind" (S. 42). Diagramm-basierte visuelle Programmierung - das ist jene, um die es bei der vorliegenden Erfindung geht - hat meist als Grundlage die sogenannten Nassi-Shneiderman-Diagramme oder Flußdiagramme, doch wird dieser Zweig der Programmie­ rung mit visuellen Ausdrücken als bedeutungslos angesehen (S. 33). Darüberhinaus wird es "als extremer Standpunkt gewertet, eine textuelle Programmiersprache direkt in ein graphisches Gegenstück umzusetzen" (S. 53). Deshalb "sollte man bei der Entwicklung einer visuellen Program­ miersprache nicht versuchen, eine textuelle Sprache eins zu eins zu visualisieren" (S. 66).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein visuelles Programmierverfahren- und -system anzugeben, welches ohne die visuelle Programmierung auf einen speziellen Anwen­ dungsbereich zu beschränken unter Beibehaltung der in der Praxis bewährten Paradigmen aus dem Gebiet der textuellen Programmierung, wie imperativer und objektorientierter Program­ mierstil, eine vollständige Visualisierung sowohl des Kontrollflusses, als auch der Struktur der Operationen und Operanden sowie der Traversierung komplexer Operanden, ermöglicht.

4. Erfindungsdarlegung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur visuellen Programmierung nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch 70, gelöst, wobei sich weitere zweckmäßige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus den Unteransprüchen ergeben.

Hierdurch wird auch eine Visualisierung ermöglicht, die einheitlich ist, indem sie ein visuelles Programm in einer einzigen Graphik unter Verwendung einer einheitlichen Struktur darzustellen erlaubt. Hierbei ist jedem visuellen Programm ein Speicherabbild zugeordnet, bei dem die visuellen Programmbausteine durch Speicherobjekte und die visualisierten Beziehungen zwischen den Programmbausteinen durch Verweise zwischen den Speicherobjekten repräsentiert sind.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß sich - entgegen den zitierten Expertenmei­ nungen - alle wesentlichen Elemente einer textuellen objekt-orientierten Programmiersprache (hier gezeigt am Beispiel von C++) auf einfache graphische Elemente abbilden lassen, die zu einer integrierten Gesamtdarstellung eines Softwaresystems zusammengefügt und daraus automatisch in objekt-orientierten Quellcode übersetzt werden können. Insbesondere können dabei (a) die in textuellen Programmiersprachen syntaktisch uneinheitlichen Baumstrukturen von z. B. arithmetisch-logischen Ausdrücken, verschachtelten Blockstrukturen, Funktions-, Klassen- und Vererbungshierarchien, Modul-, Komponenten- und Ebenenhierarchien auf einheitliche Weise (hier gezeigt anhand einer Terrassendarstellung für Bäume) und durchgängig vom Funktionsargu­ ment bis hin zum Gesamtsystem dargestellt werden. Ebenso ist es möglich, (b) mit denselben graphischen Mitteln wie in (a) auch die Operanden zu erfassen, und zwar sowohl unter dem Ge­ sichtspunkt der Strukturierung, als auch unter dem der Traversierung, als auch unter dem des dif­ ferenzierten Zugriffs in Form von Argument-, Zuweisungs- und Elementbeziehungen. Auch Gül­ tigkeitsbereich und Lebensdauer können dargestellt werden. Schließlich können (c) die Bezieh­ ungen durch eine gitterartige Verknüpfung der beiden Baumstrukturen nach (a) und (b) visualisiert werden, so daß sich für das Gesamtsystem eine Art "integriertes Schaltbild" mit Chip-Charakter ergibt. Neben den Merkmalen "VPL-V.A general-purpose" und "VPL-II.A.6 imperative" besitzt das erfindungsgemäße Verfahren folgende weitere Merkmale nach dem Klassifizierungsschema des Journal of Visual Languages and Computing: "VPL-II.A.9 object oriented", "VPL-II.B.1 diagrammatic", "VPL-II.A abstraction (data, procedural)", "VPL-III.B control flow", "VPL.III.C data types and structures", "VPL-III.D documentation" und "VPL-III.F exception handling".

5. Beschreibung 5.1 Allgemeines

Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist die Visualisierung von (a) Nachbarschafts- und Enthalten­ seinsbeziehungen einerseits und von (b) Benutzungs- oder Kommunikationsbeziehungen ander­ erseits. Dabei spielen Formen, Farben, Winkel und Abmessungen der benutzten Geometrie eine untergeordnete Rolle. Verschiedene geometrische Ausführungen sind denkbar. Hier wird exem­ plarisch für die Visualisierung von Beziehungen nach (a) eine Terrassendarstellung für Baum­ strukturen gewählt, die aufgrund ihrer Kompaktheit vorteilhaft erscheint. Die Beziehungen nach (b) werden, ebenfalls exemplarisch, durch eine Gitterstruktur visualisiert, die wegen ihrer Übersicht­ lichkeit bevorzugt wird. Darüberhinaus ist das Verfahren unabhängig von der Zielsprache, in welche die visuellen Programmelemente automatisch übersetzt werden können. Grundsätzlich ist die Übersetzung direkt in den Maschinencode eines konkreten Prozessors möglich. Hier wird als Zielsprache exemplarisch die objekt-orientierte Programmiersprache C++ gewählt, die aufgrund des Abbildungsmaßstabes und der Portabilität vorteilhaft erscheint. Weiterhin ist die hier getroffe­ ne Auswahl der Programmbausteine willkürlich. Das Verfahren ist ebenso anwendbar auf einen erweiterten oder eingeschränkten Satz von Programmelementen. Hier werden exemplarisch Bau­ steine ausgewählt, die einerseits für den Programmieralltag sinnvoll erscheinen, andererseits die Mächtigkeit des visuellen Verfahrens zeigen.

5.2 Graphische Grundelemente

An graphischen und textuellen Grundelementen für das Verfahren werden benötigt:
Rechtecke (Typ H), die in horizontaler sequentieller Anordnung weitere Rechtecke des Typs H enthalten können, sowie selbst wieder in horizontaler sequentieller Anordnung in anderen Recht­ ecken des Typs H enthalten sein können. Die Anordnung soll disjunkt sein und festgelegte horizontale Abstände einhalten. Die Höhe und Breite der Rechtecke soll von der Höhe und Breite der darin enthaltenen Rechtecke abhängen und dabei festgelegte Randabstände einhalten. Die Abstände sollen so gewählt sein, daß einerseits eine gewisse Kompaktheit der Gesamtstruktur gegeben ist, andererseits die erhaltene Klammerstruktur ausreichend visualisiert ist. Die so erhal­ tene Anordnung wird "horizontale Verschachtelung" genannt. Die beteiligten Rechtecke nennen wir "H-Boxen". H-Boxen einer minimalen, definierten Größe, die selbst keine weiteren H-Boxen enthalten, nennen wir "atomare H-Boxen" (siehe Fig. 1).

Rechtecke (Typ V), die in vertikaler sequentieller Anordnung weitere Rechtecke des Typs V ent­ halten können, sowie selbst wieder in vertikaler sequentieller Anordnung in anderen Rechtecken des Typs V enthalten sein können. Die vertikalen Abstände, sowie die Berandung soll analog zur horizontalen Verschachtelung vorgenommen werden. Die so erhaltene Anordnung wird "vertikale Verschachtelung" genannt. Die beteiligten Rechtecke nennen wir "V-Boxen". V-Boxen einer minimalen, definierten Höhe, die selbst keine weiteren V-Boxen enthalten, nennen wir "atomare V- Boxen". V-Boxen werden horizontal gedehnt dargestellt. Ihre Breite hängt ab von der Breite einer ihnen zugeordneten horizontalen Verschachtelung (siehe Fig. 2).

Rechtecke (Typ E), die in vertikaler sequentieller Anordnung genau eine horizontale Verschach­ telung und darunter genau eine (eventuell leere) vertikale Verschachtelung enthalten. Derartige Rechtecke nennen wir "Einheiten". Die Breite der innersten V-Boxen der vertikalen Verschachte­ lung einer Einheit entspricht dabei der Breite der darüberliegenden horizontalen Verschachtelung dieser Einheit. Jede Einheit soll selbst wieder H-Box sein, sodaß Einheiten in der horizontalen Verschachtelung einer übergeordneten Einheit auftreten können. Eine solche Anordnung von Ein­ heiten nennen wir "Hierarchie" (siehe Fig. 3).

Linien, die H-Boxen der horizontalen Verschachtelung einer Einheit mit V-Boxen der vertikalen Verschachtelung derselben oder einer übergeordneten Einheit in vertikaler Ausrichtung verbinden. Diese Linien können am oberen oder unteren Ende oder an beiden Enden mit Pfeilspitzen versehen sein. Derartige Linien nennen wir "Pfeile". Pfeile treffen eine V-Box jeweils von oben und enden an ihrer Oberkante. Eine V-Box kann an jedem Punkt der Oberkante getroffen werden. Eine H-Box wird von unten getroffen und endet am linken oder am rechten Ende ihrer Unterkante. Einen Pfeil am linken Ende nennen wir "L-Pfeil", einen Pfeil am rechten Ende nennen wir "R-Pfeil". Eine atomare H-Box wird nur in der Mitte ihrer Unterkante getroffen (siehe Fig. 4).

Kreise mit kleinem Durchmesser, die ausgewählte Überkreuzungen von Pfeilen mit atomaren V- Boxen überdecken. Derartige Kreise nennen wir "Kreuzungsmarken" (siehe Fig. 5).

Alphanumerische Zeichenketten, mit denen H-Boxen und V-Boxen - in der Regel in der linken oberen Ecke - beschriftet werden. Derartige Zeichenketten nennen wir "Namen". Eine Beschrif­ tung kann zum Zwecke der Übersichtlichkeit der restlichen Darstellung auch teilweise verdeckt werden (siehe Fig. 6).

Sonderzeichen, mit denen H-Boxen, in der Regel in der linken oberen Ecke, beschriftet werden. Ein oder mehrere solcher Sonderzeichen einer Beschriftung nennen wir "Symbol". Symbole werden gelegentlich auch zur Kennzeichnung von V-Boxen benutzt (siehe Fig. 7).

Beispiele für graphische Grundelemente

Fig. 1 zeigt eine horizontale Verschachtelung 1a mit atomaren H-Boxen 2a und nicht-atomaren H-Boxen 3a.

Fig. 2 zeigt eine vertikale Verschachtelung 1b mit atomaren V-Boxen 2b und nicht-atomaren V- Boxen 3b.

Fig. 3 zeigt eine Hierarchie von Einheiten 1.

Fig. 4 zeigt Pfeilverbindungen zwischen H- und V-Boxen. Mit 4a ist ein L-Pfeil und mit 4c ist ein R-Pfeil gekennzeichnet. 4b bezeichnet einen Pfeil, der auf einer atomaren H-Box endet.

Fig. 5 zeigt eine Kreuzungsmarke 5 auf dem Schnittpunkt von einem Pfeil mit einer atomaren V- Box.

Fig. 6 zeigt die Beschriftung von H- und V-Boxen mit Namen 8.

Fig. 7 zeigt die Beschriftung von H- und V-Boxen mit Symbolen 9.

5.3 Visuelle Programmelemente

Im Folgenden wird ausgeführt, wie mithilfe der oben angegebenen graphischen und textuellen Grundelemente Programmbausteine gebildet werden können, aus denen sich auf streng hierarchi­ sche Weise visuelle Computerprogramme zusammensetzen lassen. Fig. 8 zeigt ein Programm­ beispiel. Unter den Programmbausteinen befinden sich arithmetisch-logische Ausdrücke, Kontroll­ strukturen, Objektklassen, sowie höhere funktionale Einheiten. Für die Beschreibung der Se­ mantik dieser Programmbausteine verwenden wir Begriffe der objekt-orientierten Programmier­ sprache C++.

5.3.1 Objekte

Wir unterscheiden einfache und zusammengesetzte Objekte. Ein "zusammengesetztes Objekt" wird repräsentiert durch eine V-Box, ein "einfaches Objekt" durch eine atomare V-Box. Wir ver­ wenden zwei Typen von einfachen Objekten, "Skalare" und "Iteratoren", sowie zwei Typen von zu­ sammengesetzten Objekten, "Strukturen" und "Container". Die diesen vier Typen zugeordneten V- Boxen können durch Farbgebung unterschieden werden. Eine weitere Differenzierung der Ob­ jekte erfolgt durch Beschriftung ihrer V-Boxen mit Klassen- und Objektnamen, gegebenenfalls ge­ folgt von weiteren Angaben, wie Dimension, Anfangsbelegung, usw. Fig. 9 zeigt ein Beispiel.

Ein "Zugriff" auf ein Objekt wird dargestellt durch einen Pfeil. Ein von dem Objekt ausgehender Pfeil symbolisiert einen lesenden Zugriff, der den Objektzustand nicht verändert. Ein auf ihm en­ dender Pfeil stellt einen schreibenden Zugriff dar, der den Objektzustand verändern kann. Le­ sende und schreibende Zugriffe werden durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet. Auf ein Objekt können mehrere Zugriffe nebeneinander erfolgen, denen dann ebensoviele Pfeile zuzuordnen sind. Die zeitliche Reihenfolge der Zugriffe ist nacheinander von links nach rechts für Pfeile, die auf derselben horizontalen Verschachtelungsebene beginnen oder enden. Zugriffe aus unter­ schiedlicher Tiefe der horizontalen Verschachtelung heraus erfolgen nacheinander von innen nach außen. Die horizontale Dehnung der V-Boxen visualisiert mit dieser Einschränkung die Zeit­ achse. Fig. 10 zeigt ein Beispiel.

Die horizontale Ausdehnung der V-Boxen soll auch den Gültigkeitsbereich, sowie die Lebensdau­ er eines Objektes visualisieren. Der Gültigkeitsbereich eines Objektes erstreckt sich jeweils über die gesamte Breite der horizontalen Verschachtelung einer Einheit. Innerhalb einer Hierarchie von Einheiten lassen sich somit globale Objekte mit abgestuftem Gültigkeitsbereich definieren, jeweils global zu allen Untereinheiten der horizontalen Verschachtelung einer Einheit. Gleichzeitig kennzeichnet das linke Ende einer V-Box die Instanziierung eines Objektes, das rechte Ende sein Verlöschen, jeweils bestimmt durch die Aktivzeit der Einheit. Eine weitere Differenzierung des Gültigkeitsbereiches und der Lebensdauer kann durch entsprechende Wahl einer Speicherklasse erfolgen.

Skalare

Skalare sind Objekte, deren innere Struktur nicht sichtbar ist. Der Zugriff auf die innere Struktur erfolgt ausschließlich über Elementfunktionen oder -operatoren. Es können eingebaute Skalare zur Verfügung gestellt werden, z. B. Integer oder Character. Daraus, sowie mithilfe von Strukturen, Containern und Iteratoren lassen sich neue Objekte bilden, die wiederum als Skalar definierbar sind. Fig. 11 zeigt ein Beispiel.

Strukturen

Strukturen sind Objekte, deren innere Struktur offengelegt ist. Sie enthalten in fester Anordnung eine feste Anzahl von Objekten beliebigen Typs. Eine Struktur kann ohne Einschränkung in vertikaler Verschachtelung Skalare, Iteratoren, Container und wieder Strukturen enthalten. Zu­ griffe auf die Elemente einer Struktur können auch ohne Elementfunktionen oder -operatoren erfolgen, indem Pfeile direkt auf die Strukturelemente geführt werden. Fig. 12 zeigt ein Beispiel.

Container und Iteratoren

Container sind Objekte, die in der Regel eine unbestimmte Anzahl von Objekten homogenen Typs enthalten, welche in einer regulären Struktur (z. B. Feld, Kette, Baum) zusammengefaßt sind. Container sind unabhängig vom Datentyp ihrer Elemente definiert. Der Datentyp ihrer Elemente wird festgelegt, indem in sie genau ein Objekt bestimmten Typs eingesetzt wird. Das eingesetzte Objekt repräsentiert damit alle Containerelemente. Der Zugriff auf ein Element des Containers wird durch einen Pfeil bezeichnet, der auf dem repräsentativen Element endet oder von ihm ausgeht.

Zugriffe auf Containerelemente erfolgen in der Regel innerhalb einer Traverse, welche die regu­ läre Struktur des Containers nach einem Schema durchläuft und die Elementpositionen ermittelt. Durchlaufschema und aktuell erreichte Position innerhalb eines Containers sind hier vom eigentli­ chen Container getrennt und zu einem Iterator-Objekt zusammengefaßt. Auch der Iterator ist unabhängig vom Datentyp der Containerelemente. Jedoch ist der Typ des traversierten Contai­ ners Bestandteil des Iteratortyps. Der Klassenname eines Iterators bezeichnet den Algorithmus einer Traverse auf einem Container bestimmten Typs (nicht Elementtyps). Durch Zugriffe auf den Iterator mittels seiner Elementfunktionen und -operatoren kann die in ihm verwaltete Position eines Containerelements entsprechend dem Traversieralgorithmus verändert werden.

Im Allgemeinen können auf einem Container mehrere verschiedene Traversen, sowie auch auf mehreren Containern verschiedene Traversen gleichzeitig aktiv sein. Die Auswahl und Zuordnung einer Traverse zu einem Container geschieht für jeden Zugriff separat, indem der Schnittpunkt von Zugriffspfeil und Iterator mit einer Kreuzungsmarke belegt wird. Die Kreuzungsmarke besitzt die Funktion eines Dereferenz- oder Inhaltsoperators. Eine Zuordnung ist nur möglich für Iteratoren, die oberhalb des Containers liegen. Die Zuordnung wird dokumentiert durch Beschrif­ tung des Containers mit dem Objektnamen des Iterators auf der Höhe des Zugriffspfeils.

Ohne Iterator erfolgt der Zugriff auf einen Container als Ganzes. In diesem Fall endet der Zugriffs­ pfeil auf dem Container. Ohne Iterator erfolgt auch der Elementzugriff für Container wie z. B. Stack und Queue. In ihrem Fall erfolgt der Zugriff über Elementfunktionen oder -operatoren, wobei der Zugriffspfeil ebenfalls auf dem Container endet. Fig. 13 zeigt ein Beispiel.

Durch Verschachtelung von Containern können mehrdimensionale Container erzeugt werden. Entsprechend sind beim Zugriff auf die Elementardaten mehrere Iteratoren nötig. Jedem Contai­ ner einer Verschachtelung, der vom Zugriffspfeil durchdrungen wird, ist ein Iterator zuzuordnen und dieser mit einer Kreuzungsmarke zu belegen. Die einer Verschachtelung von Containern zu­ geordneten Iteratoren können als Koordinaten der Container-Elemente betrachtet werden. Fig. 14 zeigt ein Beispiel.

Ein Iterator kann selbst wieder Element eines Containers sein und benötigt seinerseits einen Ite­ rator für die Traverse und den Zugriff. Auf diese Weise kann ein Containerelement indirekt adres­ siert werden. Die Zuordnungen von Iteratoren zu Containern, die selbst wieder zugeordnete Iteratoren enthalten, werden wie oben als Kreuzungspunkte auf dem Zugriffspfeil markiert. Da­ durch, daß ein Iterator stets oberhalb des ihm zugeordneten Containers liegt, ist die Gesamtzu­ ordnung zyklenfrei. Pro Zugriff ist die Zuordnung zwischen Iteratoren und Containern außerdem bijektiv. Fig. 15 zeigt ein Beispiel.

5.3.2 Speicherklassen

Wir unterscheiden Speicherklassen, um für Objekte den Gültigkeitsbereich und die Lebensdauer genauer spezifizieren zu können. Dazu werden die Speicherklassen "STATIC", "DYNAMIC" und "DISTRIBUTED" eingeführt und als Struktur bzw. als Container repräsentiert, mit entsprechender Beschriftung ihrer V-Boxen. Dabei gelten folgende syntaktische Einschränkungen: (1) STATIC-, DYNAMIC- und DISTRIBUTED-Größen können nur auf oberster Ebene einer vertikalen Ver­ schachtelung deklariert werden, insbesondere dürfen sie nicht ineinander eingesetzt werden. (2) STATIC-, DYNAMIC-, sowie DISTRIBUTED-Deklarationen können jeweils nicht mehr als ein Ob­ jekt aufnehmen.

Als STATIC vereinbarte Objekte besitzen einen lokalen Gültigkeitsbereich bezogen auf eine Funk­ tionale Einheit, aber eine - innerhalb der Prozeßlaufzeit - unbegrenzte Lebensdauer. Sie eignen sich u. a. für die Initialisierung lokaler Größen. Die Lebensdauer von DYNAMIC-Objekten kann dagegen beliebig gestaltet werden, was z. B. für die Konstruktion von Containern genutzt werden kann. Der Gültigkeitsbereich von DYNAMIC-Objekten ist grundsätzlich global. Sie sind für den Zugriff ohne Einschränkung verfügbar, wenn ihre Position bekannt ist.

Der Zugriff auf STATIC-Größen erfolgt gemäß den Regeln für Strukturen, während auf DYNAMIC- Größen - wie auf Containerelemente - über Iteratoren zugegriffen wird. Für die Speicherklasse DYNAMIC gibt es zwei eingebaute Elementfunktionen, 'create' und 'delete'. 'Create' erzeugt ein Objekt vom Typ des in den DYNAMIC-Container eingesetzten repräsentativen Objekts und liefert als Returnwert die Position des erzeugten Objekts, die in der Regel einem Iterator zugewiesen wird. Über diesen Iterator kann das Element auch wieder gelöscht werden, wobei der Iterator als Argument von 'delete' auftritt. Der Iterator für DYNAMIC ist "eingebaut". Er enthält keine Traver­ senfunktion. Dafür verwaltet er aber neben der Position (im Heap) auch die Typangabe des DY- NAMIC-Elementes. Diese wird für Konsistenzprüfungen herangezogen.

DISTRIBUTED-Objekte besitzen eine von der Systemlaufzeit unabhängige, unbegrenzte Lebens­ dauer. Sie werden keinem Prozeß des Systems eindeutig zugeordnet, sind migrationsfähig und können prinzipiell in einem externen System implementiert sein. Ihr Gültigkeitsbereich ist platt­ form-übergreifend global. Der Zugriff erfolgt über Elementfunktionen. Fig. 16 zeigt ein Beispiel.

5.3.3 Ausdrücke

Wir unterscheiden einfache und zusammengesetzte Ausdrücke. Ein "zusammengesetzter Aus­ druck" wird repräsentiert durch eine H-Box, ein "einfacher Ausdruck" durch eine atomare H-Box. Wir verwenden zwei Typen von zusammengesetzten Ausdrücken, "Funktionen" und "Operatio­ nen" (genauer gesagt, die Aufrufe derselben), sowie einfache Ausdrücke als "Argumente" von Funktionen und Operationen. Die diesen Ausdruckstypen zugeordneten H-Boxen können durch Farbgebung unterschieden werden. Eine weitere Differenzierung der Funktionen und Operationen erfolgt durch Beschriftung ihrer H-Boxen mit Funktionsnamen bzw. Operatorsymbolen. Argumente werden weiter unterschieden in Eingabe-, Ausgabe- und Ein-Ausgabe-Argumente. Argumente können mit einem Pfeil versehen sein und repräsentieren damit das Objekt, auf dem der Pfeil endet, als Parameter der Funktion bzw. Operation. Entsprechend ihrer Unterscheidung in Eingabe-, Ausgabe- und Ein-Ausgabe-Argumente werden sie über eingehende, ausgehende oder ein-und-ausgehende Pfeile mit den Objekten verbunden. Eingabe-Argumente können auch ohne Pfeil spezifiziert werden, indem sie (ggf. in abgekürzter Schreibweise) direkt mit dem Wert oder dem Namen einer Konstanten beschriftet werden. Die Identifizierung eines Argumentes geschieht über seine Position innerhalb der Argumentfolge einer Funktion oder Operation. Fig. 17 zeigt ein Beispiel.

Auch ein zusammengesetzter Ausdruck kann Eingabe-Argument einer Funktion oder Operation sein. Das Ergebnis einer Funktion oder Operation wird jeweils durch die H-Box ihres Aufrufs re­ präsentiert und kann durch direktes Einsetzen an der Position eines Funktions- oder Operations­ argumentes verwendet werden. Der Datentyp des Ergebnisses muß dabei mit dem Datentyp des Funktions- oder Operationsargumentes übereinstimmen. Funktionen und Operationen können fortlaufend ineinander eingesetzt werden und bilden im allgemeinen Fall eine horizontale Ver­ schachtelung. Das Ergebnis einer Funktion oder Operation kann auch durch "Zuweisung" verwen­ det werden. Dazu wird ein R-Pfeil auf das Objekt geführt, dem das Ergebnis zugewiesen werden soll.

Die "Elementbeziehung" einer Funktion oder Operation zu einem Objekt wird durch einen L-Pfeil zwischen dieser Funktion oder Operation und dem Objekt dargestellt. Durch die Pfeilrichtung kann näher bezeichnet werden, ob das Objekt verändert oder nur gelesen wird oder beides. Im Fall einer weder lesenden noch schreibenden Beziehung degeneriert der L-Pfeil zu einer ungerich­ teten Verbindungslinie.

Die zeitliche Reihenfolge der Objekt-Zugriffe ist nacheinander von links nach rechts für Pfeile, die auf derselben horizontalen Verschachtelungsebene beginnen oder enden. Dies gilt auch für die L- und R-Pfeile derselben H-Box. Zugriffe aus unterschiedlicher Tiefe der horizontalen Verschach­ telung heraus erfolgen nacheinander von innen nach außen. Fig. 18 zeigt ein Beispiel.

5.3.4 Kontrollstrukturen

Eine Kontrollstruktur wird repräsentiert durch eine (farblich hervorgehobene) Einheit, welche in ihrer horizontalen Verschachtelung von links nach rechts folgende H-Boxen enthält: Zunächst einen "Prolog", welcher beliebig viele Ausdrücke (oder auch höhere Funktionale Einheiten) enthal­ ten kann, z. B. für eine Initialisierung. Die letzte (farblich hervorgehobene) Einheit dieses Prologs muß ein Ausdruck sein. Er stellt die "Pre-Condition" dar. Darauf folgen ein oder mehrere "Cases". Ein Case wird jeweils repräsentiert durch eine Einheit, welche mit einer "Post-Condition" be­ schriftet ist. Diese enthält einen Vergleichsoperator, gefolgt von einer Konstanten (Wert oder Name; DEFAULT ist der Name einer eingebauten Post-Condition, die dem else- oder default-Fall entspricht und immer erfüllt wird). Ein Case ist erfüllt, wenn die Berechnung der Konkatenation von Pre-Condition und Post-Condition den Wahrheitswert 1 ergibt. Die Auswertung der Wahrheits­ werte geschieht in der Reihenfolge der Anordnung der Cases. Der erste erfüllte Case innerhalb der Kontrollstruktur wird ausgeführt.

Wir unterscheiden zwei Case-Typen, "SELECT" und "REPEAT". Beide Typen können gemischt innerhalb einer Kontrollstruktur auftreten. Nach Ausführung einer SELECT-Einheit wird die Kon­ trollstruktur verlassen. Nach Ausführung einer REPEAT-Einheit erfolgt erneut die Bestimmung der Wahrheitswerte aus der Pre-Condition und den Post-Conditions der Cases mit anschließender Ausführung eines Case. Die Fig. 19 bis 25 zeigen Beispiele.

Weitere sinnvolle Kontrollstrukturen können "Exceptions" und "Threads" sein, mit denen sich Aus­ nahmebehandlung und Parallelität ausdrücken lassen. Jeder sequentiell auszuführenden Folge von Operationen kann eine Menge von sequentiell auszuführenden Operationenfolgen zugeordnet werden, welche die Ausnahmebehandlung vornehmen. Ebenso können mehrere sequentiell auszuführende Operationenfolgen zu einem Block zusammengefaßt werden, der simultan aus­ geführt wird. Für diese beiden Strukturen kann eine verdeckte Anordnung von Vorteil sein, die erst im Bedarfsfall (Editieren, Animation, Views, Navigieren) sichtbar wird.

Die als Funktion dargestellten (farblich hervorgehobenen) "Terminatoren" 'throw', 'break' und 'continue' können in der von C++ her bekannten Bedeutung verwendet werden. Mit ihnen kann eine Kontrollstruktur verlassen oder modifiziert werden.

5.3.5 Funktionale Einheiten

Je eine horizontale und vertikale Verschachtelung werden zusammengefaßt zu einer Funktionalen Einheit. Fig. 26 zeigt ein Beispiel. Die kleinsten Funktionalen Einheiten, mit leerer vertikaler Ver­ schachtelung, sind die "Ausdrücke". Höhere Funktionale Einheiten ergeben sich durch horizontale Verschachtelung niederer funktionaler Einheiten und Ergänzung mit einer vertikalen Verschachtelung zu einer neuen funktionalen Einheit. Auf diese Weise lassen sich "Blöcke" unter­ schiedlicher Hierarchiestufe bilden, "Definitionen von Funktionen und Operationen", "Definitionen von Klassen und Unterklassen", "Funktionsbibliotheken", "Module" unterschiedlicher Hierar­ chiestufe, "Systemkomponenten", "Systemebenen" und "Systeme".

Die in der horizontalen Verschachtelung einer Funktionalen Einheit enthaltenen Funktionalen Sub- Einheiten kommunizieren über die Objekte der vertikalen Verschachtelung dieser Einheit (oder jeder übergeordneten Einheit). Im Falle einer Funktionsdefinition sind es die lokalen Objekte, über welche die Ausdrücke kommunizieren. Fig. 27 zeigt ein Beispiel. Im Falle einer Klassendefinition sind es die Datenelemente, über welche die Elementfunktionen kommunizieren und die zu den Elementfunktionen global liegen. Im Falle einer Funktionsbibliothek sind es die globalen Objekte. Im Falle der obersten Systemebene sind es die Nachrichten-, Sychronisations- oder Verteilten Objekte, über welche die Prozesse miteinander kommunizieren. Der Zugriff auf diese Objekte erfolgt immer durch Kleinste Funktionale Einheiten, die über vertikalen Pfeilzugriff sämtliche Objekte aller übergeordneten Einheiten erreichen können, da diese, von innen nach außen, je­ weils in zunehmender Breite untereinanderliegen. Fig. 28 zeigt ein Beispiel.

Die als Funktion dargestellten (farblich hervorgehobenen) "Terminatoren" 'return', 'exit', 'abort', 'terminate' können in der von C++ her bekannten Bedeutung verwendet werden. Mit ihnen kann eine Funktionale Einheit verlassen werden.

5.3.6 Selbsterweiterbarkeit

Mit den obengenannten Graphikelementen wurde bisher der Aufruf einer Funktion oder Operation, sowie die Instanziierung eines Objekts beschrieben. Mit denselben graphischen Mitteln können auch die "Definitionen" dieser Funktionalen Einheiten beschrieben werden. Dazu führen wir fol­ gende eigenständigen Typen Funktionaler Einheiten (mit entsprechender farblicher Kennzeich­ nung) ein: die "Funktion", die "Operation", die "Klasse", die "Funktionsbibliothek", sowie nach Be­ darf weitere, bis zur Hierarchiestufe des "Systems".

Die Einheiten der Funktion und der Operation werden mit dem "Funktionsnamen" bzw. dem "Ope­ ratorsymbol" beschriftet. Er entspricht dem Aufrufnamen bzw. -symbol. Unter den Objekten ihrer vertikalen Verschachtelung werden die "Aufruf-Parameter" mit einem Pfeilsymbol als IN-, OUT- oder IN-OUT-Parameter gekennzeichnet. Fig. 8A zeigt ein Beispiel. Der Reihenfolge ihres Auftretens von oben nach unten entspricht die Aufrufreihenfolge von links nach rechts. Der "Returnwert" der Funktion oder Operation wird als Argument eines farblich besonders gekenn­ zeichneten Terminators übergeben. Es kann mehrere solcher Terminatoraufrufe geben, deren Argumente auf Konsistenz überprüft werden. Die Spezifikation als Argument ist gleichzeitig die Typ-Deklaration des Returnwertes.

Eine Klasse wird allgemein als Funktionale Einheit definiert, welche in ihrer horizontalen Ver­ schachtelung die Einheiten der "Elementfunktionen" enthält, sowie in ihrer vertikalen Verschachte­ lung die "Datenelemente" (global zu den Elementfunktionen). Sie wird mit dem "Klassennamen" beschriftet, der bei der Instanziierung eines Objekts dieser Klasse verwendet wird. Es folgen in <<-Klammern die "Konfigurations-Parameter" der Klasse, wie z. B. eine Anfangsbelegung, Größe, usw., die den Konstruktor-Parametern entsprechen. Fig. 29 zeigt ein Beispiel.

Gemäß den angegebenen Klassentypen wird die Funktionale Einheit der Klasse weiter differen­ ziert in SCALAR, CONTAINER und ITERATOR, sowie STRUCTURE. Für Scalare sind keine wei­ teren Merkmale vorgesehen. Die Datenelemente eines Scalars sowie eines Iterators sind nur über Elementfunktionen zugreifbar und sind somit privaten Typs.

Zwischen Container und Iterator muß zunächst eine formale Zuordnung getroffen werden, die es einem Iterator erlaubt, direkt auf die Datenelemente eines Containers zuzugreifen. Die Zuordnung erfolgt durch Eintrag des Iterator-Klassennamens in eine dem Container assoziierte Liste. Ebenso wird dem Iterator der Container-Klassenname zugeordnet. Die Implementierung des eigentlichen Containers geschieht in der Regel mithilfe der DYNAMIC-Speicherklasse. Die Containerelemente sind dabei als STRUCTURE-Objekte definiert und enthalten Iterator-Objekte für ihre Verkettung.

Structure-Klassen sind öffentlichen Typs und erlauben den direkten Zugriff auf ihre Elemente über Zugriffspfeile. Ähnlich wie verschachtelte Container werden sie direkt über Editierfunktionen er­ zeugt und können zur Festlegung ihres Gültigkeitsbereiches einer höheren Funktionalen Einheit zugeordnet werden.

"Freie Funktionen", die nicht Element einer Klasse sind, können in "Funktionsbibliotheken" (Inter­ faces) zusammengefaßt werden. Auch sie werden als Funktionale Einheit definiert und enthalten in ihrer vertikalen Verschachtelung globale Objekte, über welche die Funktionen kommunizieren.

5.3.7 Vererbung

Eine Klasse, die in die horizontale Verschachtelung einer anderen Klasse eingesetzt wird, erbt da­ mit alle Funktionen, Operatoren und Datenelemente der umschließenden Klasse. Die Definition einer Sub-Klasse erfolgt auf derselben Ebene wie die Definition der Funktionen und Operatoren der umschließenden Klasse. Innerhalb der Sub-Klasse können Funktionen und Operatoren der Oberklassen neu-definiert und als "virtuell" oder "static" gekennzeichnet werden. Der Zugriff von Sub-Klassen auf die Datenelemente von Oberklassen kann optional eingeschränkt werden. De­ fault-mäßig entsprechen diese Datenelemente globalen (protected) Größen. Das Schema der ho­ rizontalen Verschachtelung läßt beliebige einfache Vererbungsbeziehungen zu. Fig. 32 zeigt ein Beispiel.

5.3.8 Abstraktion und Vergröberung

Abstraktion und Vergröberung einer funktionalen Einheit ergeben sich durch Verdecken von De­ tails innerhalb der ihr zugeordneten H-Box. Blockdiagramme erhält man beispielsweise durch Weglassen sämtlicher Details bis auf die Beziehungspfeile zu globalen Objekten und die Namens­ beschriftung. Die Beziehungspfeile enden in diesem Fall an der Unterkante der funktionalen Ein­ heit. Gleichartige Beziehungspfeile lassen sich weiter zu einem repräsentativen Pfeil zusammen­ fassen. Fig. 30 zeigt ein Beispiel. Schnittstellen-Diagramme erhält man durch Weglassen sämtlicher Details einer Funktion oder Operation bis auf die als Parameter gekennzeichneten Objekte und die Namensbeschriftung. Die Parameter-Objekte können horizontal verkürzt und mit ihrer Beschriftung angezeigt werden.

Für eine Vergröberung lassen sich Details während des Editiervorgangs willkürlich als relevant bzw. nicht-relevant kennzeichnen. Bei einer vergröberten Anzeige werden die als nicht-relevant eingestuften Details verdeckt. Fig. 31 zeigt ein Beispiel.

5.3.9 Programm-Beispiele

Fig. 8A zeigt den bekannten rekursiven Algorithmus Quicksort in einer vollständigen Visualisie­ rung nach dem hier beschriebenen Verfahren. Der Datenteil enthält fünf Objekte, darunter vier Ite­ ratoren, wovon zwei als Eingabeparameter markiert sind. Das zu sortierende Feld von Objekten des Typs 'int' ist als Ein- und Ausgabeparameter gekennzeichnet. Auf die Iteratoren erfolgen schreibende und lesende Zugriffe. Das Feld 'v' als Ganzes wird fünfmal als Funktionsargument übergeben. Zwei lesende Zugriffe auf Feldelemente erfolgen über die Iteratoren 'i' und 'left'. Hier wird der Vergleich v[i]<v[left] durchgeführt. Der Operationsteil enthält fünf Funktionsaufrufe, davon zwei rekursive Aufrufe von Quicksort. Die Funktionsargumente bestehen zum Teil aus komplexen Ausdrücken. Im mittleren Bereich des Operationsteils befinden sich zwei ineinander verschachtelte Kontrollstrukturen, die äußere repetitiv, mit einem Prolog, der aus einer Addition besteht. Die innere Kontrollstruktur ist selektiv und führt bei Erfüllen der Vergleichsbedingung zu einem Aufruf der Funktion 'swap'.

Fig. 8B soll, beispielhaft und unabhängig von einer geometrischen Ausführung, das allgemeine topologische Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen, nach dem ein Algorith­ mus visualisiert wird. Es sind erkennbar die Baumstruktur der Operationen 1a, die Baumstruktur der Operanden 1b, die Hilfslinien 6 zur Dehnung der Operanden längs der Zeitachse, sowie die Linien 4 zur Darstellung von Argument-, Zuweisungs- und Element-Beziehungen mit ihren Auf­ treffpunkten 7 und Kreuzungsmarken 5.

Fig. 9 zeigt die hier verwendeten vier Grundmuster von Objekten, SKALAR, ITERATOR, CON­ TAINER und STRUKTUR. Durch Beschriftung mit Klassen- und Objektnamen, teilweise mit An­ fangswert, ergeben sich vollständig spezifizierte Objektdeklarationen.

Fig. 10 zeigt die Zugriffsmöglichkeiten für ein verschachteltes Objekt. Die Zugriffe können in je­ der Tiefe erfolgen.

Fig. 11 zeigt einen schreibenden und lesenden Zugriff auf einen SKALAR oder ITERATOR.

Fig. 12 zeigt schreibende und lesende Zugriffe auf eine STRUKTUR als Ganzes und auf ihre Elemente.

Fig. 13 zeigt lesende und schreibende Zugriffe auf einen Container als Ganzes, sowie lesende und schreibende Zugriffe auf Containerelemente über einen Iterator der Klasse 'inorder'. Der Itera­ tor kann selbst gelesen und verändert werden.

Fig. 14 zeigt lesende und schreibende Zugriffe auf verschachtelte Container. Der Zugriff auf den Baum der Klasse 'tree' erfolgt als Ganzes und somit ohne Iterator. Der Zugriff auf Baumelemente der Klasse 'array' in Tiefe 1 der Verschachtelung erfolgt über einen Iterator der Klasse 'inorder'.

Der Zugriff auf Feldelemente der Klasse 'char' in Tiefe 2 der Verschachtelung erfolgt über einen zusätzlichen Iterator der Klasse 'LtoR'. Die Beschriftung neben dem Zugriffspfeil zeigt die Zu­ ordnung von Iteratoren zu Containern an.

Fig. 15 zeigt indirekte lesende und schreibende Zugriffe auf einen Container der Klasse 'tree' und seine Elemente der Klasse 'int'. Der Iterator für den 'tree'-Container ist selbst Element eines Containers der Klasse 'array' und benötigt daher für den Zugriff seinerseits einen Iterator. Alle be­ teiligten, auch eingebettete, Iteratoren werden durch Kreuzungspunkte auf dem Zugriffspfeil mar­ kiert. Die Zuordnung geht aus der Beschriftung neben dem Zugriffspfeil hervor.

Fig. 16 zeigt die dynamische Speicherplatzzuweisung für ein Objekt der Klasse 'task' mit Zuwei­ sung der Objektposition an einen Iterator. Anschließend erfolgt ein lesender Zugriff auf das dyna­ misch erzeugte Objekt über einen Iterator. Das Objekt wird wieder gelöscht durch Aufruf einer Elementfunktion der DYNAMIC-Speicherklasse.

Fig. 17 zeigt den Aufruf einer Funktion mit Namen 'sort' und mit drei Argumenten, sowie den Auf­ ruf des Operators '+' mit zwei Argumenten.

Fig. 18 zeigt eine Verschachtelung von Funktions- und Operationsaufrufen. 'merge' ist als Ele­ mentfunktion mit schreibender Wirkung gekennzeichnet. '+=' ist als Elementoperator mit schrei­ bender und lesender Wirkung gekennzeichnet. Das Ergebnis der '%'-Operation wird einem Objekt zugewiesen. Das Argument des Operators '-' ist ein einfacher Ausdruck, ebenso das zweite Ar­ gument des Operators '+='.

Fig. 19 zeigt eine Kontrollstruktur (C) mit einer Precondition und einem Case vom Typ SELECT (S). Die Precondition repräsentiert den Wert eines Objekts, beispielsweise mit Objektnamen 'a', von dem der Argumentpfeil ausgeht. Falls die Konkatenation 'a==1' aus Pre- und Postcondition erfüllt ist, wird der Case ausgeführt.

Fig. 20 zeigt eine selektive Kontrollstruktur wie oben, jedoch vor der Precondition mit einem aus zwei Operationen bestehenden Prolog.

Fig. 21 zeigt eine selektive Kontrollstruktur wie oben, jedoch mit einem zusätzlichen DEFAULT- Case, der einer else-Anweisung entspricht.

Fig. 22 zeigt eine Verschachtelung von selektiven Kontrollstrukturen, die einer if-then-if-Anwei­ sung entspricht.

Fig. 23 zeigt eine selektive Kontrollanweisung mit mehreren Cases, darunter einem DEFAULT- Case, die einer switch-case-Anweisung entspricht.

Fig. 24 zeigt zwei repetitive Kontrollanweisungen, die einer while- bzw. for-Schleife entsprechen.

Fig. 25 zeigt eine gemischt selektive und repetitive Kontrollstruktur mit Prolog, die einem endli­ chen Automaten entspricht. Zu diesem Zweck ist die Kontrollstruktur mit lokalen Objekten zu einer funktionalen Einheit ergänzt. Die SELECT-Cases entsprechen den Endzuständen des Automaten. Sie enthalten die Aufrufe der Aktionen, die bei Erreichen eines Endzustands auszuführen sind. Der DEFAULT-Fall ist repetitiv, führt zum Einlesen eines neuen Ereignisses, beispielsweise aus einer Datei, und zum anschließenden Rücksprung auf die Precondition. Im Prolog wird das Ereig­ nisobjekt initialisiert. Die Automatentabelle besteht aus einem zweidimensionalen Feld mit Elementen der Klasse 'int', die jeweils dem Folgezustand entsprechen. Die Precondition ermittelt aus dem neuen Ereignis 'event' und dem alten Zustand 'state' den neuen Zustand 'table[state] [event]' und weist ihn dem Zustandsobjekt zu.

Fig. 26 zeigt a) eine horizontale Verschachtelung, b) eine vertikale Verschachtelung und c) die Zusammenfassung von a) und b) zu einer Funktionalen Einheit.

Fig. 27 zeigt verschiedene Argument-, Element- und Zuweisungsbeziehungen zwischen der ho­ rizontalen und der vertikalen Verschachtelung einer Funktionalen Einheit.

Fig. 28 zeigt die hierarchische Anordnung von Funktionen zu Moduln, von Moduln zu System­ ebenen und von Systemebenen zu einem Gesamtsystem. Die Objekte höherer Funktionaler Ein­ heiten sind jeweils global zu allen ihnen untergeordneten Funktionalen Einheiten und erlauben Zugriffspfeile über mehrere Hierarchiestufen hinweg.

Fig. 29 zeigt die Klassendefinition einer Verketteten Liste mit Namen 'link'. Sie umfaßt eine Kon­ struktorfunktion, sowie weitere Funktionen zum Einfügen, Löschen und Ändern von Listenele­ menten. Die Datenelemente der Klasse umfassen eine dynamische Speicherdeklaration für STRUKTUR-Objekte der Klasse 'item', sowie einen Iterator namens 'first'. 'first', sowie der Iterator 'next' dienen der Verkettung der Listenelemente. Die Elementfunktionen von 'list' weisen sowohl Zugriffe auf ihre lokalen Objekte auf, als auch globale Zugriffe auf die Datenelemente von 'list'.

Fig. 30 zeigt eine Abstraktion der Klassendefinition nach Fig. 29. Von den Elementfunktionen sind alle Details bis auf ihre globalen Zugriffe auf die Datenelemente verdeckt. Von den Datenele­ menten sind die Details der Listenobjekte verdeckt.

Fig. 31 zeigt eine Vergröberung der Klassendefinition nach Fig. 29. Zusätzlich zu den in der Abstraktion nach Fig. 30 verdeckten Details ist, willkürlich, der Iterator 'first' verdeckt, sowie alle Zugriffe der Elementfunktionen darauf.

Fig. 32 zeigt eine Klassenhierarchie. Die Basisklasse 'A' besitzt die Elementfunktionen 'f1' und 'f2', sowie einen Container mit Iterator als Datenelemente. Von 'A' sind die Klassen 'B' und 'C' abgeleitet, die jeweils die Funktion 'f1' neu definieren. Von 'C' sind wiederum die Klassen 'D' und 'E' abgeleitet, die jeweils die Funktionen 'f1' und 'f2' der Oberklassen neu definieren. Alle von 'C' abgeleiteten Klassen haben Zugriff auf ihre eigenen Datenelemente, wie auch auf die ihrer Oberklassen.

5.4 Speicherabbild

Das auf dem Bildschirm angezeigte visuelle Programm besitzt im Arbeitsspeicher der Program­ mierplattform ein Speicherabbild in Form einer komplexen Datenstruktur. Dieses Speicherabbild ist gemeinsame Grundlage der unterschiedlichen Funktionen der Programmierumgebung, wie z. B. das Editieren, die graphische Wiedergabe oder die Übersetzung in eine textuelle Program­ miersprache.

Das Speicherabbild des visuellen Programms besitzt, wie das visuelle Programm selbst, eine Baumstruktur. Jedem Baumelement des visuellen Programms ist dabei ein Speicher-Objekt zuge­ ordnet, das gemäß seiner Inklusions- und Nachbarschaftsbeziehungen, sowie seiner Benutzungs- und Kommunikationsbeziehungen, mit anderen Speicher-Objekten verkettet ist.

Die Objekte des Speicherabbilds sind dabei in Klassen eingeteilt, die den unterschiedlichen Pro­ grammbausteinen entsprechen. Unter den Datenelementen jeder dieser Klassen befinden sich neben den Verkettungsvariablen auch jene Attribute, welche die unterschiedlichen Funktionen der Programmierumgebung unterstützen, wie z. B. Geometrie-Daten, Farbcodes, Klassen- und Ob­ jektnamen, Funktionsnamen und Operationssymbole, arithmetische Konstanten, Dokumentations­ texte, Projektdaten und Testwerte.

Die Traversierung des Speicherabbilds erfolgt in der Regel rekursiv mithilfe virtueller Funktionen. Dabei wird automatisch für jedes besuchte Objekt des Speicherabbilds eine vom Typ des Objekts abhängige Implementierung einer virtuellen Funktion aufgerufen. Diese greift, abhängig vom be­ suchten Objekttyp und der gewünschten Funktion der Programmierumgebung, auf Attribute des Objekts zu, um ihren Anteil an der jeweiligen Funktion der Programmierumgebung, wie z. B. Edi­ tieren oder Übersetzen, beizutragen.

5.5 Programmierumgebung

Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Konstruktion von Programmen ist es nötig, verschiedene Arbeitsfunktionen zu unterscheiden, die sich ergänzen und erst in ihrem systematischen Zusammenwirken die Konstruktion ermöglichen. Alle diese Arbeitsfunktionen ope­ rieren auf dem gemeinsamen Speicherabbild des visuellen Programmsystems. Es handelt sich dabei um die Funktionen des Erstellens und Veränderns des Speicherabbilds, um die Überset­ zung des Speicherabbilds in eine textuelle oder andere Programmiersprache, um die Verlagerung des Speicherabbilds von und zu einem nicht-flüchtigen Speichermedium, um die Generierung gra­ phischer Darstellungen aus dem Speicherabbild, um die Dokumentation und die Verwaltung des Speicherabbilds, um die Navigation durch das Speicherabbild und um die Animation der graphi­ schen Darstellung des Speicherabbilds.

5.5.1 Editor

Die Aufgabe, das Speicherabbild eines visuellen Programms zu erstellen oder zu verändern, wird dadurch gelöst, a) daß unmittelbar in dem auf einem Ausgabemedium angezeigten visuellen Programm mithilfe eines graphischen Eingabewerkzeugs Einfüge-, Änderungs- und Löschoperationen ausgelöst werden können, b) daß in Abhängigkeit von der Einfüge-, Ände­ rungs- und Löschposition innerhalb des visuellen Programms die Menge der möglichen Aktionen und Eingaben sinnvoll eingeschränkt und dies dem Programmierer angezeigt wird, c) daß in Ab­ hängigkeit von der Einfüge-, Änderungs- und Löschposition innerhalb des visuellen Programms dem Programmierer zusätzliche Hilfsinformationen angezeigt werden und d) daß die Objekte des Speicherabbilds des visuellen Programms mit Informationen zur Unterstützung des Verfahrens nach a) bis c) angereichert werden.

Die Erstellung oder Veränderung eines visuellen Programms nach dem hier beschriebenen Ver­ fahren erfolgt unmittelbar auf seiner visuellen Darstellung auf dem Bildschirm der Programmier­ plattform. Dazu sind für jeden Programmbaustein sogenannte Click-Zonen definiert, in welche mithilfe einer Rollkugel ("Maus") der Cursor geführt wird und wo durch Betätigung der ver­ schiedenen Tasten der Rollkugel neue Programmbausteine eingefügt oder vorhandene gelöscht oder neu spezifiziert werden können (siehe Fig. 33).

Beim Einfügen in "drag-and-drop"-Technik kann der einzufügende Programmbaustein aus einer Randleiste des Bildschirms gelöst und entfernt davon zunächst abgelegt werden. Ein anschlie­ ßender Click an der Einfügeposition führt zum Einfügen, falls der einzufügende Baustein den Be­ dingungen der Einfügeposition genügt. Eine solche Bedingung kann beispielsweise Typkonsistenz sein oder generelles Verbot des Einfügens für einen Bausteintyp an dieser Position. Im Fehlerfall wird Hilfsinformation angezeigt.

Bei der Spezifikation eines vorhandenen Programmbausteins führt ein Click in der Zone zur Be­ schriftung des Bausteins zur Anzeige eines Fensters mit zulässigen Beschriftungen. Beispiels­ weise erscheint bei der Spezifikation eines Containernamens nur die Liste der verfügbaren Con­ tainertypen, bei der Spezifikation einer Traverse auf einem Container nur die Traversentypen, die für diesen Containertyp definiert sind, bei der Spezifikation einer Elementfunktion nur die Namen derjenigen Funktionen, die für diesen Objekttyp definiert sind, usw. Die Auswahlmöglichkeiten sind dabei jeweils von der bisherigen Spezifikation abhängig. Die Auswahl eines Listenelements erfolgt durch Anklicken (siehe Fig. 34).

Die vom Editor selektiv angebotenen Namen für Operanden und Operationen können einerseits im Zuge der Definition neuer Operanden und Operationen entstehen, andererseits kann der Editor mit Namenslisten konfiguriert werden, die von außen zugeführt werden. Dazu ist es sinnvoll, existierende Klassenbibliotheken der Zielsprache durch eine Syntaxanalyse automatisch auszuwerten und zu klassifizieren.

Die Spezifikation von Beziehungen zwischen Operationen und Operanden kann in "rubber-ban­ ding"-Technik erfolgen. Dabei wird der Cursor von der entsprechenden Click-Zone des Operators bis zum Operanden bewegt, die Taste der Rollkugel beim Start gedrückt und am Ziel losgelassen. Währenddessen wird die vom Cursor zurückgelegte Strecke farblich markiert. Beim Drücken der Taste kann zusätzliche Hilfsinformation angezeigt werden, wie z. B. die farblich hervorgehobene Beschriftung aller zulässigen Zielobjekte an der möglichen Zielposition, mit Einrückung entspre­ chend der Schachtelungstiefe.

Die Spezifikation der Zuordnung einer Traverse zu einem Container kann ebenfalls in "rubber­ banding"-Technik erfolgen. Dabei ist der Startpunkt des Cursors der Kreuzungspunkt eines Be­ ziehungs-Pfeils mit einem Iterator. Der Zielpunkt liegt auf dem Container und wird beim Loslassen der Taste mit dem Objektnamen des zugeordneten Iterators beschriftet. Der Kreuzungspunkt von Pfeil und Iterator wird mit einer Kreuzungsmarke belegt.

Jede Spezifikation wird unmittelbar in das Speicherabbild des visuellen Programms übernommen. Einfügen und Löschen führen ebenfalls zu einer sofortigen Änderung aller Abmessungen und Positionen der betroffenen Elemente des visuellen Programms. Unter den Attributen eines jeden Objekts des Speicherabbilds befinden sich seine Koordinaten, seine Abmessungen und seine Farbe. Zur Ermittlung des Objekts, auf dem sich der Cursor befindet, wird das Speicherabbild unter Vergleich der Objektkoordinaten mit den Cursorkoordinaten traversiert, bis das Objekt unter dem Cursor erreicht ist.

Editier-Beispiele

Fig. 33 zeigt eine Funktion mit zwei Argumenten und den Click-Zonen A bis F, sowie einen Con­ tainer mit Iterator und Elementen vom Typ STRUKTUR mit wiederum zwei Struktur-Elementen und den Click-Zonen A bis D. Im SPECIFY-Modus führt ein Click in Zone B der Funktion mit an­ schließendem Ziehen des Cursors in Zone B eines Objekts zur Definition einer Elementbeziehung mit entsprechendem L-Pfeil. Ein Click in Zone A der Funktion führt zum Öffnen eines Fensters zur Eingabe des Funktionsnamens. Falls bereits eine Elementbeziehung zu einem Objekt besteht, enthält das Fenster nur eine Namensliste von Elementfunktionen dieses Objekts. Ein Click in Zo­ ne C der Funktion führt zum Öffnen eines Fensters zur Auswahl bzw. Eingabe von Konstanten. Zone D der Funktion ist analog zu Zone B für die Definition von Argumentbeziehungen bestimmt, ebenso Zone F für Zuweisungsbeziehungen. Ein Click in Zone A eines Objekts führt zum Öffnen eines Fensters zur Auswahl von Klassennamen bzw. zur Eingabe von Objektnamen. Je nach Typ des Objekts werden nur die verfügbaren SKALAR-, STRUKTUR-, CONTAINER- oder ITERATOR- Klassen zur Auswahl angeboten. Falls zwischen Iterator und Container bereits eine Zuordnung besteht, werden nur die für diesen Container definierten Iteratorklassen angeboten. Eine Zuord­ nung zwischen Iterator und Container wird festgelegt durch einen Click in Zone C der Überkreu­ zung von Iterator und Pfeil, sowie anschließendem Ziehen des Cursors in Zone B des Containers. Im INSERT-Modus führt, nachdem das einzufügende Programmelement bestimmt ist, ein Click in die Zonen A + B, E oder F einer Funktion zum Einfügen des Programmelementes an der bezeich­ neten Stelle. Ebenso führt ein Click in die Zonen A + B oder D einer vertikalen Verschachtelung zum Einfügen eines vorher bestimmten Objekts an der bezeichneten Stelle. Im DELETE-Modus führt ein Click an beliebiger Position eines Programmelementes zum Verschwinden des Pro­ grammelementes und beim Loslassen der Maustaste zum endgültigen Löschen.

Fig. 34 zeigt die graphische Benutzeroberfläche des Editors mit einigen visuellen Programmele­ menten und einem Auswahlfenster für die Spezifikation der Traverse für einen Container der Klas­ se 'cont1'. Dabei enthält die Auswahlliste nur solche Traversen, die für die Containerklasse 'cont1' definiert sind.

5.5.2 Compiler

Die Aufgabe, das Speicherabbild eines visuellen Programms in den Quellcode einer textuellen Programmiersprache zu übersetzen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, a) daß das Speicher­ abbild des visuellen Programms in einer Traverse durchlaufen wird, die der sequentiellen Klam­ merdarstellung des Objektbaumes entspricht, b) daß für jedes traversierte Objekt des Speicher­ abbildes gemäß seiner Klasse eine Methode aufgerufen wird, die seine Attribute auf syntaktische Elemente einer Zielsprache oder auf administrative Einheiten eines Betriebssystems abbildet, c) daß Klassen und ihnen untergeordnete funktionale Einheiten in den Quellcode einer Zielsprache übersetzt werden, d) daß Module und ihnen übergeordnete funktionale Einheiten in administrative Einheiten eines Betriebssystems übersetzt werden, und e) daß die Objekte des Speicherabbilds mit Informationen zur Unterstützung des Verfahrens nach a) bis d) angereichert werden.

Die Übersetzung eines visuellen Programms in den Quellcode einer textuellen Programmierspra­ che nach dem hier beschriebenen Verfahren beruht auf einer Traverse, die geeignet ist, die Baumstruktur des Speicherabbildes auf eine lineare Klammerstruktur abzubilden. Die Traverse kann sich auch auf einzelne Teilbäume beschränken, die funktionalen Einheiten entsprechen. Die Traverse wird vorzugsweise rekursiv durchgeführt, wobei virtuelle Methoden aller Objekt-Klassen des Speicherabbildes an der Rekursion beteiligt sind.

Klassen-, Funktions- und Operationsdefinitionen, sowie untergeordnete Einheiten werden jeweils in die kontextfreien Satzstrukturen der Zielsprache übersetzt. Dabei wird der Objektbaum der Operanden entweder auf einen Deklarationsteil abgebildet oder auf Datenelemente einer Klasse. Der Baum der Operationen wird auf Funktions- oder Operationsaufrufe mit, möglicherweise ver­ schachtelten, Ausdrücken als Argumenten abgebildet. Argument-, Element- und Zuweisungsbe­ ziehungen werden im einfachsten Fall auf Objektnamen, Element- bzw. Zuweisungssymbole ab­ gebildet. Zugriffe auf verschachtelte Strukturen werden auf Pfadbeschreibungen mit möglicher­ weise mehreren Komponenten abgebildet. Zugriffe auf Container über Iteratoren werden im all­ gemeinen Fall auf eine kontexffreie Klammerungsstruktur abgebildet.

Für die einheitliche Behandlung von Zugriffen auf Container unterschiedlichster Art wird für jeden Container der []-Operator überladen. Sein Returnwert ist eine Referenz auf das adressierte Con­ tainer-Element und kann somit sowohl auf der linken (schreibend) als auch auf der rechten Seite (lesend) einer Zuweisung stehen. Parameter des []-Operators ist jeweils ein Iterator aus einer Un­ terklasse der dem jeweiligen Container zugeordneten Iteratorklasse. Die Kreuzungsmarke visuali­ siert die Auswahl des Iterators, der als Parameter für den []-Operator verwendet wird. Der allge­ meine Containerzugriff erfolgt somit analog zum herkömmlichen Zugriff auf Feldelemente über den []-Operator und einen Indexwert. Bei der Parameterübergabe können Konsistenzprüfungen vorgenommen werden und Maßnahmen zur Verbesserung der Performance, wie z. B. Caching, er­ griffen werden.

Module, Komponenten, Systemebenen, Systeme und sonstige höhere funktionale Einheiten, für die kein direktes Gegenstück in der Zielsprache existiert, werden in administrative Einheiten des Betriebssystems der Zielplattform übersetzt. Hierzu zählen Verzeichnisstrukturen, die als Produkt­ baum des generierten, textuellen Quellprogramms betrachtet werden können, zusammen mit den ihnen zugeordneten, sogenannten "Make-Files", die administrative Anweisungen zur Strukturie­ rung des Systems enthalten. Damit kann der aus den Klassen-, Funktions- und Operationsdefini­ tionen generierte Quellcode weiter strukturiert und zu höheren funktionalen Einheiten zusammen­ gefaßt werden. Solche Einheiten sind beispielsweise textuelle Funktionsbibliotheken, aber auch sogenannte "Header-Files" zur Zusammenlegung von Klassendefinitionen, zusammen mit wei­ teren Dateien, welche die Definitionen der Elementfunktionen enthalten. Eine weitere hierarchi­ sche Anordnung des generierten Quellcodes kann direkt auf die Verzeichnisstruktur abgebildet werden, wobei für jedes Verzeichnis ein passendes Makefile generiert wird.

Für die Umsetzung der Objekte des Speicherabbilds in strukturierten Quellcode ist es nötig, die Objekte mit zusätzlichen Informationen anzureichern, die teils direkt vom Benutzer beim Editieren eingetragen werden, teils während des Editierens oder auch während des Übersetzungsvorgangs automatisch erzeugt werden. Vom Benutzer werden beispielsweise Klassen- und Funktions­ namen, Operationssymbole und Konstanten mithilfe des Editors eingegeben, während Objekt­ namen auch automatisch generiert werden können. Die Spezifikation eines Zugriffs auf Container über Iteratoren durch den Benutzer führt automatisch zur Erzeugung von Strukturinformation über den gesamten Zugriffsweg, der Verschachtelungen und Einbettungen von Iteratoren enthalten kann. Diese Information wird beim Übersetzungsvorgang ausgewertet.

Bei der Übersetzung des Speicherabbildes kann, in den generierten Quellcode eingestreut, zu­ sätzlicher Code erzeugt werden, der zur Laufzeit auf die Objekte des Speicherabbildes zugreift, um dort Informationen für Test, Fehlersuche oder Animation abzulegen. Dazu sind die Klassen der Speicherobjekte mit weiteren Attributen anzureichern.

Im Einzelnen werden die Programmbausteine der in 5.3 exemplarisch angegebenen visuellen Programmiersprache wie folgt, und ebenfalls exemplarisch, in die Zielsprache C++ übersetzt:

Übersetzungs-Beispiele

Fig. 35 zeigt ein skalares Objekt mit Klassenamen 'int', Objektnamen 'i' und Anfangswert '0'. Übersetzung in "int i = 0;".

Fig. 36 zeigt eine Struktur mit Strukturnamen 'date', Objektnamen 'd' und seinen offengelegten Strukturelementen. Übersetzung in "date d;".

Fig. 37 zeigt eine Struktur mit Strukturnamen 'item' und Objektnamen 'p', deren erstes, unspe­ zifiziertes, Strukturelement vom Typ 'STRUCTURE' durch eine Struktur der Klasse 'date' ersetzt wurde. Übersetzung in die Template-Deklaration "item<date< p;".

Fig. 38 zeigt einen Container mit Klassennamen 'array' und Objektnamen 'a', welcher Objekte der Klasse 'type' enthält. Übersetzung in die Template-Deklaration "array<type< a;". Eine zusätz­ liche Größenangabe in der Spezifikation des Containers kann auf einen weiteren Template- Parameter abgebildet werden.

Fig. 39 zeigt einen Container mit Klassennamen 'array' und Objektnamen 'a', welcher wiederum Objekte der Klasse 'array' enthält, die jeweils Objekte der Klasse 'type' enthalten. Übersetzung in die verschachtelte Template-Deklaration "array<array<type<< a".

Fig. 40 zeigt zwei skalare Objekte mit Objektnamen 'a' und 'b', sowie eine Zuweisung von 'a' nach 'b'. Übersetzung in "a = b;".

Fig. 41 zeigt zwei skalare Objekte mit den Klassennamen 'cart' bzw. 'polar' und den Objektna­ men 'c' bzw. 'p', sowie einer Zuweisung mit Cast-Anpassung. Übersetzung in "c = (cart)p" oder "c = cart(p).

Fig. 42 zeigt vier skalare Objekte mit den Objektnamen 'a', 'b', 'c' und 'd', sowie den Aufruf einer Elementfunktion von 'a' mit dem Funktionsnamen 'f'. 'b' und 'c' sind Eingabeparameter von 'f'. Das Ergebnis des Aufrufs wird an 'd' zugewiesen. Übersetzung in "d = a.f(b,c)".

Fig. 43 zeigt vier skalare Objekte mit den Objektnamen 'a', 'b', 'c' und 'd', sowie den Aufruf eines Elementoperators von 'a' mit dem Operatorsymbol '*'. 'b' und 'c' sind Eingabeparameter von '*'. Das Ergebnis der Operation wird an 'd' zugewiesen. Übersetzung in "d = a.operator*(b, c);".

Fig. 44 zeigt vier skalare Objekte mit den Objektnamen 'a', 'b', 'c' und 'd', sowie zwei Aufrufe von Funktionen mit den Namen 'f bzw. 'g'. 'g' besitzt die beiden Eingabeparameter 'b' und 'c'. 'f' besitzt den Eingabeparameter 'a', sowie als zweiten Eingabeparameter das Ergebnis des Funk­ tionsaufrufs von 'g'. Übersetzung in "d = f(a,g(b,c));".

Fig. 45 zeigt vier skalare Objekte mit den Objektnamen 'a', 'b', 'c' und 'd', sowie einem ver­ schachtelten Aufruf von zwei Funktionen mit den Namen 'f und 'g'. Die Eingabeparameter von 'g' sind 'a' und 'b'. Der Eingabeparameter von 'f' ist das Ergebnis des Funktionsaufrufs von 'g', das zusätzlich einem Objekt mit Namen 'c' zugewiesen wird. Das Ergebnis des Funktionsaufrufs von 'f' wird einem Objekt namens 'd' zugewiesen. Übersetzung in "d = f(c = g(a,b));".

Fig. 46 zeigt eine Struktur mit dem Objektnamen 's1', welche Strukturelemente mit den Objekt­ namen 'a', 'b' und 's2' besitzt. 's2' ist selbst eine Struktur und besitzt die Strukturelemente mit Namen 'c' und 'd'. Der lesende und schreibende Zugriff auf 'b' wird übersetzt in "s1.b". Der le­ sende und schreibende Zugriff auf 'c' wird übersetzt in "s1.s2.c".

Fig. 47 zeigt einen Container mit dem Klassennamen 'tree' und dem Objektnamen 't', der Objekte der Klasse 'type' enthält. Der lesende und schreibende Zugriff auf den Container als Gan­ zes wird übersetzt in "t".

Fig. 48 zeigt einen Container mit dem Klassennamen 'tree' und dem Objektnamen 't', der Objek­ te der Klasse 'type' enthält, sowie einen Iterator mit Klassennamen 'itr' und Objektnamen 'i 25024 00070 552 001000280000000200012000285912491300040 0002019907328 00004 24905'. Der lesende und schreibende Zugriff auf ein Containerelement an der durch 'i' spezifizierten Position wird übersetzt in "t[i]".

Fig. 49 zeigt einen Container mit Klassennamen 'array' und Objektnamen 'a', welcher Objekte der Klasse 'tree' enthält, die jeweils Objekte der Klasse 'type' enthalten. Dem äußeren Container ist ein Iterator mit Klassennamen 'itr1' und Objektnamen 'i' zugeordnet. Dem inneren Container ist ein Iterator mit Klassennamen 'itr2' und Objektnamen 'k' zugeordnet. Der lesende und schreiben­ de Zugriff auf ein Element der Containerverschachtelung an der durch 'i' und 'k' spezifizierten Po­ sition wird übersetzt in "a[i][k]".

Fig. 50 zeigt zwei Container mit den Klassennamen 'array' bzw. 'tree' und den Objektnamen 'a' bzw. 't'. 'a' enthält Iterator-Objekte der Klasse 'itr2', die dem Container 't' zugeordnet sind. Dem Container 'a' ist ein Iterator mit Klassennamen 'itr1' und Objektnamen 'i' zugeordnet. Der indirekte lesende und schreibende Zugriff auf ein Element des Containers 't' an der durch den Iterator 'a[i]' spezifizierten Position wird übersetzt in "t[a[i]]".

Fig. 51 zeigt einen sowohl indirekten als auch verschachtelten Zugriff auf Elemente eines Con­ tainers mit Objektnamen 'c4'. Die 'c4' zugeordneten Iteratoren 'i4' sind Elemente der Container­ verschachtelung 'c3' und 'c2'. Die diesen Containern zugeordneten Iteratoren 'i3' und 'i2' sind Ele­ mente von Strukturen, die in einem Container mit Objektnamen 'c1' enthalten sind. Diesem Con­ tainer ist der Iterator 'i1' zugeordnet. Der indirekte und verschachtelte, lesende und schreibende Zugriff auf ein Element von 'c4' wird übersetzt in "c4[c2[c1[i1].i2][c1[i1].i3]]".

Fig. 52 zeigt eine selektive Kontrollstruktur mit einer Pre-Condition, die dem Wert des Objekts 'a' entspricht, sowie einem Case-Block vom Typ 'SELECT', in dem ein Aufruf der Funktion '1' enthalten ist. Übersetzung in "if(a){f(x,y);}".

Fig. 53 zeigt eine repetitive Kontrollstruktur mit einem Prolog zur Initialisierung der Pre-Condi­ tion, die dem Wert des Objekts 'a' entspricht, sowie einem Case-Block vom Typ 'REPEAT', in dem ein Aufruf der Funktion 'g' enthalten ist. Übersetzung in "{x.operator*(y);f(u,v);while(a){g();}}".

Fig. 54 zeigt eine selektive Kontrollstruktur mit einer Pre-Condition, die dem Wert von 'a' ent­ spricht, sowie mit Case-Blöcken unterschiedlicher Post-Conditions. Falls die Pre-Condition den Wert '1' annimmt, wird die Funktion 'f' aufgerufen. Anderenfalls wird die Funktion 'g' aufgerufen. Übersetzung in "if(a){f();}else{g();}".

Fig. 55 zeigt eine selektive Kontrollstruktur mit einer Pre-Condition, die dem Wert von 'a' ent­ spricht, sowie mit Case-Blöcken, die sich im Vergleichsoperator ihrer Post-Conditions unterschei­ den. Übersetzung in "if(a<0){f();}else if(a==0){g();}else if(a<0){h();}".

Fig. 56 zeigt eine gemischt selektive und repetitive Kontrollstruktur mit einer Pre-Condition, die dem Wert von 'a' entspricht, sowie mit zwei Case-Blöcken vom Typ 'REPEAT', nach deren Ausführung ein Rücksprung auf die Pre-Condition erfolgt. Nach Ausführung des Case-Blockes vom Typ 'SELECT' wird die Kontrollstruktur verlassen. Übersetzung in "label:switch(a){case 5:f(); goto label;case 9:g();break;default:h();goto label;}".

Fig. 57 zeigt ein Objekt der Speicherklasse 'DYNAMIC' mit Klassennamen 'dyn' und Objektna­ men 'd', welches ein Objekt der Klasse 'Type' enthält, sowie einen Iterator mit dem Klassennamen 'itr' und dem Objektnamen 'i'. Übersetzung in "dyn<Type< d;itr<Type< i;". Die dynamische Spei­ cherplatzzuweisung für ein Objekt der Klasse 'Type' erfolgt durch den Aufruf von 'create', Ele­ mentfunktion von 'd'. Das Ergebnis des Aufrufs ist ein Iteratorwert, der 'i' zugewiesen wird. Über­ setzung in "i = d.create();". Die Speicherplatzfreigabe erfolgt durch Aufruf von 'destroy', Element­ funktion von 'd', mit Parameter 'i'. Übersetzung in "d.destroy(i);".

Fig. 58 zeigt die Definition einer Funktion namens 'func'. Im Datenteil befinden sich drei Objekte mit den Klassennamen 'A', 'B' bzw. 'C', sowie den Objektnamen 'a', 'b' bzw. 'c'. 'b' ist als Eingabeparameter gekennzeichnet. 'c' ist als Ein- und Ausgabeparameter gekennzeichnet und wird durch die Funktion verändert. Der Rücksprung erfolgt mithilfe des Terminators 'return'. Re­ turnwert ist das Objekt 'a'. Übersetzung in "A func(B,C& c){B b(_b);A a; . . . a = c + b;c--; . . . return(a);}".

Fig. 59 zeigt die Definition einer Klasse namens 'X'. Die Klasse enthält drei Datenelemente mit den Klassennamen 'A', 'B' bzw. 'C', und den Objektnamen 'a', 'b' bzw. 'c'. Übersetzung in "class X{A a;B b;C c; public: . . . f1(. . .){. . .} . . . f2(. . .){. . .} . . . f3(. . .){. . .}};".

Fig. 60 zeigt eine Klasse namens 'X' und eine von ihr abgeleitete Klasse namens 'Y'. 'X' enthält zwei Datenelemente mit den Klassennamen 'A' und 'B', sowie zwei Elementfunktionen mit Namen 'f1' und 'f2'. 'f1' ist als virtuell deklariert. 'Y' enthält ein Datenelement mit dem Klassennamen 'C' und dem Objektnamen 'c', sowie zwei Elementfunktionen mit Namen 'f1' und 'f2'. 'Y::f1' ist eine Redefinition der gleichnamigen Elementfunktion von 'X'. Übersetzung in "class X {protected:A a; B b; public:virtual . . . f1(. . .){. . .} . . . f2(. . .){. . .}};class Y:public X {C c;public: . . . f1(. . .){. . .} . . . f3(. . .){. . .}};".

Fig. 61 zeigt die Definition eines Containers namens 'cont'. 'cont' enthält ein Objekt der Spei­ cherklasse 'DYNAMIC' mit Klassennamen 'dyn' und Objektnamen 'd', welches ein Objekt der Klasse 'B' enthält. Die Klassenbezeichnung 'B' ist als Parameter des Containers gekennzeichnet. 'd' ist für die dynamische Speicherplatzverwaltung ein Iterator der Klasse 'itr' mit Objektnamen 'i' zugeordnet. 'cont' enthält ein weiteres Datenelement namens 'a', dessen Klassenbezeichnung 'A' ebenfalls als Parameter von 'cont' gekennzeichnet ist. 'cont' ist für die Traversierung ein Iterator zugeordnet mit Klassennamen 'iter' und Objektnamen 'i1'. Übersetzung in "template<class A, class B< class cont{dyn<B< d;itr<B< i;A a; . . . friend . . . iter<B< i1(. . .);};".

5.5.3 Speicher

Die Aufgabe, das Speicherabbild eines visuellen Programms in einem nicht-flüchtigen Speicher aufzubewahren und von dort wieder zurück in den Arbeitsspeicher zu befördern, wird erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, a) daß das Speicherabbild des visuellen Programms als zusammenhän­ gendes Objekt mit allen seinen internen Beziehungen vom Arbeitsspeicher in eine objekt-orein­ tierte Datenbank verlagert wird, b) daß das Speicherabbild als zusammenhängendes Objekt mit allen seinen internen Beziehungen aus einer objekt-orientierten Datenbank in den Arbeitsspeicher verlagert wird, und c) daß das Speicherabbild zur Unterstützung des Verfahrens nach a) und b) mit zusätzlichen Informationen angereichert wird.

Die Aufbewahrung des Speicherabbildes eines visuellen Programms nach dem hier beschriebe­ nen Verfahren nutzt die Fähigkeit objektorientierter oder objekt-relationaler Datenbanken aus, Objekte nicht nur mit ihren Attributen, sondern auch mit all ihren Beziehungen untereinander abzuspeichern, sodaß erstens jederzeit eine schnelle Wiederherstellung des Speicherabbilds im Arbeitsspeicher möglich ist und zweitens die Integration unterschiedlichster Entwicklungsdaten mit allen ihren internen Beziehungen langfristig erhalten bleibt. Die objekt-orientierte Datenbank ist damit zentraler Bestandteil der hier beschriebenen Programmierumgebung.

Verschiedene Funktionen der Programmierumgebung können, ganz oder teilweise, unmittelbar durch Standardfunktionen einer objekt-orientierten bzw. objekt-relationalen Datenbank realisiert werden, so etwa die Versionsverwaltung, Aufgaben der Statistik und des Archivierens, Namens­ verwaltung (durch Invertier- und Suchfunktionen), Team-Arbeit (durch Zugriffssynchronisation, Locking- und Transaktionsmechanismen), Integration und Editieren mit versuchsweisem Einfügen (durch Roll-Back- und Integritätsmechanismen), sowie Navigation und Recherche (durch navigie­ rende und assoziative Zugriffsmechanismen und Suchanfragen).

Das Speicherabbild eines visuellen Programms kann ganz oder teilweise von bzw. zu der Daten­ bank übertragen werden. Die Selektion von Teilen des Speicherabbilds kann aufgrund topologi­ scher Kriterien erfolgen, wie etwa bei der Selektion eines Teilbaumes, oder aufgrund einer boole­ schen Suchanfrage, die auch eine topologisch nicht zusammenhängende Treffermenge ergeben kann. Die selektierten Objekte können für eine Anzeige topologisch ergänzt und farblich weiter aufbereitet werden. Um den selektiven Zugriff auf ein in der Datenbank befindliches Speicherab­ bild zu unterstützen, können die Objekte, z. B. durch Indexieren, mit zusätzlichen Informationen angereichert werden.

5.5.4 Graphische Wiedergaqbe

Die Aufgabe, das Speicherabbild eines visuellen Programms graphisch wiederzugeben, wird erfindungsmäßig dadurch gelöst a) daß das Speicherabbild des visuellen Programms, ganz oder teilweise, in unterschiedlichen Hierarchiestufen, Abstraktionsebenen, Detaillierungsgraden und Maßstäben wiedergegeben wird, b) daß Beziehungen und Abhängigkeiten zwischen Teilen des Speicherabbildes graphisch hervorgehoben werden, c) daß Verzweigungsebenen des Speicher­ abbildes drei-dimensional geschichtet und in perspektivischer Ansicht dargestellt werden, d) daß Teile der graphischen Wiedergabe des Speicherabbildes vorübergehend mit Teilen eines fremden Speicherabbildes graphisch überlagert werden und e) daß die Objekte des Speicherabbilds mit Informationen zur Unterstützung des Verfahrens nach a) bis d) angereichert werden.

Die graphische Wiedergabe eines visuellen Programms kann in Übersichts- und Detailansichten erfolgen, die auf verschiedene Fenster einer graphischen Benutzeroberfläche verteilt sein oder auf anderen graphischen Ausgabemedien dauerhaft ausgegeben werden können. Diese Ansich­ ten können durch Hilfsinformationen ergänzt sein, wie z. B. Orientierungsangaben, Beschriftungen und Dokumentation. Die Wiedergabe kann selektiv erfolgen, indem einzelne Teile der Systemhier­ archie hervorgehoben werden, indem Abstraktionen und Vergröberungen angewandt werden und indem auch durch Maßstabsänderungen Detaillierungsgrad und Umfang der angezeigten System­ teile verändert werden.

Die graphische Wiedergabe visualisiert die Beziehungen und Abhängigkeiten zwischen den visu­ ellen Programmelementen durch farbliche Hervorhebung relevanter Teile oder Ausblenden nicht­ relevanter Teile. Beispiele sind die Hierarchien für Aufruf und Benutzung von Funktionen, sowie die Verkettung von Funktionsaufrufen über Objekte und von Objekten über Funktionsaufrufe. Ebenso können Ergebnismengen aus topologie- oder attributbezogenen Suchanfragen sichtbar gemacht werden. Das Speicherabbild kann hierfür mit geeigneten Attributen angereichert werden. Weitere Beziehungen ergeben sich aus Nachbarschaften bezüglich einer Entwurfsdimension, wie z. B. die Fehlerbehandlung, deren funktionale Elemente nach Anwendungs- und Systembezug sortiert und sichtbar gemacht werden können.

Die graphische Wiedergabe umfaßt auch die Visualisierung des Entwurfsprozesses. Grundlage hierfür ist eine Zuordnung von Programmelementen zu Leistungsmerkmalen des Programms. Hierzu muß das Speicherabbild um Attribute zur Kodierung von Leistungsmerkmalen und zur Auf­ nahme von Zeitmarken angereichert werden. So kann während des Editiervorgangs dem Pro­ grammierer laufend angezeigt werden, welches Leistungsmerkmal editiert wird und welche Pro­ grammelemente bisher dafür verwendet wurden. Ebenso ist es möglich, das Speicherabbild ge­ mäß der zeitlichen Abfolge des Entwurfsprozesses nach Leistungsmerkmalen durchzublättern. Analog zum Entwurfsprozeß kann auch mit den verwendeten Entwurfsmustern verfahren werden.

Alle Verzweigungen des Speicherabbildes, die keine zeitliche Aufeinanderfolge beinhalten, kön­ nen auch in Form einer dreidimensionalen Schichtung von Funktionsebenen angeordnet und in perspektivischer Sicht wiedergegeben werden. Dazu gehören die funktionalen Einheiten von SELECT- und REPEAT-Anweisungen (Cases), parallel auszuführende Anweisungen (Threads) und Anweisungsfolgen für den Fehlerfall (Exception Handling). Weitere sinnvolle Beispiele sind funktionale Einheiten ohne Kommunikation über globale Objekte, so etwa Systemebenen.

Für Clipboard-Operationen während des Editierens, für die Integration größerer Systemteile, so­ wie für die Gegenüberstellung und den Vergleich von Systemkomponenten sollen Teile der gra­ phischen Wiedergabe des Speicherabbildes vorübergehend mit Teilen eines fremden Speicher­ abbildes graphisch überlagert werden können. Dadurch können versuchsweise Einfüge- und Er­ setzungsoperationen graphisch unterstützt werden, Entwurfsalternativen gegenübergestellt, Ent­ wurfsmuster oder wiederverwendbare Komponenten eingepaßt werden.

5.5.5 Dokumentation

Die Aufgabe, das Speicherabbild eines visuellen Programms zu dokumentieren, wird erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, a) daß unmittelbar in dem auf einem Bildschirm angezeigten visuellen Programm mithilfe eines graphischen Eingabewerkzeugs Operationen zur Eingabe von Dokumen­ tationstexten, Kommentaren und andersartiger Information ausgelöst werden können, b) daß in Abhängigkeit von der Eingabeposition innerhalb des visuellen Programms die eingegebene Do­ kumentation einzelnen Programmelementen zugeordnet wird, c) daß die einem Programmelement zugeordnete Dokumentation während der Bearbeitung des Programms jederzeit lokal zur Ver­ fügung steht, d) daß für jede funktionale Einheit die Dokumentation ihrer Programmelemente in geschlossener Form ausgegeben werden kann, und e) daß die Objekte des Speicherabbilds mit Attributen zur Unterstützung des Verfahrens nach a) bis d) angereichert werden.

Die Dokumentation eines visuellen Programms wird unmittelbar in das Programm selbst integriert und steht während des Editierens oder bei graphischen Wiedergaben lokal zur Verfügung. Die den einzelnen Programmelementen zugeordneten Dokumentationen können für jeden Teilbaum des Speicherabbilds zu einem Gesamtdokument extrahiert werden, das entsprechend der Baumstruktur des Speicherabbilds hierarchisch gegliedert ist. Weiterhin kann es mit Übersichts- oder Detaildarstellungen des visuellen Programms ergänzt werden.

5.5.6 Verwaltung

Die Aufgabe, das Speicherabbild eines visuellen Programms zu verwalten, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, a) daß der der Projektstatus aus der attributiven und topologischen Vollständigkeit seines Speicherabbildes automatisch ermittelt wird, b) daß der Entstehungsgang des Speicherabbilds protokolliert wird und der zukünftige Projektverlauf aus dem bisherigen Entstehungsgang des Speicherabbilds automatisch ermittelt wird, c) daß die Verwaltung von Namens- und Typ- Information von Operanden und Operationen durch Standardfunktionen einer objekt-relationalen Datenbank geleistet wird, d) daß die Verwaltung von Versionen, Entwurfsalternativen und Ent­ wurfsmustern durch Standardfunktionen einer objekt-relationalen Datenbank geleistet wird und e) daß die Objekte des Speicherabbildes mit Informationen zur Unterstützung des Verfahrens nach a) bis d) angereichert werden.

Der Projektstatus einer visuellen Programmentwicklung kann näherungsweise dem Zustand des Speicherabbildes entnommen werden. Er entspricht in etwa der Vollständigkeit des Speicherabbil­ des. Diese kann, attribut- und topologiebezogen, aus dem bereits vorhandenen Speicherabbild extrapoliert werden. Beispielsweise gehören zu einer Container-Spezifikation die Angabe von Klassen- und Instanznamen, die Spezifikation der Container-Elemente, ein Iterator, eine Zuord­ nung des Iterators zu dem Container, eine Spezifikation der Traverse und des Namens für den Ite­ rator, Zugriffspfeile auf den Container, Kreuzungsmarken für Zugriffspfeile und Iterator, Zugriffe auf den Iterator, usw. Aus der Zusammengehörigkeit der verschiedenen Spezifikationen kann durch Nachprüfen der Attribute und der Topologie des Speicherabbilds die Vollständigkeit ermittelt werden. Diese läßt sich auch differenziert nach Ebenen, Klassen, Funktionen, Operanden, Ope­ ratoren, Typ- und Namensspezifikationen, Traversen für Container, Zugriffspfeile, Kreuzungs­ marken und Dokumentation ermitteln. Als Maßstab für die Vollständigkeit kann auch die Compi­ lierbarkeit gewählt werden. Ebenso kann als Statusinformation auch eine attribut- oder topo­ logiebezogene Statistik ausgegeben werden.

Der Projektverlauf kann näherungsweise dem Entstehungsgang der Leistungsmerkmale des Spei­ cherabbildes entnommen werden. Dieser kann protokolliert werden durch Zuordnung von Zeit-, Personen- und Planungsdaten zu den funktionalen Einheiten des Speicherabbildes. Hierfür ist das Speicherabbild mit entsprechenden Attributen anzureichern. Der weitere Projektverlauf kann aus dem Projektstatus und dem bisherigen Projektverlauf extrapoliert werden. Die Genauigkeit der automatischen Schätzungen von Projektstatus und Projektverlauf nimmt mit zunehmender Voll­ ständigkeit des Speicherabbildes zu.

Die verfügbaren, selbstdefinierten oder importierten, Funktionen, Datenstrukturen, Klassen und Entwurfsmuster werden gemeinsam verwaltet. Ihre Namens-, Typ- und Struktur-Information kann in Übersichten angezeigt und direkt in Arbeitsgänge wie Editieren oder Dokumentieren eingeführt werden. Diese Informationen können nach verschiedenen Kriterien invertiert und sortiert werden. Dafür kann eine relationale Erweiterung einer objekt-orientierten Datenbank mit ihren Standard­ funktionen verwendet werden.

Die Aufgaben der Versionsverwaltung können ebenfalls durch die Standardfunktionen der Daten­ bank unterstützt werden. Analog dazu kann auch die Verwaltung von Entwurfsalternativen und Entwurfsmustern erfolgen.

5.5.7 Navigation

Die Aufgabe, in der graphischen Wiedergabe des Speicherabbildes eines visuellen Programms zu navigieren, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, a) daß die Anzeige der Objekte des Speicher­ abbilds des visuellen Programms in topologischen und assoziativen Traversen verläuft, b) daß die Anzeige der Objekte des Speicherabbilds zwischen verschiedenen Abstraktionsebenen, Detaillie­ rungsgraden und Maßstäben wechselt, c) daß eine perspektivische Anzeige drei-dimensional an­ geordneter Objekte des Speicherabbilds durch allmähliche Richtungsänderung, Annäherung und Entfernung erfolgt, d) daß Hilfsinformation zur Orientierung, Dokumentation und Verwaltung ange­ zeigt wird und e) daß die Objekte des Speicherabbilds mit Informationen zur Unterstützung des Verfahrens nach a) bis d) angereichert werden.

Die Betrachtung eines visuellen Programms soll nicht nur am stehenden Bild erfolgen, sondern auch mittels einer scheinbaren Bewegung des Betrachters durch das Speicherabbild, die seinen Entwurfsüberlegungen oder diversen Funktionszusammenhängen folgt. Die Betrachtung kann in perspektivischer Sicht auf die funktionalen Einheiten geschehen, insbesondere auf dreidimensio­ nal angeordnete Verzweigungsebenen wie z. B. für Cases, Threads und Exceptions. Die Bewe­ gung kann in unterschiedlichen, kontinuierlichen Tempi erfolgen, mit Schwenks in der Blickrich­ tung, Annäherungen an Details und Entfernungen. Betrachtung und Bewegung können durch Wechsel der Perspektive, der Abstraktionsebene, des Detaillierungsgrades und der Position auch sprunghaft verändert werden. Sie können einerseits der Baumstruktur des Speicherabbilds folgen, andererseits funktionalen Zusammenhängen, wie Kontrollfluß, Aufruf- und Benutzungshierarchien oder die Treffermenge einer Suchanfrage traversieren. Durch graphische und textuelle Hilfsinfor­ mation kann der Betrachter bei seiner Orientierung im System unterstützt werden.

5.5.8 Animation

Die Aufgabe, die graphische Wiedergabe des Speicherabbilds eines visuellen Programms zu ani­ mieren, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Funktionsabläufe, Zusammenhänge und Ab­ hängigkeiten innerhalb des visuellen Programms durch aufeinanderfolgende farbliche oder aku­ stische Kennzeichnung hervorgehoben werden.

In der graphischen Wiedergabe eines visuellen Programms kann durch aufeinanderfolgende farb­ liche Kennzeichnung beispielsweise der Kontrollfluß deutlich gemacht werden. Dabei können in jedem Ablaufschritt alle beteiligten Funktionen, Operationen, Zugriffspfeile und Objekte farblich hervorgehoben werden. Die Animation des Kontrollflusses kann mit oder ohne Ergänzung durch Laufzeitwerte erfolgen. Im ersten Fall können den Objekten des Speicherabbilds beim Ablauf des visuellen Programms durch besonders generierte Anweisungen Werte zugewiesen werden, die in einer anschließenden Animation abgespielt werden können. Diese Anweisungen können optional bei der Übersetzung des Speicherabbilds in den Quellcode eingestreut werden. Die Animation wird dabei durch den Datenfall bestimmt und läuft automatisch ab, wobei Laufzeitfehler an ihrem Entstehungsort angezeigt werden. Im zweiten Fall wird der Kontrollfluß durch Anklicken von Cases manuell gesteuert.

Die an einem Programmdurchlauf beteiligten Funktionen, Operationen, Zugriffspfeile und Objekte können auch simultan angezeigt werden. Damit können die aktiven Bereiche eines Programms sichtbar gemacht werden. Dies kann wieder abhängig von einem konkreten Datenfall geschehen oder manuell gesteuert durch Anklicken von Cases. Durch wechselnde Anzeige verschiedener Bereiche kann die Auswirkung verschiedener Datenfälle gegenübergestellt werden. Weitere Bei­ spiele für eine simultane Anzeige von Programmelementen sind die Aufruf- und Benutzungshier­ archien. Auch Treffermengen zu unterschiedlichen Suchanfragen können so in wechselnder Ab­ folge einander gegenübergestellt werden.

6. Ausführungsform

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, in Anlehnung an den Entwurf integrierter Schaltkreise, die Anwendung von CAD-Methoden auf den Programmentwurf. Insbesondere ist nicht das lauf­ fähige Programm, noch dessen Quellcode, das eigentliche Endprodukt des Verfahrens, sondern dessen visuelle Spezifikation. Aus ihr kann der Quellcode bei Bedarf automatisch generiert wer­ den. Die Arbeitsgrundlage des Ingenieurs ist jedoch in jeder Phase des Programmlebenszyklus die visuelle Spezifikation nach dem hier beschriebenen Verfahren. Aus ihr können verschiedene graphische Darstellungen generiert werden, durch die der Ingenieur, seinen Entwurfs- oder sonsti­ gen Überlegungen entsprechend, navigieren kann, die er animieren und bearbeiten kann. Die Be­ arbeitung wird, kontext-abhängig, durch den hier beschriebenen Editor geführt und so weitestgeh­ end gegen Fehler abgesichert. Das Speicherabbild der visuellen Spezifikation wird langfristig mit allen seinen internen Bezügen und Zusatzinformationen in einer objekt-orientierten Datenbank abgelegt und ist einer Vielzahl unterschiedlichster Recherchen zugänglich, deren Ergebnisse wiederum graphisch dargestellt werden können. Teamarbeit am Programm wird teils durch Funk­ tionen der Datenbank, teils durch CAD-Funktionen zur Arbeitsorganisation unterstützt.

7. Vorteile

Gegenüber der textuellen Programmierung besitzt das angegebene Verfahren im Wesentlichen folgende Vorteile: (1) Dadurch daß Abhängigkeiten zwischen den Programmelementen sichtbar sind, wird ein visuelles Programm verständlicher. Unbeabsichtigte Abhängigkeiten werden weit­ gehend verhindert. (2) Durch die Möglichkeit der Abstraktion und Vergröberung und durch schnel­ le Wechsel zwischen Übersichts- und Detailansichten wird ein visuelles Programmsystem durchschaubarer. (3) Durch die Benutzerführung des visuellen Editors wird der Entwurf schneller und fehlersicherer. (4) Der Übergang zwischen Spezifikation und Implementierung ist fließend, ebenso die Übergänge zwischen den Phasen des Programmlebenszyklus, für die das in der objekt-orientierten Datenbank liegende Speicherabbild eine konsistente Grundlage liefert. Gegen­ über anderen bekannten visuellen Programmierverfahren besitzt das angegebene Verfahren den Vorteil, daß es die imperative, d. h. auf Zuweisungen basierende, Programmierung unterstützt. Da es außerdem objekt-orientiert und allgemein ist, kann es als unmittelbare Visualisierung der in der Praxis derzeit gebräuchlichsten Programmiersprache, nämlich C++, verwendet werden.

Claims (72)

1. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) Funktionen und/oder Operationen, welche einfache und/oder ineinander ver­ schachtelte Funktions- und/oder Operationsaufrufe mit ihren Argumenten aufweisen, gemäß ihren Nachbarschafts- und Inklusionsbeziehungen zueinander durch eine erste Baumstruktur visualisiert werden,
• b) Operanden, welche einfache und/oder ineinander verschachtelte Objekte und/oder Datenstrukturen aufweisen, gemäß ihren Nachbarschafts- und Inklusionsbeziehungen zueinander durch eine zweite Baumstruktur visualisiert werden, und
• c) daß Beziehungen, zwischen den Operationen und/oder Funktionen einerseits und den Operanden andererseits durch graphische Verbindungen zwischen Elementen der er­ sten Baumstruktur und Elementen der zweiten Baumstruktur visualisiert werden.

2. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Operand Argument-, Zuweisungs-, Element- oder andere Bezieh­ ungen dienen.

3. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Operand durch ein Baumelement visualisiert wird, das mit einem Klassen- und einem Objektnamen beschriftet ist.

4. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer festen Anzahl unterschiedlicher Operanden zusammengesetzter Operand durch ein Baumelement visualisiert wird, das mit einem Klassen- und einem Objektnamen beschriftet ist und dem die feste Anzahl von Baumele­ menten folgt, welche seine unterschiedlichen Elemente repräsentieren.

5. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer variablen Anzahl gleichartiger Operan­ den zusammengesetzter Operand durch ein Baumelement visualisiert wird, das mit einem Klassen- und einem Objektnamen beschriftet sein kann und dem ein Baumelement folgt, welches stellvertretend seine gleichartigen Elemente repräsentiert.

6. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfs-Operand für die Traversierung eines aus ei­ ner variablen Anzahl gleichartiger Operanden zusammengesetzten Operanden durch ein Baumelement visualisiert wird, welches die aktuelle Position der Traverse und den Algo­ rithmus zur Veränderung der Position repräsentiert und welches mit einem Traversen- und einem Objektnamen beschriftet ist.

7. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine graphische Verbindung, die auf oder in dem stellvertretenden Operanden eines aus einer variablen Anzahl gleichartiger Operanden zu­ sammengesetzten Operanden endet, zuvor über Baumelemente geführt wird, welche Hilfs-Operanden für die Traversierung repräsentieren.

8. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestaltet ist.

9. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine graphische Verbindung, die über einen Hilfs- Operanden für die Traversierung geführt wird, der selbst wieder stellvertretender Ope­ rand eines aus einer variablen Anzahl gleichartiger Operanden zusammengesetzten Operanden ist oder darin enthalten ist, zuvor ebenfalls über Baumelemente geführt wird, wel­ che Hilfs-Operanden für die Traversierung repräsentieren.

10. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestaltet ist.

11. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Operand mit dynamischer Spei­ cherplatzzuteilung durch ein Baumelement visualisiert wird, das den stellvertretenden Operanden eines aus einer variablen Anzahl gleichartiger Operanden zusammengesetzten, besonders gekennzeichneten Operanden repräsentiert, wobei die Speicherposition des dy­ namisch zugeteilten Operanden durch ein weiteres Baumelement visualisiert wird, das ei­ nen Hilfs-Operanden für die Traversierung repräsentiert.

12. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Operand mit statischer Speicherplatzzuteilung durch ein Baumelement visualisiert wird, das den Operanden eines aus einer festen An­ zahl unterschiedlicher Operanden zusammengesetzten, besonders gekennzeichneten Ope­ randen repräsentiert.

13. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein verteiltes Objekt durch ein Baumelement visuali­ siert wird, das den Operanden eines aus einer festen Anzahl unterschiedlicher Operanden zusammengesetzten, besonders gekennzeichneten Operanden repräsentiert.

14. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Baumelement, welches einen Operanden visuali­ siert, durch eine graphische Hilfs-Verbindung verlängert wird, so daß graphische Verbin­ dungen, die Beziehungen zu dem Baumelement visualisieren, auf dieser graphischen Hilfs- Verbindung enden können, und daß graphische Verbindungen, die über das Baumelement zu führen sind, diese graphische Hilfs-Verbindung, schneiden können, wobei der Schnitt­ punkt markiert wird.

15. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine graphische Hilfs-Verbindung als Hilfs-Linie ausge­ staltet ist.

16. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestal­ tet ist.

17. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine graphische Verbindung, die über ein Baum­ element geführt wird, das einen Hilfs-Operanden für die Traversierung repräsentiert, an ihrem Schnittpunkt mit diesem Baumelement mit einer eindeutigen Kennzeichnung des ihm zugeordneten zusammengesetzten Operanden beschriftet ist.

18. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestaltet ist.

19. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer graphischen Verbindung, die auf einem Operanden endet, durch weitere Kennzeichnung unterschieden wird, ob dieser Operand verändert wird oder nicht.

20. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestaltet ist.

21. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer graphischen Verbindung, die auf einem Operanden endet, durch weitere Kennzeichnung unterschieden wird, ob sie eine Argu­ ment-, Zuweisungs-, Element- oder andere Beziehung repräsentiert.

22. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestaltet ist.

23. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Operation durch ein Baumelement visualisiert wird, welches gleichzeitig den Aufruf und den Ergebniswert der Operation repräsentiert und das mit dem Operationsnamen oder -symbol beschriftet ist.

24. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Argument einer Operation durch ein Baumele­ ment visualisiert wird, welches dem Baumelement folgt, das die Operation repräsentiert.

25. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Baumelement, welches ein Argument einer Ope­ ration repräsentiert, mit dem Wert oder dem Namen einer Konstanten beschriftet ist und damit diese Konstante repräsentiert.

26. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Baumelement, welches ein Argument einer Ope­ ration repräsentiert, mit dem Baumelement eines Operanden über eine graphische Ver­ bindung, verbunden ist und damit diesen Operanden repräsentiert.

27. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die graphische Verbindung als Linienverbindung ausgestaltet ist.

28. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Baumelement, welches ein Argument einer Ope­ ration repräsentiert, selbst wieder eine Operation repräsentiert.

29. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die unbedingte und sequentielle Ausführung einer Folge von Operationen durch ein Baumelement visualisiert wird, dem in derselben Rei­ henfolge die Baumelemente folgen, welche die Operationen repräsentieren.

30. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive und sequentielle Ausführung einer Folge von Operationen durch ein Baumelement visualisiert wird, dem in derselben Reihen­ folge die Baumelemente der Operationen folgen und das mit dem Symbol eines Ver­ gleichsoperators, gefolgt von einer Konstanten, beschriftet ist.

31. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die iterative und sequentielle Ausführung einer Folge von Operationen durch ein Baumelement visualisiert wird, dem in derselben Reihenfolge die Baumelemente der Operationen folgen und das mit dem Symbol eines Ver­ gleichsoperators, gefolgt von einer Konstanten, beschriftet ist.

32. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die kontrollierte Ausführung von Folgen von Opera­ tionen durch ein Baumelement visualisiert wird, welchem zunächst ein Baumelement folgt, das eine sequentiell ausgeführte Folge Operationen repräsentiert und welchem so­ dann ein oder mehrere Baumelemente folgen, die jeweils eine selektiv oder iterativ auszu­ führende Folge von Operationen repräsentieren und das letzte Element der sequentiell ausgeführten Folge von Operationen in Verbindung mit den Beschriftungen der selektiv oder iterativ ausgeführten Folgen von Operationen die Selektions- oder Iterationsbedin­ gungen repräsentiert.

33. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die parallele Ausführung von Folgen von Operatio­ nen durch ein Baumelement visualisiert wird, dem mehrere Baumelemente folgen, welche die parallel auszuführenden Folgen von Operationen repräsentieren.

34. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Ausnahmebehandlung für eine sequentiell ausgeführte Folge von Operationen durch ein Baumelement visualisiert wird, dem zu­ nächst das Baumelement folgt, welches die sequentiell ausgeführte Folge von Operationen repräsentiert und dem sodann weitere Baumelemente folgen, welche die Operationenfol­ gen der Ausnahmebehandlung repräsentieren.

35. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Operationen und Operanden zusammenge­ setzte Funktionale Einheit durch ein Baumelement visualisiert wird, dem zunächst ein Baumelement folgt, welches eine Folge von Operationen repräsentiert und dem sodann ein Baumelement folgt, welches die Menge der Operanden repräsentiert.

36. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß in der Folge von Operationen einer Funktionalen Einheit auch selbst wieder Funktionale Einheiten vorkommen.

37. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß Blöcke unterschiedlicher Hierarchiestufe, Kontroll­ strukturen, Funktions- und Operationsdefinitionen, Definitionen von Klassen und Un­ terklassen, Module unterschiedlicher Hierarchiestufe Komponenten, Systemebenen und Systeme jeweils durch ein Baumelement visualisiert werden, das eine Funktionale Einheit repräsentiert.

38. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Operanden einer Funktionalen Einheit, welche eine Funktions- oder Operationsdefinition repräsentiert, durch eine Kennzeichnung ihres Baumelementes als Eingabe-, Ausgabe- oder Ein-Ausgabe-Parameter kenntlich gemacht werden und die Beendigung der Funktion oder Operation mit Rückgabe eines Ergebnis­ wertes durch besondere Kennzeichnung eines Ausdrucks kenntlich gemacht wird.

39. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klassendefinition durch ein Baumelement als eine Funktionale Einheit aus Operationen und Operanden visualisiert wird, deren Opera­ tionenfolge selbst wieder aus funktionalen Einheiten, nämlich denen der Elementfunk­ tionen besteht und deren Operandenfolge die Datenelemente repräsentiert und deren oberstes Baumelement mit dem Klassennamen, sowie mit den Namen von Konfigura­ tionsparametern beschriftet ist.

40. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgeleitete Klassendefinition (Unterklasse) durch ein Baumelement visualisiert wird, das selbst wieder enthalten ist in der Folge der Elementfunktionen einer Klassendefinition einer Oberklasse und damit alle Elementfunk­ tionen dieser Oberklasse erbt oder überlädt, sowie alle Datenelemente dieser Oberklasse erbt.

41. Verfahren zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstraktion einer funktionalen Einheit durch Weglassen von Details visualisiert wird, wobei globale Zugriffspfeile an der Unterkante der funktionalen Einheit enden, und daß eine Vergröberung durch Weglassen von zuvor willkürlich als unwichtig gekennzeichneten Details visualisiert wird.

42. Verfahren zur visuellen Erstellung und Veränderung eines Speicherabbildes eines Pro­ gramms, das mittels eines Verfahrens zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 41 erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar in dem auf einem Ausgabemedium angezeigten visuellen Programm mit­ hilfe eines Editor-Mittels Einfüge-, Änderungs- und Löschoperationen ausgelöst wer­ den können,
in Abhängigkeit von der Einfüge-, Änderungs- und Löschposition innerhalb des visu­ ellen Programms die Menge der möglichen Aktionen und Eingaben sinnvoll einge­ schränkt und dies dem Programmierer angezeigt wird, und
in Abhängigkeit von der Einfüge-, Änderungs- und Löschposition innerhalb des visu­ ellen Programms dem Programmierer zusätzliche Hilfsinformationen angezeigt wer­ den.

43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Speicher­ abbildes des visuellen Programms mit Informationen zur Unterstützung ihrer Edition versehen werden.

44. Verfahren nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß als Editor-Mittel ein Editor-Software-Modul dient.

45. Verfahren nach Anspruch 42, 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß als Editor-Mittel ein graphisches Eingabewerkzeug dient.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 42-45, dadurch gekennzeichnet, daß Namens- und Typinformation für die Anzeige in Auswahllisten des Editor-Mittels aus existierenden textuellen Klassenbibliotheken durch Standardverfahren der Syntaxanalyse automatisch gewonnen und klassifiziert wird.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 42-46, dadurch gekennzeichnet, daß
das Speicherabbild des visuellen Programms vom Editor-Mittel ganz oder teilweise, in unterschiedlichen Hierarchiestufen, Abstraktionsebenen, Detaillierungsgraden und Maßstäben wiedergegeben wird,
Beziehungen und Abhängigkeiten zwischen Teilen des Speicherabbildes graphisch her­ vorgehoben werden können,
daß Verzweigungsebenen des Speicherabbildes drei-dimensional geschichtet und in perspektivischer Ansicht dargestellt werden können,
daß Teile der graphischen Wiedergabe des Speicherabbildes vorübergehend mit Teilen eines fremden Speicherabbildes graphisch überlagert werden können.

48. Verfahren nach Anspruch nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Speicherabbilds während des Editierens automatisch mit einer Kennzeichnung des Leistungsmerkmals versehen werden, dem sie zugehören und daß Objekte, die demselben Leistungsmerkmal zugehören, jederzeit graphisch hervorgehoben werden können.

49. Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Spei­ cherabbilds während des Editierens automatisch mit einer Zeitmarke versehen werden und daß Objektmengen, die verschiedenen Leistungsmerkmalen zugehören, jederzeit ge­ mäß der graphischen Abfolge des Entwurfsprozesses angezeigt werden können.

50. Verfahren zur Übersetzung eines Speicherabbildes eines Programms, das mittels eines Verfahrens zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 41 erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
das Speicherabbild des visuellen Programms in einer Traverse durchlaufen wird, die der sequentiellen Klammerdarstellung des Objektbaumes entspricht,
für jedes traversierte Objekt des Speicherabbildes gemäß seiner Klasse eine Methode aufgerufen wird, die seine Attribute auf syntaktische Elemente einer Zielsprache oder auf administrative Einheiten eines Betriebssystems abbildet,
Klassen und ihnen untergeordnete funktionale Einheiten in den Quellcode einer Ziel­ sprache übersetzt werden, und
Module und ihnen übergeordnete funktionale Einheiten in administrative Einheiten eines Betriebssystems übersetzt werden.

51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Speicherab­ bildes mit Informationen zur Unterstützung ihrer Compilation versehen werden.

52. Verfahren nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Definition eines Containers auf die Definition eines Templates (Klassenschablone mit Typparameter) ab­ gebildet wird, wobei der Typ der Containerelemente auf den Typparameter des Temp­ lates abgebildet wird.

53. Verfahren nach Anspruch 50, 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschachte­ lung von Containern auf die verschachtelte Deklaration von Templates abgebildet wer­ den.

54. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugriff auf Containerelemente auf einen Klammeroperator abgebildet wird, dem ein Iterator als Parameter übergeben wird und der als Ergebnis eine Referenz auf das adressierte Contai­ nerelement zurückgibt.

55. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kon­ trollstruktur abhängig vom Typ ihrer Case-Blöcke und abhängig vom Vergleichsoperator der Postconditions auf unterschiedliche Kontrollstrukturen der Zielsprache abgebildet wird.

56. Verfahren zum Abspeichern und Wiederherstellen des Speicherabbildes eines visuellen Programms, das mittels eines Verfahrens zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 41 erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
das Speicherabbild des visuellen Programms als zusammenhängendes Objekt mit allen seinen internen Beziehungen vom Arbeitsspeicher in eine objektorientierte oder ob­ jektrelationale Datenbank verlagert oder kopiert wird, und
das Speicherabbild als zusammenhängendes Objekt mit allen seinen internen Bezieh­ ungen aus der objektorientierten oder objektrelationalen Datenbank in den Arbeits­ speicher verlagert oder kopiert wird.

57. Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, die Objekte des Speicherabbildes mit Informationen zur Unterstützung ihrer Datenbankhinterlegung oder ihres Daten­ bankzugriffes versehen werden.

58. Verfahren nach Anspruch 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, daß der selektive Zugriff auf Teile des in der objektorientierten oder objektrelationalen Datenbank liegenden Spei­ cherabbilds durch Standard-Suchfunktionen der objektorientierten oder objektrelationa­ len Datenbank unterstützt wird.

59. Verfahren nach Anspruch 56, 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugriffskon­ trolle für das in der objektorientierten oder objektrelationalen Datenbank liegende Spei­ cherabbild durch Standardfunktionen der objektorientierten oder objektrelationalen Da­ tenbank unterstützt wird.

60. Verfahren zur Dokumentation des Speicherabbildes eines visuellen Programmes, das mit­ tels eines Verfahrens zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der An­ sprüche 1 bis 41 erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar in dem auf einem Bildschirm angezeigten visuellen Programm mithilfe eines Dokumentations-Editor-MittelsOperationen zur Eingabe von Dokumentations­ texten, Kommentaren und weiterer Informationen ausgelöst werden können,
in Abhängigkeit von der Eingabeposition innerhalb des visuellen Programms die ein­ gegebene Dokumentation einzelnen Programmelementen zugeordnet wird,
die einem Programmelement zugeordnete Dokumentation während der Bearbeitung des Programms jederzeit angezeigt werden kann, und
für jede funktionale Einheit die Dokumentation ihrer Programmelemente in geschlos­ sener Form ausgeben kann.

61. Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Speicherab­ bildes mit Attributen zur Unterstützung ihrer Dokumentation versehen werden.

62. Verfahren nach Anspruch 60 oder 61, dadurch gekennzeichnet, daß als Dokumentations- Editor-Mittel ein Dokumentations-Editor-Software-Modul dient.

63. Verfahren nach Anspruch 60, 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, daß als Dokumenta­ tions-Editor-Mittel ein graphisches Eingabewerkzeug dient.

64. Verfahren zur Verwaltung des Speicherabbildes eines visuellen Programms, das mittels eines Verfahrens zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der An­ sprüche 1 bis 41 erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
der Projektstatus aus der attributiven und topologischen Vollständigkeit seines Spei­ cherabbildes automatisch ermittelt wird,
der Entstehungsgang des Speicherabbilds protokolliert wird und der zukünftige Pro­ jektverlauf aus dem bisherigen Entstehungsgang des Speicherabbilds automatisch er­ mittelt wird,
die Verwaltung von Namens- und Typ-Information von Operanden und Operationen durch Standardfunktionen einer objekt-relationalen Datenbank unterstützt wird, und
die Verwaltung von Versionen, Entwurfsalternativen und Entwurfsmustern durch Standardfunktionen einer objekt-relationalen Datenbank unterstützt wird.

65. Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Speicherab­ bildes mit Informationen zur Unterstützung ihrer Verwaltung versehen werden.

66. Verfahren nach Anspruch 64 oder 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollständigkeit des Speicherabbildes aus der Zusammengehörigkeit von Spezifikationsmerkmalen und durch Abgleich mit der Topologie und den Attributen des Speicherabbilds ermittelt wird.

67. Verfahren zum Navigieren in der graphischen Wiedergabe eines Speicherabbildes eines visuellen Programmes, das mittels eines Verfahrens zur visuellen Programmierung eines Computers nach einem der Ansprüche 1 bis 41 erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzeige der Objekte des Speicherabbilds des visuellen Programms in topologi­ schen und assoziativen Traversen verläuft,
die Anzeige der Objekte des Speicherabbilds zwischen verschiedenen Abstraktions­ ebenen, Detaillierungsgraden und Maßstäben gewechselt werden kann,
eine perspektivische Anzeige drei-dimensional angeordneter Objekte des Speicherab­ bilds durch allmähliche Richtungsänderung, Annäherung und Entfernung erfolgen kann, und
Hilfsinformation zur Orientierung, Dokumentation und Verwaltung angezeigt wer­ den.

68. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte des Speicherab­ bildes mit Informationen zur Unterstützung der Navigation versehen werden.

69. Verfahren nach Anspruch 67 oder 68, dadurch gekennzeichnet, daß Funktionsabläufe, Zusammenhänge und Abhängigkeiten innerhalb des visuellen Programms durch aufeinan­ derfolgende farbliche oder akustische Kennzeichnung hervorgehoben werden.

70. System zur visuellen Programmierung eines Computers, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Datenverarbeitungssystem mit zumindest einer graphischen Anzeige aufweist, das programmtechnisch so eingerichtet ist, daß es nach dem Verfahren nach einem der An­ sprüche 1 bis 69 arbeitet.

71. System zur visuellen Programmierung eines Computers nach Anspruch 70, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Datrenverarbeitungssystem auch eine Datenbankspeichereinheit aufweist.

72. Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 69, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.