Sind abstrakte Datentypen in der Numerik einsetzbar? Eine C++ Studie über Abstraktion und Effizienz

Zusammenfassung

Abstraktion ist ein wesentlicher Faktor guten Software Engineerings. Eine der einfachsten Abstraktionsformen ist das Programmieren mit abstrakten Datentypen. Dadurch ergeben sich kürzere Entwicklungszeiten, größerere Sicherheit und besserer Wartbarkeit sowie eine bessere Eignung für Prototypenentwicklung. All diesen Vorteilen stehen zwei Nachteile gegenüber:

• ● Der Programmier- bzw. Designaufwand ist anfänglich höher. Dies kann allerdings zuweilen auch ein Vorteil sein.

• ● Da die Datenabstraktion Zugriffe über Punktionen erzwingt, muß zuweilen mit Effizienzverlusten gerechnet werden. Zusätzlich ist nicht jede Programmiersprache mächtig genug, um abstrakte Datentypen realistisch einsetzbar zu machen. Ein Übergang von solchen Sprachen (wie etwa Fortran77) zu besser strukturierten (wie etwa C++ oder ADA) kann weitere Effizienzverluste mit sich bringen.

Dieser Beitrag soll ausleuchten, inwiefern im Bereich technisch wissenschaftlichen Rechnens die genannten Vorteile einen potentiellen Effizienzverlust vertretbar erscheinen lassen. Die Ergebnisse haben ihren Ursprung in praktischen Erfahrungen mit Datenabstraktionen. Bei Siemens ZFE (Zentrale Forschung und Entwicklung) wurden Algorithmen aus dem Bereich der Schaltkreissimulation unter Nutzung abstrakter Datentypen in C++ implementiert und mit den existierenden Fortran77-Programmen verglichen.