68939

Історія об’єктно-орієнтованого програмування

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Оскільки стимулом розробки мови C++ було об’єктно-орієнтоване I програмування (ООП), необхідно розуміти його основні принципи. Обєктно-орієнтоване програмування — досить могутній механізм. З моменту винаходу комп’ютера методології програмування різко змінилися, в основному із-за зростаючої складності програм.

Украинкский

2014-09-28

35.5 KB

4 чел.

Лекція № 1

Тема: Історія об'єктно-орієнтованого програмування

План

  1.  Історія ООП.
  2.  Інкапсуляція.
  3.  Поліморфізм.
  4.  Наслідувнаня.

Історія ООП

Оскільки стимулом розробки мови C++ було об'єктно-орієнтоване I програмування (ООП), необхідно розуміти його основні принципи. Об'єктно-орієнтоване програмування — досить могутній механізм. З моменту винаходу комп'ютера методології програмування різко змінилися, в основному із-за зростаючої складності програм. Наприклад, програми для перших комп'ютерів були послідовностями машинних команд, записаних в двійковому коді за допомогою перемикання тумблерів на передній панелі машини. Поки довга програм не перевищувала декількох сотень рядків, цей підхід залишався цілком працездатним. Проте у міру збільшення розміру програм виникла необхідність в новому способі програмування, і з'явилася мова асемблера, що дозволяє закодувати машинні інструкції за допомогою символів. Розмір програми продовжував збільшуватися, тому програмістам знадобилася могутніша мова, що дозволяє справлятися з складними алгоритмами. Як відомо, першою широко поширеною мовою програмування виявився FORTRAN. Не дивлячись на те що створення цього (мови свого часу було величезним кроком вперед, FORTRAN важко назвати ясним I і виразною мовою, що дозволяє створювати прості і наочні програми.

Шістдесяті роки дали поштовх розвитку структурного програмування. Основними засобами його втілення стали мови С і Pascal. Структурні мови програмування дозволили легко створювати достатньо складні програми. Крім того, вони характеризуються підтримкою ізольованих підпрограм, локальних змінних, багатим вибором конструкцій, що управляють, і сумно відомим оператором goto. Не дивлячись на те що структурні мови є могутнім засобом, вони не дозволяють створювати дуже крупні проекти.

Отже, кожен новий метод програмування дозволяв створювати все більш складання і крупні програми, покращуючи попередні підходи. До винаходу об’єктно-орієнтованого програмування багато проектів досягали меж, за якими структурний підхід вже не працював. Саме для подолання цих недоліків була введена об'єктно-орієнтована парадигма.

Об'єктно-орієнтоване програмування успадкувало кращі ідеї структурного програмування і об'єднало їх з новими поняттями. В результаті виник новий спосіб організації програм. В принципі, є два способи організації програм: покласти в основу її код (які дії відбуваються?) або дані (що змінюється в результаті дій?). В рамках структурного підходу головним поняттям є код. Інакше кажучи, його принцип можна сформулювати так: "код змінює Ванни". Так, програма, написана на структурній мові, наприклад на мові С, визначається її функціями, кожна з яких може оперувати даними будь-якого типу. Об'єктно-орієнтовані програми працюють інакше. У їх основу покладені Ванни, а базовий принцип формулюється так:  "дані  контролюють доступ до коду". У об'єктно-орієнтованих мовах визначаються дані і процедури, що здійснюють до них доступ. Отже, тип даних точно визначає, якого роду операції до нього можна застосовувати.

Для підтримки об'єктно-орієнтованого програмування мова повинна володіти трьома властивостями: інкапсуляцією, поліморфізмом і наслідуванням.

Інкапсуляція

Інкапсуляція (incapsulation) — це механізм, код, що зв'язує воєдино, і дані, якими він маніпулює, а також що забезпечує їх захист від зовнішнього втручання і неправильного використання. У об'єктно-орієнтованій мові код і дані можна занурювати в "чорний ящик", який називається об'єктом (object). Інакше кажучи, об'єкт — це засіб інкапсуляції.

Усередині об'єкту код і дані можуть бути закритими (private) або відкритими (public). Закритий код або дані об'єкту доступні тільки з іншої частини цього ж об'єкту. Інакше кажучи, до закритої частини коду або даних неможливо звернутися ззовні. Якщо код або дані є відкритими, вони доступні з будь-якої частини програми. Як правило, відкрита частина коду забезпечує керовану взаємодію (інтерфейс) із закритими елементами об'єкту.

Як з синтаксичної, так і з семантичної точки зору об'єкт є змінною, тип якої визначений користувачем. Людям, звиклим до структурного програмування, може показатися дивним, що змінна може містити не тільки дані, але і код. Проте в об'єктно-орієнтованому програмуванні справа йде саме так. Визначаючи новий тип об'єкту, ви визначаєте новий тип даних. Кожен екземпляр цього типу даних є складній змінній.

Поліморфізм

Мови об'єктно-орієнтованого програмування підтримують поліморфізм (polymorphism),   який   характеризується   фразою   "один   інтерфейс,    декілька методів". Простіше кажучи, поліморфізм — це атрибут, що дозволяє за допомогою одного інтерфейсу управляти доступом до цілого класу методів. Конкретний вибір визначається виниклою ситуацією. У реальному світі прикладом поліморфізму є термостат. Незалежно від виду палива (газ, мазут, електрика і т.д.), термостат працює однаково. В даному випадку термостат (інтерфейс, що є) залишається незмінним, незалежно від типу печі (методу). Наприклад, якщо ви хочете підняти температуру до 70 градусів, потрібно просто встановити термостат ділення, що відповідає, незалежно від типу печі.

Цей принцип розповсюджується і на програмування. Наприклад, допустимо, що в програмі визначені три разных типу стека. Один стек складається з цілих чисел, інший — з символів, а третій — з чисел з плаваючою крапкою. Завдяки поліморфізму програмістові досить визначити функції push() і рор(), які можна застосовувати до будь-якого типу стека. У програмі необхідно створити три різні версії цих функцій для кожного різновиду стека, але імена цих функцій повинні бути однаковими. Компілятор автоматично вибере правильну функцію, грунтуючись на інформації про тип даних, що зберігаються в стеку. Таким чином, функції push() і pop () - інтерфейс стека — однакові, незалежно від типу стека. Конкретні варіанти цих функцій визначають конкретні реалізації (методи) для кожного типу даних.

Поліморфізм дозволяє спростити програму, створюючи один інтерфейс для виконання  різних дій.   Відповідальність  за  вибір  конкретної  дії (методу) у виниклій ситуації перекладається на компілятор. Програмістові не обов'язково втручатися в цей процес. Потрібно лише пам'ятати правила і правильно застосовувати загальний інтерфейс.

Перші об'єктно-орієнтовані мови були такими, що інтерпретуються, тому поліморфізм був динамічним. Проте мова C++ є компільованою. Таким чином, в мові C++ підтримується як динамічний, так і статичний поліморфізм.

Наслідування

Наслідування (inheritance) — це процес, в ході якого один об'єкт може набувати властивостей іншого. Він має велике значення, оскільки підтримує концепцію класифікації (classification). Якщо подумати, всі знання організовані за принципом ієрархічної класифікації. Наприклад, антонівка відноситься в класу "яблука", який у свою чергу є частиною класу "фрукти", що входить в клас "їжа". Якби класифікації не існувало, ми не змогли б точно описати властивості об'єктів. Проте при цьому необхідно указувати тільки унікальні властивості об'єкту, що дозволяють виділити його серед інших об'єктів даного класу. Саме цей принцип лежить в основі механізму наслідування, що дає можливість вважати конкретний об'єкт специфічним екземпляром більш загального різновиду. Надалі ми переконаємося, що Наслідування є важливим аспектом об'єктно-орієнтованого програмування.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74892. Число і цифра 0. Послідовність чисел від 0 до 10. Написання цифри 0. Розв’язування прикладів на додавання і віднімання 266.5 KB
  Обладнання уроку: DVD диск Уроки тітоньки сови DVD ролики про 6 континентів глобус повітряна кулька опорні картки зошити з друкованою основою кольорові олівці рахівне вітрило предметні малюнки головоломки фішки рейтингового оцінювання. А зараз впреред Діти дмухають на кульку і переносяться до I континенту Антарктида. Вчитель вмикає ролик про цей континент і на його фоні дає перші відомості про цей континент Розповідь вчителя: Материк Антарктида відкрили у 1820 році. Більше 99 цього континенту вкрито снігами та льодом.
74893. Таблиці додавання і віднімання числа 1. Обчислення значень виразів 8.11 MB
  Ознайомити першокласників з таблицями додавання і віднімання числа 1; продовжити роботу над формуванням в учнів уміння розвязувати приклади і задачі на знаходження суми й остачі; удосконалювати навички усної лічби, розвивати логічне мислення, увагу, пізнавальну активність школярів
74894. Сравнение предметов по признакам 165.5 KB
  Ребята Я получила письмо из Африки нас приглашают в гости африканские дети. Дети соединяют точки получается изображение кораблика. Дети выполняют. Дети выполняют в тетрадях а потом на доске.
74895. Лічба предметів у межах 20. Порівняння чисел. Вправи на знаходження невідомого доданка. Розв’язування за­ дач. Побудова відрізків 32 KB
  Повторити назви компонентів при додаванні, вправляти учнів у знаходженні невідомого доданка. Формувати обчислювальні навички. Закріплювати знання учнів про задачі. Формувати вміння розвязувати задачі.
74896. Складання і розв’язування прикладів на додавання та віднімання 80 KB
  На основі практичних дій з предметами та розгляду малюнків показати різні випадки числа 10 з двох менших чисел і засвоїти їх. Формувати навички складання та розв’язування прикладів на додавання та віднімання на основі знань складу числа 10. Закріплювати знання про нумерацію чисел першого десятка, про склад чисел
74897. Складання і розв’язування прикладів на додавання та віднімання. Урок-винахідник 80.5 KB
  Урок дає можливість розвивати творчу уяву учнів логічне мислення винахідливість та вміння співпрацювати в групах парах та індивідуально викликає великий інтерес до опереджувального навчання. Лісова школа Зайчику 1 група розвязати приклади на 1 дію Їжачку 2 група розвязати приклади в яких більше ніж одна дія...
74898. Сложение вида 46+4. Решение составных задач. Геометрический материал. Урок математики, 2-й класс 88 KB
  Учитель проводит математический диктант учащиеся записывают полученные выражения в тетради. Дальше по лесу идём и встречаем зайчика который не может решить пример. Кто из вас поможет ему решить такой пример учащиеся в группах находят решение этого примера а затем спикер из любой группы объясняет решение этого примера у доски. Из каких геометрических фигур он состоит учащиеся называют...
74899. Сложение двузначных чисел без перехода через десяток 55.5 KB
  Оборудование: снежинки на которых написаны этапы уроков Дед Мороз карточки наглядность для устного счёта. Ребята какой долгожданный всеми любимый праздник скоро наступит Новый год Вот к нам на урок и заглянул Дед Мороз. Интересно какие задания приготовил для нас Дед Мороз. Ну что посмотрим Проверка домашнего задания Снежинка №1 Дед Мороз желает узнать как мы выполнили домашнее задание.
74900. Узагальнена таблиця додавання і віднімання одноцифрових чисел. Задачі на дві дії 162.5 KB
  Учитель: Любі діти У наш клас Завітали гості щирі Привітайте в добрий час Гостей посмішкою й миром Девіз нашого уроку: Працюй наполегливо швидко старанно щоб жодна хвилинка не тратилась марно ІІ. Сьогодні діти ми з детективом у мандрівку вирушаємо Узагальнюючу таблицю додавання і віднімання одноцифрових чисел вивчаємо. Діти ведуть очима. Але нитка обірвалась біля дерева на якому сидить працьовитий дятел Діти хто з вас знає чому дятел стукає по дереву Як називають...