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

67987. Иван Михайлович Комов 201.5 KB
  В своем очерке посвященном общественно-историческим условиям в России во второй половине XVIII века считаю нужным указать наиболее важные для исторические черты с точки зрения развития и влияния на формирование Комова И. Иван Михайлович Комов Комов Иван Михайлович 1750-1324.
67988. Иван Владимирович Тюрин 132.5 KB
  Официальная биография говорит, что Иван Владимирович Тюрин родился 3 ноября 1892 году в селе Верхние Юшады Мензелинского района Уфимской области. Однако по воспоминаниям М. Оберландер, дочери И.В. Тюрина, в этом селе его крестили, а родился Иван Владимирович в доме своих родителей, Владимира Ивановича и Анастасии Васильевны...
67989. Определение концентрации Ge в эпитаксиальных пленках SixGe1-x/Si методом Оже-спектроскопии 749 KB
  Данное пособие подготовлено в рамках работ по проекту «Научно-образовательный центр Физика твердотельных наноструктур Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского» Российско-американской программы «Фундаментальные исследования и высшее образование».
67990. Розвиток освіти в Іспанії 164.5 KB
  Перші школи в Іспанії як і в ін. школи для бідних а також ряд шкіл і колегіумів при інститутах створених педагогамигуманістами. Працюючим були доступні лише початкові школи але їх не вистачало. Незважаючи на те відповідно до конституції 1931 і закону 1933 школи релігійних організацій...
67991. Навчання в Росії в 11-14 століттях 116.5 KB
  Історичні зведення про російські школи убогі. Аж до XVІІ століття, коли святитель Дмитрій Ростовський влаштував перші народні школи. Істотно те, що характер народної освіти в Руській державі споконвічно складається як церковний і сімейний. Церковним було мистецтво, зачинателем якого став...
67992. Освітня справа доби гетьманату (квітень — грудень 1918 року) 138 KB
  Щоб зрозуміти погляд П. Скоропадського на державу, треба пояснити, у якому середовищі формувався світогляд гетьмана і в якому контексті доводилося йому діяти. Насамперед він був глибоко пов’язаний з історичною традицією. П. Скоропадський належав до старого козацького роду, серед якого був...
67993. Історичні умови, освіта і наука в період українського культурного відродження ХIХ століття 60.5 KB
  У кінці XVIII ст. територія України була розділена між Австрійською (увійшло 20% площі) і Російською (80%) імперіями. До цього часу завершилася ліквідація української державності. В обох імперіях розгалужений бюрократичний апарат повністю контролював всі сторони життя суспільства.