Основные концепции объектно-ориентированного программирования

Язык программирования — это искусственно созданный язык для записи алгоритма с помощью ЭВМ. Программа — алгоритм, записанный на языке программирования.

Языки программирования:

• 1. неструктурный (Basic)
• 2. структурный (Pascal);
• 3. логический (Prolog);
• 4. объектно-ориентированный (Delphi);
• 5. функциональный (Lisp («черный ящик»)).

Преимущество ООП в наглядном представлении программы с помощью объектов (кнопок, строк для ввода информации и др.). Каждый объект принадлежит определенному классу. Например, кнопка (Button1) принадлежит классу кнопок TButton. В класс входит сколь угодно много объектов, объединенных в одну группу согласно их свойствам и поведению в среде окружения, в которой они существуют и взаимодействуют.

TButton.

Чаще всего объекты включают в свою программу путем визуального программирования, используя заготовки — компоненты.

Компонент класса TButton.

Каждый объект обладает свойствами, событиями и методами.

Свойства характеризуют отличительные особенности компонента (Name (Имя), Caption (Заголовок) и др.).

События — сообщение, которое компонент принимает от приложения, если во время работы программы выполняется определенное действие (например, нажатие на кнопку).

Методы — программный код, обрабатывающий значения свойств.

Концепция объектно-ориентированного программирования подразумевает, что основой управления процессом реализации программы является передача сообщений объектам. Поэтому объекты должны определяться совместно с сообщениями, на которые они должны реагировать при выполнении программы. В этом состоит главное отличие ООП от процедурного программирования, где отдельно определённые структуры данных передаются в процедуры (функции) в качестве параметров. Таким образом, объектно-ориентированная программа состоит из объектов — отдельных фрагментов кода, обрабатывающего данные, которые взаимодействуют друг с другом через определённые интерфейсы.

Объектно-ориентированный язык программирования должен обладать следующими свойствами:

• 1. абстракции — формальное о качествах или свойствах предмета путем мысленного удаления некоторых частностей или материальных объектов;
• 2. инкапсуляции — механизма, связывающего вмести код и данные, которыми он манипулирует, и защищающего их от внешних помех и некорректного использования;
• 3. наследования — процесса, с помощью которого один объект приобретает свойства другого, т. е. поддерживается иерархической классификации;
• 4. полиморфизма — свойства, позволяющего использовать один и тот же интерфейс для общего класса действий.

Понятию «объект» сопоставляют ряд дополняющих друг друга определений. Ниже приведены некоторые из них.

Объект — это осязаемая реальность, характеризующаяся четко определяемым поведением.

Объект — особый опознаваемый предмет, блок или сущность (реальная или абстрактная), имеющая важное функциональное назначение в данной предметной области.

Объект может быть охарактеризован структурой, его состоянием, поведением и индивидуальностью. Состояние объекта определяется перечнем всех возможных (обычно статических) свойств и текущими значениями (обычно динамическими) каждого из этих свойств. Свойства объекта характеризуются значениями его параметров. Поведение объекта описывает, как объект воздействует на другие объекты или как он подвергается воздействию со стороны других объектов с точки зрения изменения его собственного состояния и состояния других объектов. Говорят также, что поведение объекта определяется его действиями. Определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называют операцией. В объектно-ориентированных языках программирования операции называют методами.

Можно выделить пять типов операций:

• — конструктор, создание и инициализация объекта;
• — деструктор, разрушающий объект;
• — модификатор, изменяющий состояние объекта;
• — селектор для доступа к переменным объекта без их изменения;
• — итератор для доступа к содержанию объекта по частям в определенной последовательности.

Известна и другая классификация методов объекта, когда выделяют функции управления, реализации, доступа и вспомогательные функции.

Под индивидуальностью объекта понимают свойство объекта, позволяющее отличать этот объект от всех других объектов.

Объекты могут находиться в определенных отношениях друг к другу. Эти отношения могут быть иерархическими. Основные иерархические отношения — это отношения использования и включения. Отношение использования реализуется посылкой сообщений от объекта A к объекту B. При этом объект A может выступать в роли:

• — активного или воздействующего объекта, когда он воздействует на другие объекты, но сам воздействию не подвергается;
• — пассивного или исполняющего, когда объект подвергается воздействию, но сам на другие объекты не воздействует;
• — посредника, если объект и воздействует и сам подвергается воздействию.

Отношение включения имеет место, когда составной объект содержит другие объекты.

Инкапсуляция

Объекты моделируют характеристики и поведение элементов мира, в котором мы живем. Они являются окончательной абстракцией данных.

Объекты содержат вместе все свои характеристики и особенности поведения. Отношения частей к целому и взаимоотношения между частями становятся понятнее тогда, когда все содержится вместе в одной упаковке. Это и называется инкапсуляцией.

Наследование как важнейшее свойство объекта

Не менее важным является и тот факт, что объекты могут наследовать характеристики и поведение того, что мы называем порождающие, родительские объекты (или предки). Здесь происходит качественный скачок: наследование, возможно, является сегодня единственным самым крупным различием между обычным программированием на Паскале и объектно-ориентированным программированием в Borland Pascal.

В терминах Паскаля, объект во многом схож с записью, которая является оболочкой для объединения нескольких связанных элементов под одним именем.

Процесс, с помощью которого один тип наследует характеристики другого типа, называется наследованием. Наследник называется порожденным (дочерним) типом, а тип, которому наследует дочерний тип, называется порождающим (родительским) типом. Ранее известные типы записей Паскаля не могут наследовать. Однако Borland Pascal расширяет язык Паскаля для поддержки наследования. Одним из этих расширений является новая категория структуры данных, связанная с записями, но значительно более мощная. Типы данных в этой новой категории определяются с помощью нового зарезервированного слова object. Тип объекта может быть определен как полный, самостоятельный тип в манере описания записей Паскаля, но он может определяться и как потомок существующего типа объекта путем помещения порождающего (родительского) типа в скобки после зарезервированного слова object.

Большая часть конструирования объектно-ориентированных прикладных программ состоит в построении иерархии объектов, являющейся отражением генеалогического дерева объектов в приложениях.

Как показали данные определения, объекты тесно связаны с записями. Новое зарезервированное слово object является наиболее очевидным различием, но как мы увидим позднее, имеется большое число других различий, некоторые из которых довольно тонкие.

Полиморфизм

Полиморфизм означает, что один и тот же метод выполняется по-разному для различных объектов. Например, метод класса Музыкальный инструмент — PlayMusicForAnOrchestra (играй музыку для оркестра) — может быть определен как общий метод, который может использоваться с любой категорией музыкальных инструментов. Этот метод написан таким образом, что не важно, какой именно инструмент получает задание играть, однако для классов, описывающих конкретные инструменты, данный метод должен быть переопределен (override), что даст возможность определить конкретные действия, учитывающие особенности данного инструмента.

объектный программирование алгоритм компьютер