Объектно-ориентированное программирование

© А.В. Ильин, В.Д Ильин, 2011 □ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ (ООП) [англ. Object-oriented programming (OOP) ] — методология разработки программ для компьютерного моделирования систем произвольного назначения, представимых в виде совокупностей объектов, каждый из которых отнесён к определённому классу и наделён наборами данных (атрибутов объекта) и процедур (методов) их обработки. Классы объектов представлены в виде иерархии наследования атрибутов и методов. □ С развитием компьютерного моделирования и усложнением моделируемых систем всё более явными становились недостатки методологий разработки программ с использованием процедурно-ориентированных языков программирования (алгола, фортрана и др.). Это объясняется отсутствием в них средств, удобных для описания сложных систем, слабой поддержкой повторной применимости ранее разработанных программ и совместных разработок коллективами программистов. В конце 1960-х был создан язык симула 67, ставший первым языком ООП. В нём объединение данных и процедур их обработки было названо объектом, а совокупность схожих объектов — классом. Среди языков ООП, созданных вслед за Simula 67, наиболее удачным признан Smalltalk-80, разработанный в конце 1970-х. Его успех способствовал развитию и распространению концепции ООП: в начале 1980-х на основе языка C был создан C++; в середине 1980-х на основе Pascal — Object Pascal; в середине 1990-х был создан язык Java. Основные понятия Объект в ООП – это модель экземпляра определённого класса сущностей моделируемой системы. Класс содержит определение данных и методов, являющихся общими для входящих в него объектов. Он задаётся атрибутами (свойствами класса), описывающими состояние его объектов, совокупностью процедур (методов класса) и правилами доступа извне (из др. частей программы) к атрибутам и методам, определяющими интерфейс класса. В иерархии наследования класс-потомок порождается путём добавления одного или нескольких атрибутов и\или методов к атрибутам и\или методам одного или нескольких классов-родителей. Напр., от класса «точка» [с атрибутами «абсцисса» (m_rX), «ордината» (m_rY) и методами создания, чтения и изменения координат] может быть порождён класс «цветная точка», объекты которого будут иметь дополнительные атрибут [«цвет» (m_rgbColour)] и некоторые методы управления цветом. На языке ООП C++ объявления классов «точка» (class Point) и «цветная точка» (class ColourPoint) могут быть записаны следующим образом [здесь все атрибуты и методы доступны извне (это правило определяется ключевым словом public)]: class Point { public: // Атрибуты // Вещественная переменная, представляющая абсциссу double m_rX; // Вещественная переменная, представляющая ординату double m_rY; // Методы // Метод создания, или конструктор, имеющий параметры – абсцисса и ордината Point(double rX, double rY); // Метод чтения абсциссы double Get_X(); // Метод чтения ординаты double Get_Y(); // Метод изменения абсциссы void Set_X(double rX); // Метод изменения ординаты void Set_Y(double rY); }; class ColourPoint : public Point { public: // Целая переменная, представляющая цвет точки – дополнительный атрибут long m_rgbColour; // Метод создания, имеющий параметры – абсцисса, ордината, цвет ColourPoint(double rX, double rY, long rgbColour); // Метод чтения цвета long GetColour(); // Метод изменения цвета void SetColour(long rgbColour); }; Определение класса задаёт тип данных, который может быть использован при определении других классов. Напр., класс “круг” (class Circle) может иметь атрибут “центр” типа “точка” (Point m_center). Начало объявления класса «круг» на С++: class Circle { public: Point m_center; // Вещественная переменная, представляющая радиус double m_rRadius; // Метод создания, имеющий параметры – координаты центра и радиус Circle(double rX, double rY, double rRadius); // далее объявления некоторых методов для работы с кругом }; Важнейшей особенностью ООП является возможность утаивания деталей реализации за интерфейсом класса (т.н. инкапсуляция). Предположим, нужно, чтобы вне класса координаты точки могли изменяться не произвольно, а только по определенному правилу (напр., поворотом точки вокруг начала координат на заданный угол). В таком случае в др. частях программы изменение координат делается доступным только посредством интерфейсного метода, которому передаётся значение параметра «угол поворота» (rAngle). При этом алгоритм поворота скрыт внутри реализации метода изменения координат. Объявление класса на С++: class Point { // Правило доступа к атрибутам определяется ключевым словом protected // (защищённый) protected: double m_rX; double m_rY; // Методы, доступные извне public: Point(double rX, double rY); double Get_X(); double Get_Y(); // Метод поворота void Rotate(double rAngle); }; Применение и перспективы развития Преимущества ООП особенно отчётливо проявляются при создании сложных программных систем, выполняемых коллективами разработчиков: одни могут проектировать функциональное поведение и структуру системы; другие — её составляющие и способы их взаимодействия; третьи — заниматься программной реализацией. При этом разработчикам составляющих и занимающимся программной реализацией необязательно знать о системе в целом, а разработчикам системы в целом — о деталях её составляющих, способах их взаимодействия и программной реализации. ООП, позволяющее повысить безопасность и производительность совместной разработки программного обеспечения коллективами программистов (за счёт повторного использования программного кода и утаивания деталей реализации классов) продолжает интенсивно развиваться. Прирастает семейство языков ООП, совершенствуются системы программирования, увеличивается число программ различного назначения (для Интернет-сервисов, систем мобильной связи и др.), разработанных на языках ООП (C++, Java и др.). Об изучении ООП Можно писать программы на C++ или другом язые ООП, не следуя рекомендациям методологии ООП, а на C разрабатывать программы, следуя методологии ООП.  Полезная статья с рекомендациями по освоению ООП: Haibin Zhu, MengChu Zhou. Methodology First and Language Second: A Way to Teach Object-Oriented Programming … Дата публикации основной статьи: 22.10.2011 Обновления: 1.11.2011 ________________________________________ См. также статью из англоязычной энциклопедии Encyclopedia of Computer Science 4th, Nature Publishing Group ©2000. ISBN:156159248X. Editors: Anthony Ralston, Edwin D. Reilly, David Hemmendinger OBJECT-ORIENTED PROGRAMMING (OOP) Peter Wegner