Объектно-ориентированное программирование (ООП) - это результат естественной эволюции более ранних методологий программирования. Потребность в ООП связана со стремительным усложнением разрабатываемых программ и, как следствие, их недостаточной надежностью. Модульное программирование, рассмотренное выше, оказалось не способным решить эту проблему.
Практически все современные языки программирования, независимо от принадлежности к тому или иному стилю (директивному или декларативному), поддерживают концепцию ООП. Среди них C++, Java, Ruby и Haskell. Существуют и версии объектно-ориентированного Пролога.
Можно сказать, что ООП - это моделирование объектов посредством иерархически связанных классов. При этом малозначащие детали объекта скрыты от нас, и если мы даем команду какому-то объекту, то он "знает", как ее выполнить. Фундаментальной концепцией в ООП является понятие обязанности или ответственности за выполнение действия.
Все объекты являются представителями, или экземплярами, классов. Метод, активизируемый объектом в ответ на сообщение, определяется классом, к которому принадлежит получатель сообщения. Все объекты одного класса используют одни и те же методы в ответ на одинаковые сообщения.
Классы представляются в виде иерархической древовидной структуры, в которой классы с более общими чертами располагаются в корне дерева, а специализированные классы и в конечном итоге индивидумы располагаются в ветвях. На рисунке показана одна из возможных иерархий классов, включающая в себя собак Белку и Стрелку, кошку Мурку и утконоса Фросю.
Классы собак, кошек и утконосов являются дочерними по отношению к классу млекопитающих, следовательно наследуют его свойства. При программной реализации этой иерархии логично метод "кормление детенышей" реализовывать в родительском классе, вместо того, чтобы несколько раз дублировать его в каждом из подклассов. Наследование свойств родительского класса позволяет использовать их в дочерних классах. Немного другая ситуация с рождением детенышей, ведь утконосы откладывают яйца, а не являются живородящими животными? В этой ситуации выручает свойство полиформизма: различные реализации методов могут носить одинаковые имена, а система сама определит какую из реализаций использовать в том или ином случае. В нашем примере следует в классе млекопитающих реализовать метод "потомство" (родить детеныша), в классах собак и кошек этот метод будет отсутствовать (система будет искать его в родительском классе и найдет его там), а в классе утконосов нужно написать новый метод, с тем же именем, но другой реализацией (отложить яйца).
Итак, в основе ООП лежат три основных понятия:
Инкапсуляцию можно представить, как защитную оболочку вокруг кода данных, с которыми этот код работает. Оболочка задает поведение и защищает код от произвольного доступа извне.
Наследование - это процесс, в результате которого один тип наследует свойства другого типа.
Полиморфизм - это концепция, позволяющая иметь различные реализации для одного и того же метода, которые будут выбираться в зависимости от типа объекта, переданного методу при вызове.
Пример
Для иллюстрации некоторых принципов ООП приведем небольшую программу на языке
Ruby, который тоже поддерживает объектно-ориентированный стиль
программирования.
Поместите в файл с именем life.rb фрагмент кода, расположенный ниже.
class Animal
def breath #Дыхание
print "все животные дышат: вдохнули и выдохнули\n"
end
end
class Cat<Animal
def bark # Подать голос
print "Mew Mew, я кошка. \n"
end
end
class Dog
def bark # Подать голос
print "Bow Wow, я собака. \n"
end
end
class Bird
def lay_egg
print "Яйцо снесено\n"
end
def fly
print "Я птица, я лечу!!!\n"
end
end
class Penguin<Bird
def fly
print "Пингвины не летают!!!\n"
end
end
# Создаем объекты разных классов
pochi = Dog.new
pochi.bark
tama = Cat.new
tama.breath
tama.bark
macaw = Bird.new
macaw.lay_egg
macaw.fly
penguin = Penguin.new
penguin.lay_egg
penguin.fly
Для запуска этой программы выполните в окне shell команду
ruby life.rbЕсли вы поняли, какой мир описывает данная программа, то попробуйте справиться с приведенными ниже заданиями.
Задания