Концепция объектно-ориентированного программирования

Поскольку все современные средства разработки программного обеспечения, языки и технологии создания программ продолжают основываться на объектно- ориентированном программировании, предлагаем ознакомиться с основными положениями этого подхода. Объектно-ориентированное программирование бази­руется на четырех основных принципах: абстракции, наследовании, инкапсуляции и полиморфизме.

19.3.1. Абстракция

Классы представляют собой абстрактные описания структур данных, но сами данные они не содержат. Данные появляются тогда, когда по описаниям классов в памяти программы выделяется необходимое пространство и в нем создаются экземпляры класса, или объекты. Тогда для каждого поля класса отводится необ­ходимая область памяти и в эту область можно поместить нужное значение.

Пример. Предположим, у нас есть три измерительных прибора: термометр, ба­рометр и весы. Чтобы описать эти приборы внутри программы, мы абстрагируем важные для программы свойства этих приборов и создаем три класса (рис. 19.4).

Рис. 19.4. Классы

По названиям в соответствующих ячейках видно, что поля класса содержат в себе данные, описывающие состояние класса. Методы класса представляют реализа­цию некоторых действий, то есть описывают поведение класса. Например, метод класса «термометр», который носит название «измерить температуру», призван помещать значение температуры в поле с именем «температура». На рис. 19.5 представлены объекты (экземпляры класса).

Рис. 19.5. Экземпляры классов

Пример. В рассмотренном примере у трех разных классов есть одинаковые поля: Инв. номер, Название, Цвет, Исполнение. Каждый раз при создании нового класса из­мерительного прибора приходится снова и снова создавать эти поля. Данная ситу­ация значительно упрощается за счет наследования: мы создаем класс Измеритель, в который помещаем эти повторяющиеся поля, а затем наследуем от него наши классы Термометр, Весы и Барометр (рис. 19.6).

класс «измеритель»

. Инв. -номер' :

'Название-'

.Цвет.'

,Исполнение _:

класс «весы» наследник класса «измеритель» класс «барометр» наследник класса «измеритель»

Температура

ШШШШШШ^йиш

Рис. 19.6. Наследование

Широкая кривая на рисунке показывает, что при наследовании поля и методы базового класса включаются в состав класса потомка.

19.3.3. Полиморфизм

Полиморфизм основывается на двух свойствах, которые реализуют объектно- ориентированные языки программирования: способности трактовать объект клас­са-наследника как тип базового класса и способности класса иметь виртуальные методы. Особенность виртуального метода состоит в том, что он надежно связан с созданным экземпляром класса.

Пример. Если добавить в каждый из классов (в класс Измеритель и каждый из его наследников) метод Сигналить, а в реализации этого метода описали бы для каждо­го класса свой способ подавать сигнал (для термометра — мигать, для весов — из­давать звук сирены, а для барометра — свистеть), то мы могли бы всем объектам, потомкам класса Измеритель, дать команду: измерители, сигналить! И каждый из них подал бы сигнал: термометры бы замигали, весы издали звук сирены, а баро­метры засвистели. Это и есть результат работы виртуальных методов.

19.3.4. Инкапсуляция

Инкапсуляция реализуется в объектно-ориентированном программировании при помощи областей видимости. Области видимости обозначаются в структуре класса специальными служебными словами. Например, слово private означает, что
все поля и методы, объявленные в этой области видимости, невидимы для внеш­него мира, a public, наоборот, — что все, объявленное в этой зоне, для внешнего мира открыто. Таким образом, у класса появляется своего рода защитный корпус, предохраняющий от излишней перегрузки программы объявленными именами и методами. Наружу класс экспонирует только то, что составляет его интерфейс и предназначено для внешнего взаимодействия. Все остальные поля и методы он скрывает внутри, помещая их в область видимости private.