Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Опубликован: 19.08.2004 | Доступ: платный | Студентов: 33 / 2 | Оценка: 4.16 / 3.86 | Длительность: 10:50:00
Специальности: Программист
Лекция 2:

Объектно-ориентированный подход к программированию

< Лекция 1 || Лекция 2: 12 || Лекция 3 >
Аннотация: Лекция посвящена роли и месту объектно-ориентированного подхода к программированию в общей классификации, его достоинствам и недостаткам, неформальному определению важнейших концепций объектно-ориентированного программирования.

Рассмотрим особенности объектно-ориентированного подхода к программированию в сравнении с функциональным подходом. Напомним, что классификация подходов к программированию была построена нами во вступительной лекции.

Важнейшим шагом на пути к совершенствованию языков программирования стало появление объектно-ориентированного подхода к программированию (или, сокращенно, ООП ) и соответствующего класса языков. Именно исследование теории и практики проектирования и реализации программных систем по принципам ООП и является основной целью второй части данного курса.

При объектно-ориентированном подходе программа представляет собой описание объектов, их свойств (или атрибутов ), совокупностей (или классов ), отношений между ними, способов их взаимодействия и операций над объектами (или методов ).

Несомненным преимуществом данного подхода является концептуальная близость к предметной области произвольной структуры и назначения. Механизм наследования атрибутов и методов позволяет строить производные понятия на основе базовых и таким образом создавать модель сколь угодно сложной предметной области с заданными свойствами.

Еще одним теоретически интересным и практически важным свойством объектно-ориентированного подхода является поддержка механизма обработки событий, которые изменяют атрибуты объектов и моделируют их взаимодействие в предметной области.

Перемещаясь по иерархии классов от общих понятий предметной области к более конкретным (или от более сложных – к более простым) и наоборот, программист получает возможность изменять степень абстрактности или конкретности взгляда на моделируемый им реальный мир.

Использование ранее разработанных (возможно, другими коллективами программистов) библиотек объектов и методов позволяет значительно сэкономить трудозатраты при производстве программного обеспечения, в особенности, типичного.

Объекты, классы и методы могут быть полиморфными, что делает реализованное программное обеспечение более гибким и универсальным.

Сложность адекватной (непротиворечивой и полной) формализации объектной теории порождает трудности тестирования и верификации созданного программного обеспечения. Пожалуй, это обстоятельство является одним из самых существенных недостатков объектно-ориентированного подхода к программированию.

Наиболее известным примером объектно-ориентированного языка программирования является язык C++, развившийся из императивного языка С. Его прямым потомком и логическим продолжением является язык С#, который изучается в данном курсе. Другие примеры объектно-ориентированных языков программирования: Visual Basic, Java, Eiffel, Oberon.

Переход от структурно-процедурного подхода к объектно-ориентированному программированию, подобно переходу от низкоуровневых языков программирования к языкам высокого уровня, требует значительных затрат на обучение. Естественно, что платой за это является повышение производительности труда программистов при проектировании и реализации программного обеспечения. Другое преимущество ООП перед императивным подходом – более высокий процент повторного использования уже разработанного программного кода.

При этом, в отличие от предыдущих подходов к программированию, объектно-ориентированный подход требует глубокого понимания основных принципов, или, иначе, концепций, на которых он базируется. К числу основополагающих понятий ООП обычно относят абстракцию данных, наследование, инкапсуляцию и полиморфизм.

Зачастую в практических и учебных курсах по программированию слушатели не имеют четкого математического основания для формирования достаточно полного и ясного представления об основах ООП. Преимущество предлагаемого курса заключается в том, что уже изученные в первой части курса разделы computer science (например, ламбда-исчисление и комбинаторная логика) позволяют сформировать глубокое и точное понимание фундаментальных понятий объектно-ориентированного программирования. В частности, понятие абстракции – основной операции ламбда-исчисления – для нас является уже хорошо знакомым.

Поясним качественно фундаментальные принципы ООП. Наследование конкретных атрибутов объектов и функций оперирования объектами основано на иерархии. Инкапсуляция означает "сокрытие" свойств и методов внутри объекта . Полиморфизм, как и в функциональном программировании, понимается как наличие функций с возможностью обработки данных переменного типа.

Рассмотрим более подробно такой фундаментальный принцип объектно-ориентированного подхода к программированию как абстракция.

В разделах математики, исследующих моделирование процесса создания программ, под абстракцией принято понимать произвольное выражение языка программирования, которое является отличным от идентификатора.

Важнейшей операцией, которая была исследована нами в первой части курса, является операция вычисления значения выражения или команды, т.е. операция означивания (в частности, функция вычисления значения явно использовалась при построении семантики языка программирования). В этой связи важно установить, что является значением абстракции. Будем считать, что значение функции или переменной может быть присвоено абстракции и является значением последней.

В объектно-ориентированном программировании каждый объект представляет собой принципиально динамическую сущность, т.е. изменяется в зависимости от времени (а также от воздействия внешних по отношению к нему факторов). Иначе говоря, объект обладает тем или иным образом поведения. В отношении абстракции как объекта, поведение заключается в приложении функции к аргументу.

Как мы уже отмечали, концепция абстракции в объектно-ориентированном программировании адекватно моделируется посредством ламбда-исчисления. Точнее говоря, операция абстракции в полной мере является моделью одноименного понятия ООП.

< Лекция 1 || Лекция 2: 12 || Лекция 3 >