68. Объектно-ориентированное программирование. Принципы объектного подхода(наследование, инкапсуляция, полиформизм,

Объекты — это крупнейшее достижение в современной технологии программирования. Изобретение и практическая реализация объектов являются подвигом человеческого гения. Объекты позволили строить программу не из чудовищных по сложности процедур и функций, а из кирпичиков-объектов, заранее наделенных нужными свойствами. При этом внутренняя сложность объектов скрыта от программиста, он просто пользуется готовым строительным материалом. С появлением Windows без объектов в программировании просто не обойтись. Delphi — не исключение, она в своей основе является объектно-ориентированной и говорить о программировании без объектов просто бессмысленно. ООП представляет собой новый этап развития современных концепций построения языков программирования. Здесь получили дальнейшее развитие принципы структурного программирования – структуризация программ и данных, модульность и т. д., а также новые подходы к созданию программ. Использование возможностей ООП незаменимо при визуальном программировании, когда программа «набирается» из отдельных объектов, обладающих необходимыми настраиваемыми характеристиками. ООП обладает рядом преимуществ при создании больших программ. В частности, к ним можно отнести:

1. использование более естественных с точки зрения обычной повседневной практики понятий, простота введения новых понятий;

2. упрощение разработки многократно используемых компонент приложений;

3. некоторое сокращение размера программ за счет того, что повторяющиеся (наследуемые) свойства и действия можно не описывать многократно; кроме того, использование динамических объектов позволяет более эффективно распределять оперативную память;

4. возможность создания библиотеки классов; в частности, библиотека визуальных компонент Delphi и является примером такой библиотеки;

5. сравнительно простая возможность внесения изменений в программу без изменения уже написанных частей, а в ряде случаев и без перекомпиляции этих написанных и уже скомпилированных частей, используя свойства наследования и полиморфизма;

6. возможность написания подпрограмм с различными наборами формальных параметров, но имеющих одно и то же имя;

7. более четкая локализация свойств и поведения объектов конкретного класса в одном месте (используется свойство инкапсуляции), позволяющая проще разбираться со структурой программы, отлаживать ее, находить ошибки;

8. возможность разделения доступа к различным объектам программы и т. д.

В конце 60-х годов возникла идея объединить понятия тип данных, процедура, функция, запись и то, что получилось, назвать объектом. Рассмотрение данных в неразрывной связи с методами их обработки позволило вывести формулу объекта: Объект = Данные + Операции На основании этой формулы была разработана методология объектно-ориентированного программирования (ООП). Об объектах можно думать как о полезных существах, которые «живут» в вашей программе и коллективно решают некоторую прикладную задачу. Вы лепите этих существ, распределяете между ними обязанности и устанавливаете правила их взаимодействия. В общем случае каждый объект «помнит» необходимую информацию, «умеет» выполнять некоторый набор действий и характеризуется набором свойств. То, что объект «помнит», хранится в его полях. То, что объект «умеет делать», реализуется в виде его внутренних процедур и функций, называемых методами. Свойства объектов аналогичны свойствам, которые мы наблюдаем у обычных предметов. Значения свойств можно устанавливать и читать. Программно свойства реализуются через поля и методы. Например, объект «кнопка» имеет свойство «цвет». Значение цвета кнопка запоминает в одном из своих полей. При изменении значения свойства «цвет» вызывается метод, который перерисовывает кнопку. Кстати, этот пример позволяет сделать важный вывод: свойства имеют первостепенное значение для программиста, использующего объект. Чтобы понять суть и назначение объекта, вы обязательно должны знать его свойства, иногда — методы, очень редко — поля (объект и сам знает, что с ними делать). ОБЪЕКТЫ И КОМПОНЕНТЫ С появлением графических систем, в частности Windows, программирование пользовательского интерфейса резко усложнилось. Программист в какой-то мере стал дизайнером, а визуальная компоновка и увязка элементов пользовательского интерфейса (кнопок, меток, строк редактора) начали отнимать основную часть времени. И тогда программистам пришла в голову идея визуализировать объекты, объединив программную часть объекта с его видимым представлением на экране дисплея в одно целое. То, что получилось в результате, было названо компонентом. Компоненты в Delphi — это особые объекты, которые являются строительными кирпичиками среды визуальной разработки и приспособлены к визуальной установке свойств. Чтобы превратить объект в компонент, первый разрабатывается по определенным правилам, а затем помещается в Палитру Компонентов. Конструируя приложение, вы берете компоненты из Палитры Компонентов, располагаете на форме и устанавливаете их свойства в окне Инспектора Объектов. Внешне все выглядит просто, но чтобы постичь такой простоты, потребовалось создать механизмы, обеспечивающие функционирование объектов-компонентов уже на этапе проектирования приложения! Все это было придумано и блестяще реализовано в среде Delphi. Таким образом, компонентный подход значительно упростил создание приложений с графическим пользовательским интерфейсом и дал толчок развитию новой индустрии компонентов. КЛАССЫ ОБЪЕКТОВ Каждый объект всегда принадлежит некоторому классу. Класс — это обобщенное (абстрактное) описание множества однотипных объектов. Объекты являются конкретными представителями своего класса, их принято называть экземплярами класса. 

ТРИ ПАРАДИГМЫ (ПРИНЦИПА) ООП ООП держится на трех принципах: инкапсуляции, наследовании и полиморфизме. Наблюдаемое в объектах объединение данных и операций в одно целое было обозначено термином инкапсуляция (первый принцип ООП). Применение инкапсуляции сделало объекты похожими на маленькие программные модули и обеспечило сокрытие их внутреннего устройства. Для объектов появилось понятие интерфейса, что значительно повысило их надежность и целостность. Второй принцип ООП — наследование. Этот простой принцип означает, что если вы хотите создать новый класс, лишь немногим отличающийся от того, что уже существует, то нет необходимости в переписывании заново всех полей, методов и свойств. Вы объявляете, что новый класс является потомком (или дочерним классом) имеющегося класса, называемого предком (или родительским классом), и добавляете к нему новые поля, методы и свойства. Иными словами добавляется то, что нужно для перехода от общего к частному. Процесс порождения новых классов на основе других классов называется наследованием. Новые классы имеют как унаследованные признаки, так и, возможно, новые. Третий принцип — это полиморфизм. Он означает, что в производных классах вы можете изменять работу уже существующих в базовом классе методов. При этом весь программный код, управляющий объектами родительского класса, пригоден для управления объектами дочернего класса без всякой модификации. Например, вы можете породить новый класс кнопок с рельефной надписью, переопределив метод отрисовки кнопки. Новую кнопку можно «подсунуть» вместо стандартной в какую-нибудь подпрограмму, вызывающую отрисовку кнопки. При этом подпрограмма «думает», что работает со стандартной кнопкой, но на самом деле кнопка принадлежит производному классу и отображается в новом стиле.

69. Преимущества объектно-ориентированного программирование.

70. Преимущества объектно-ориентированного программирование.

Центральным элементом ООП является инкапсуляция совокупности данных и соответствующих им операций. Понятие класса с его функциями-членами и членами данных предоставляет программисту подходящий для реализации инкапсуляции инструмент. Переменные класса являются объектами, которыми можно управлять.

Кроме того, классы обеспечивают сокрытие данных. Права доступа могут устанавливаться или ограничиваться для любой группы функций, которым необходим доступ к деталям реализации. Тем самым обеспечивается модульность и надежность.

Еще одной важной концепцией ООП является поощрение повторною использования кода с помощью механизма наследования. Суть этого механизма — получение нового производного класса из существующего, называемого базовым. При создания производное} класса базовый класс может быть дополнен или изменен. Таким путем могут создаваться иерархии родственных типов данных, которые используют общий код.

Объектно-ориентированное программирование зачастую более сложно, чем обычное процедурное программирование, как оно выглядит на С. Существует по крайней мерс один дополнительный шаг на этапе проектирования, перед алгоритмизацией и кодированием. Он состоит в разработке таких типов данных, которые соответствовали бы поставленной проблеме. Зачастую проблема решается «обобщеннее», чем это действительно необходимо.

Есть уверенность, что использование ООП принесет дивиденды в нескольких отношениях. Решение будет более модульным, следовательно, более понятным и простым для модификации и обслуживания. Кроме того, такое решение будет более пригодно для повторного использования. Например, если в программе нужен стек, то он легко заимствуется из существующего кода. В обычном процедурном языке программирования такие структуры данных часто «вмонтированы» в алгоритм и не могут экспортироваться.

ООП много значит для многих людей. Все попытки дать ему определение напоминают старания слепых мудрецов описать слона. Я бы предложил еще одно утверждение: ООП = расширяемость типов + полиморфизм.