Об'єктно-орієнтоване програмування

Розглянемо термін "об'єктно-орієнтоване програмування". Відмітимо, що це термін, прийнятий переважно в російській літературі. У західній літературі [26] під цим розуміється відразу три аспекти:

• Об'єктно-орієнтований аналіз – OOA, object-oriented analysis. Об'єктно-орієнтований аналіз – це методологія, при якій вимоги до системи сприймаються з точки зору класів і об'єктів, виявлених у предметній області.

• Об'єктно-орієнтоване проектування – OOD, object-oriented design. Об'єктно-орієнтоване проектування – це методологія проектування, що поєднує в собі процес об'єктної декомпозиції і прийоми представлення логічної і фізичної, а також статичної і динамічної моделей проектованої системи.

• Об'єктно-орієнтоване програмування – OOP, object-oriented programming. Об'єктно-орієнтоване програмування – це методологія програмування, заснована на представленні програми у вигляді сукупності об'єктів, кожен з яких є екземпляром певного класу, а класи утворюють ієрархію спадкоємства.

Тут і далі по тексту умовимося не відступати від традицій і розуміти під об'єктно-орієнтованим програмуванням (ООП) відразу три вказаних вище аспекти.

Основою об'єктно-орієнтованої технології є так звана об'єктна модель, яка виникає як результат об'єктно-орієнтованої декомпозиції. Вона виділяє основні абстракції предметної області, визначає класи абстракцій і з'ясовує, якими даними (атрибутами) описується кожна абстракція, яку функціональність ці абстракції повинні забезпечувати. На відміну від традиційних технологій програмування об'єктно-орієнтована технологія представляє програму як сукупність класів і об'єктів, що взаємодіють один з одним.

Об'єкт – конкретна матеріалізація абстракції; сутність з добре визначеними кордонами, в якому інкапсульовані стан і поведінка.

Об'єкт ООП – інкапсульована структура, що має атрибути і методи.

Термін "інкапсульована структура" означає, що об'єкт є самодостатнім, програми, зовнішні по відношенню до об'єкту, нічого "не знають" про його структуру і таке "знання" їм не потрібне. "Зовнішній" вигляд об'єкту називається його інтерфейсом.

У такому розумінні об'єкт – це чорний ящик, нам невідомо, що у нього усередині, ми лише можемо викликати його методи і лише через них взаємодіяти з ним. Окрім цього, об'єкти можуть належати ієрархії "від загального до часткового", яка реалізується шляхом спадкоємства. Інкапсульовані стани об'єкту можуть бути як простими типами даних, так і іншими об'єктами, або навіть масивами об'єктів. Кожен об'єкт містить певну сукупність методів, класи взаємодіють один з одним за допомогою механізму повідомлень. Об'єкти ідентифікуються за допомогою спеціальних покажчиків – дескрипторів. Методи об'єктів ООП являють собою послідовності інструкцій, що виконуються об'єктом. Наприклад, в об'єкту може бути метод, що відображує даний об'єкт, що створює цей об'єкт і що змінює його.

Предметна область моделюється як безліч класів взаємодіючих об'єктів. Об'єкт характеризується набором властивостей, які є як би його пасивними характеристиками, і набором методів роботи з цим об'єктом. Працювати з об'єктом можна лише з використанням його методів. Атрибути об'єкту можуть приймати безліч допустимих значень, набір конкретних значень атрибутів визначає стан об'єкту. Використовуючи методи роботи з об'єктом можна змінювати значення його атрибутів і тим самим як би змінити стан самого об'єкту. Безліч об'єктів з одним і тим же набором атрибутів і методів утворює клас об'єктів. Клас, об'єкти якого можуть служити значеннями атрибуту об'єктів іншого класу, називається доменом цього атрибуту.

До основних ідей об'єктно-орієнтованої технології, як правило, відносять [25]: абстрагування, інкапсуляцію, модульність, ієрархічність, типізацію, поліморфізм, спадкоємство.

Інкапсуляція обмежує зону видимості імені атрибуту межами того об'єкту, в якому воно визначене. Сенс цього атрибуту визначатиметься тим об'єктом, в якому воно інкапсульоване.

Поліморфізм – здатність однієї і тієї ж програмного коду працювати зі всілякими даними. Іншими словами, він допускає можливість в об'єктах різних типів мати методи (процедури або функції) з однаковими іменами. Під час виконання об'єктної програми одні й ті ж методи оперують з різними об'єктами залежно від типу аргументу.

Спадкоємство. Допускається породження нового класу на основі вже існуючого класу, і цей процес називається спадкоємством. У цьому випадку новий клас, названий підкласом існуючого класу, успадковує всі атрибути і методи класу. У підкласі, крім того, можуть бути визначені додаткові атрибути і методи. Розрізняють випадки простого і множинного спадкоємства. У першому випадку підклас може визначатися лише на основі одного класу, в другому випадку – на основі декількох класів. Набір класів утворює ієрархічну структуру.