Programowanie obiektowe

Programowanie obiektowe (ang. object-oriented programming, OOP) – paradygmat programowania, w którym programy definiuje się za pomocą obiektów – elementów łączących stan (czyli dane, nazywane najczęściej atrybutami) i zachowanie (czyli procedury, tu: metody). Obiektowy program komputerowy wyrażony jest jako zbiór takich obiektów, komunikujących się pomiędzy sobą w celu wykonywania zadań.

Języki interpretowane to języki programowania, które zazwyczaj implementowane są w formie interpretera, a nie kompilatora. Teoretycznie każdy język może być kompilowany i interpretowany, dlatego rozróżnienie to polega na najczęściej stosowanych rozwiązaniach, a nie zależy od cech samego języka. Program w języku interpretowanym nie jest kompilowany, lecz jest przechowywany w postaci kodu źródłowego i dopiero podczas uruchomienia wczytywany, interpretowany i wykonywany przez interpreter języka.Ada to strukturalny, kompilowany, imperatywny, statycznie typowany i obiektowy język programowania opracowany przez Jean Ichbiaha i zespół z CII Honeywell Bull w latach 70. XX wieku. Język ten wygrał konkurs zorganizowany przez Departament Obrony USA (U.S. Department of Defense – DoD), pokonując 19 innych projektów. Nazwa języka, nadana przez DoD, pochodzi od imienia lady Augusty Ady Lovelace, uważanej za pierwszą programistkę w historii.

Podejście to różni się od tradycyjnego programowania proceduralnego, gdzie dane i procedury nie są ze sobą bezpośrednio związane. Programowanie obiektowe ma ułatwić pisanie, konserwację i wielokrotne użycie programów lub ich fragmentów.

Największym atutem programowania, projektowania oraz analizy obiektowej jest zgodność takiego podejścia z rzeczywistością – mózg ludzki jest w naturalny sposób najlepiej przystosowany do takiego podejścia przy przetwarzaniu informacji.

Spis treści

1 Cechy

1.1 Obiekty i klasy

1.2 Programowanie klasowe kontra prototypowe

2 Podstawowe założenia paradygmatu obiektowego

2.1 Abstrakcja

2.2 Hermetyzacja

2.3 Polimorfizm

2.4 Dziedziczenie

3 Historia programowania obiektowego

4 Podział

5 Elementarna charakterystyka popularnych języków obiektowych

6 Zobacz też

7 Przypisy

8 Linki zewnętrzne

Cechy

Programowanie obiektowe wykorzystuje obiekty, ale nie wszystkie powiązane techniki i struktury są obsługiwane bezpośrednio w językach, które twierdzą, że obsługują OOP. Cechy wymienione poniżej są jednak powszechne wśród języków uważanych za silnie zorientowane na klasę i obiekt (lub wielo-paradygmatowe z obsługą OOP).

Typ – w językach programowania opis rodzaju, struktury i zakresu wartości, jakie może przyjmować dany literał, zmienna, stała, argument, wynik funkcji lub wartość.Szablon (ang. template) to jedno z podejść do programowania uogólnionego stosowane w językach C++ oraz D. Podobnym rozwiązaniem są typy generyczne (lub uogólnione) stosowane w językach takich jak Java, C#, Eiffel, VB .NET, Haskell.

Obiekty i klasy

Języki, które wspierają programowanie obiektowe zwykle używają dziedziczenia dla ponownego użycia kodu oraz rozciągliwości w formie klas lub prototypów. Te, które używają klas opierają się na dwóch głównych konceptach:

Klasy – definicje formatu danych oraz dostępnych procedur dla danego typu lub klasy obiektu, mogą same także zawierać dane oraz procedury (znane jako metody klas), na przykład, klasy zawierają dane oraz metody.

Obiekty – instancje klas.

Obiekty czasem odpowiadają rzeczom występującym w realnym świecie. Dla przykładu, program graficzny może zawierać obiekty takie jak koło, kwadrat, menu. System sklepu internetowego może zawierać obiekty typu koszyk, klient czy produkt. Czasem obiekty reprezentują bardziej abstrakcyjne jednostki, takie jak obiekt reprezentujący otwarty plik lub obiektem który zapewnia serwerowi konwertującemu jednostki miar z amerykańskich na metryczne.

OCaml znany pierwotnie jako Objective Caml to wielo-paradagmatowy język programowania oraz implementacja tego języka w postaci zestawu narzędzi i bibliotek.W językach obiektowych domieszka (ang. mixin) jest rodzajem klasy, która dostarcza określoną funkcjonalność innym klasom bez możliwości tworzenia jej obiektów. W przeciwieństwie do zwykłego dziedziczenia, domieszkowanie klasy nie jest formą specjalizacji, lecz zwykłym dostarczeniem odpowiedniej funkcjonalności. Klasa może pozyskać część lub całość funkcjonalności z jednej lub większej liczby domieszek.

Jak pisze Junade Ali w Mastering PHP Design Patterns:

„Programowanie obiektowe to więcej niż klasy i obiekty; to cały paradygmat programowania bazujący na obiektach (strukturach danych), które zawierają obszary danych (pola) oraz metody. Zrozumienie tego jest bardzo ważne; używanie klas do zorganizowania zbioru niezwiązanych ze sobą metod nie jest podejściem obiektowym.”

SOLID - mnemonik zaproponowany przez Roberta C. Martina, opisujący pięć podstawowych założeń programowania obiektowego: zasady jednej odpowiedzialności (Single responsibility), zasady otwarte-zamknięte (Open-close), zasady podstawienia Liskov (Liskov substitution principle), zasady separacji interfejsów (Interface segregation principle) oraz zasady odwrócenia zależności (Dependency inversion principle)Programowanie proceduralne to paradygmat programowania zalecający dzielenie kodu na procedury, czyli fragmenty wykonujące ściśle określone operacje.

Każdy obiekt jest instancją konkretnej klasy; na przykład obiekt, którego obszar nazwy to „Mary”, może być instancją klasy „Pracownicy”. Procedury w programowaniu obiektowym nazywane są metodami, a zmienne obszarami, członkami, atrybutami albo właściwościami. Sprowadza się to do następujących określeń:

Zmienne klasy – należą do całości klasy, jest tylko jedna kopia każdej

Instancje zmiennych lub atrybutów – dane, które należą do indywidualnego obiektu, każdy obiekt ma ich własną kopię

Zmienne składowe – odwołują się zarówno do klas oraz zmiennych instancji, które są zdefiniowane przez konkretne klasy

Metody w klasach – należą do całości klas i mają dostęp tylko do zmiennych klas oraz wprowadzanych w wywoływaniu procedur

Metody instancji – należą do indywidualnych obiektów, mają dostęp do zmiennych instancji dla specyficznych obiektów, dla których są wywoływane, wprowadzanych oraz zmiennych klas

Dostęp do obiektów wygląda podobnie jak do zmiennych z kompleksową wewnętrzną strukturą, w wielu językach wskaźniki działają dobrze, będąc naturalną referencją do pojedynczej instancji podanego obiektu w pamięci za pomocą kopca albo stosu. Zapewniają warstwę abstrakcji, która może być użyta do odseparowania wewnętrznego kodu od zewnętrznego. Zewnętrzny kod może użyć obiektu poprzez wywołanie specyficznej metody instancji z konkretnym zestawem wprowadzanych parametrów, czytanych jako zmienna instancji, lub pisanie do zmiennej instancji. Obiekty są wywoływane przez specjalne typy metod w klasie znanych jako konstruktory. Program może stworzyć wiele instancji tej samej klasy w czasie działania, które działają niezależnie od siebie. W ten łatwy sposób procedury mogą być użyte na różnych zestawach danych.

Podprogram (inaczej funkcja lub procedura) - termin związany z programowaniem proceduralnym. Podprogram to wydzielona część programu wykonująca jakieś operacje. Podprogramy stosuje się, aby uprościć program główny i zwiększyć czytelność kodu.C# (C Sharp, dosłownie "C-krzyżyk", "cis") – obiektowy język programowania zaprojektowany przez zespół pod kierunkiem Andersa Hejlsberga dla firmy Microsoft.

Programowanie obiektowe używające klas jest czasem nazywane programowaniem klasowym, podczas gdy prototypowe programowanie zwykle nie używa klas. W wyniku tego, znacząco różna, aczkolwiek analogiczna terminologia jest używana do definicji obiektu oraz instancji.

W niektórych językach klasy i obiekty mogą być zaspokojone używając innych konceptów jak Cechy i Domieszki (programowanie obiektowe).

Programowanie klasowe kontra prototypowe

W językach bazujących na klasach są one definiowane na początku, a obiekty tworzone są w oparciu o klasy. Jeżeli dwa obiekty „jabłko” oraz „pomarańcza” są utworzone w klasie „Owoce”, są w wyniku dziedziczenia owocami i możemy być pewni, że można się nimi posługiwać w ten sam sposób, dla przykładu programista może oczekiwać istnienie tych samych atrybutów takich jak „kolor”, „zawartość cukru” lub „czy jest dojrzały”. W językach prototypowych obiekty są pierwotnymi bytami. Żadne klasy nawet nie istnieją. Prototyp obiektu jest po prostu kolejnym obiektem, do którego podłączony jest inny. Każdy obiekt ma jeden „link prototypowy” (i tylko jeden). Nowe obiekty mogą być stworzone bazując na tych, które już istnieją i są wybrane jako ich prototyp. Możesz nazwać „jabłko” i „pomarańczę” dwoma różnymi obiektami, jeżeli istnieje obiekt „owoc”, a zarówno „jabłko”, jak i „pomarańcza” mają „owoc” za prototyp. Idea klasy „owoc” nie istnieje wyraźnie, ale klasa równoważna obiektu dzieli ten sam prototyp. Atrybuty i metody prototypów są delegowane do wszystkich obiektów równoważnych klas zdefiniowanych przez ich prototyp. Atrybuty i metody posiadane indywidualnie przez obiekt nie mogą być współdzielone z innymi obiektami o tej samej klasie równoważnej, dla przykładu atrybut „zawartość cukru” może być niespodziewanie nieobecny w „jabłku”. Tylko pojedyncze dziedziczenie może być zaimplementowane poprzez prototyp.

PHP – obiektowy język programowania zaprojektowany do generowania stron internetowych i budowania aplikacji webowych w czasie rzeczywistym.Asembler (z ang. assembler) – termin informatyczny związany z programowaniem i tworzeniem kodu maszynowego dla procesorów. W języku polskim oznacza on program tworzący kod maszynowy na podstawie kodu źródłowego (tzw. asemblacja) wykonanego w niskopoziomowym języku programowania bazującym na podstawowych operacjach procesora zwanym językiem asemblera, popularnie nazywanym również asemblerem. W tym artykule język programowania nazywany będzie językiem asemblera, a program tłumaczący – asemblerem.

Podstawowe założenia paradygmatu obiektowego

Istnieje pewna różnica zdań co do tego, jakie cechy języków programowania czynią je obiektowymi. Powszechnie uważa się, że najważniejsze są następujące cechy:

| edytuj kod]

Każdy obiekt w systemie służy jako model abstrakcyjnego „wykonawcy”, który może wykonywać pracę, opisywać i zmieniać swój stan oraz komunikować się z innymi obiektami w systemie bez ujawniania, w jaki sposób zaimplementowano dane cechy. Procesy, funkcje lub metody mogą być również abstrahowane, a kiedy tak się dzieje, konieczne są rozmaite techniki rozszerzania abstrakcji.

W językach obiektowych cecha (ang. trait) jest mechanizmem współdzielenia zachowania klas podobnym do domieszek, który pozwala ominąć część ograniczeń pojedynczego dziedziczenia. Cechy zostały opracowane w Software Composition Group na Uniwersytecie w Bernie.Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego (WMIM UW, MIMUW) – wydział Uniwersytetu Warszawskiego kształcący w trybie dziennym na kierunkach:

| edytuj kod]

Czyli ukrywanie implementacji, enkapsulacja. Zapewnia, że obiekt nie może zmieniać stanu wewnętrznego innych obiektów w nieoczekiwany sposób. Tylko własne metody obiektu są uprawnione do zmiany jego stanu. Każdy typ obiektu prezentuje innym obiektom swój interfejs, który określa dopuszczalne metody współpracy. Pewne języki osłabiają to założenie, dopuszczając pewien poziom bezpośredniego (kontrolowanego) dostępu do „wnętrzności” obiektu. Ograniczają w ten sposób poziom abstrakcji. Przykładowo w niektórych kompilatorach języka C++ istnieje możliwość tymczasowego wyłączenia mechanizmu enkapsulacji; otwiera to dostęp do wszystkich pól i metod prywatnych, ułatwiając programistom pracę nad pośrednimi etapami tworzenia kodu i znajdowaniem błędów.

Język D – wieloparadygmatowy język programowania umożliwiający programowanie obiektowe, imperatywne oraz metaprogramowanie. Został opracowany przez Waltera Brighta, twórcę pierwszego natywnego kompilatora C++, Zortech C++. D powstał jako obiektowy następca języka C, jednak w przeciwieństwie do C++ zachowuje ze swoim poprzednikiem jedynie binarną kompatybilność. D posiada wiele cech obecnych w C++, a jego składnia oraz możliwości są wzorowane na Javie, C# oraz Eiffel. Pierwsza stabilna wersja języka ukazała się 2 stycznia 2007 roku. 17 czerwca 2007 roku opublikowano po raz pierwszy eksperymentalną wersję 2.0.Ole-Johan Dahl (ur. 12 października 1931, zm. 29 czerwca 2002) - norweski informatyk ceniony za współtworzenie koncepcji obiektowych języków programowania i opracowania języka Simula, za co wraz z Kristen Nygaardem został uhonorowany nagrodą Turinga w 2001 roku.

| edytuj kod]

Referencje i kolekcje obiektów mogą dotyczyć obiektów różnego typu, a wywołanie metody dla referencji spowoduje zachowanie odpowiednie dla pełnego typu obiektu wywoływanego. Jeśli dzieje się to w czasie działania programu, to nazywa się to późnym wiązaniem lub wiązaniem dynamicznym. Niektóre języki udostępniają bardziej statyczne (w trakcie kompilacji) rozwiązania polimorfizmu – na przykład szablony i przeciążanie operatorów w C++.

Abstrakcją w programowaniu nazywamy pewnego rodzaju uproszczenie rozpatrywanego problemu, polegające na ograniczeniu zakresu cech manipulowanych obiektów wyłącznie do cech kluczowych dla algorytmu, a jednocześnie niezależnych od implementacji. W tym sensie abstrakcja jest odmianą formalizmu matematycznego. Cel stosowania abstrakcji jest dwojaki: ułatwienie rozwiązania problemu i zwiększenie jego ogólności.Atrybut – element składni języka programowania, który określa konkretną właściwość (znaczenie), nadaną wybranemu elementowi (obiektowi).

| edytuj kod]

Porządkuje i wspomaga polimorfizm i enkapsulację dzięki umożliwieniu definiowania i tworzenia specjalizowanych obiektów na podstawie bardziej ogólnych. Dla obiektów specjalizowanych nie trzeba redefiniować całej funkcjonalności, lecz tylko tę, której nie ma obiekt ogólniejszy. W typowym przypadku powstają grupy obiektów zwane klasami, oraz grupy klas zwane drzewami. Odzwierciedlają one wspólne cechy obiektów.

Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców. Polimorfizm (z gr. wielopostaciowość) - mechanizmy pozwalające programiście używać wartości, zmiennych i podprogramów na kilka różnych sposobów. Inaczej mówiąc jest to możliwość wyabstrahowania wyrażeń od konkretnych typów.

Podstrony: 1 [2] [3] [4]