Лекция

Объектно-ориентированное программирование

Теоретические основы ООП

В основе любого языка лежит некоторая идея, оказывающая существенное влияние на стиль программ. Исторически первой была идея процедурного программирования.

Процедурное программирование

Подпрограммы – совокупность операторов, к которым можно обращаться несколько раз. (Пример, одного из первых языков – фортран)

Структурное программирование (стиль программирования) – совокупность рекомендуемых технологических приемов.

Контроль на этапе разработки, Метод пошаговой детализации с использованием 3 базовых структур (следование, альтернатива, повторение)

Следующий этап - повышение роли организации данных (Паскаль).

Логическим следствием развития этого этапа стал модульный подход к разработки программ

Модульное программирование предполагает выделение групп подпрограмм, использующие одни и те же глобальные данные (типы данных).

Например, System

В виде модулей реализованы также библиотеки классов и компонент (VCL – Visual library Component), которая была разработана для Делфи и используется в С++ Builder

Windows , Messages, Dialogs, Forms

SysUtils – содержит библиотеку классов стандартных исключений;

Graphics – содержит библиотеку графических компонент.

::= Unit ;

Interface

Implementation

[ Initialization

]

[ Finalization

]

End.

Объектное программирование

Технология создания сложного ПО, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов (классов).

Идея заключается в стремлении связать данные с обрабатываемыми эти данные процедурами и функциями в единое целое – класс.

Фактически его можно рассматривать как модульное программирование нового уровня.

Библиотека классов Делфи и С++ - это фактически набор «кирпичиков» для построения программ.

Класс – это структурный тип данных, который включает описание полей, методов (процедур и функций, работающих с этими полями).

Класс ОКНО:

Поля X1,Y1,X2,Y2,Color

Метод Инициализировать(ax1,ay1,ax2,ay2,acolor)

Метод Изобразить

Конец описания

И в Делфи и в С++ задание класса:

Class

{ private: <внутренние (недоступные) компоненты класса>;

protected: <защищенные компоненты класса >;

public: <общие компоненты класса >;

};

Type TPoint = class {класс точка на плоскости}

X,Y: Integer;

Visible:Boolean;

Color:word;

Procedure Init(InitX, InitY, Col:integer);

Procedure Show; ; {нарисовать}

Procedure MoveTo(StepX, StepY: integer); {переместить}

Function IsVisible:boolean; {сделать видимой}

End;

var X1,X2:Tpoint;

class point

{ int x,y,color; //координаты

public:

int getx(){return} //метод получения координаты

void setpoint(int ncv) //метод задания координаты и цвета

}

Point X1,X2; {объекты}

Переменные типа класс называются объектами.

Операции над объектами:

• Создание, уничтожение;

• Модификация (обращение к объекту для изменения его состояния);

• Селекция ( ответ объекта о его состоянии);

• Итерация (доступ к содержанию объекта по частям, например, массив).

В практике использования объектов, они используются только для разработки сложного ПО и с использованием динамических объектов.

Переменная называется статической, если место для нее выделяется в момент компиляции программы. Динамической – если в момент выполнения программы.

В Делфи все объекты динамические.

Средства разработки классов:

Механизмы инкапсуляции, наследования и полиморфизма.

Инкапсуляция - это объединение сущностей, из которых состоит класс, в единое целое.

Наследование – любой класс может быть порожден от другого класса. Для этого при его объявлении указывается имя родителя.

Структура описания класса-потомка:

Type = class (<имя класса родителя >)

<Новые методы класса потомка>

Type Tcircle = class (Tpoint) {класс окружность}

Radius:integer;

Procedure Show;

End;

Определение производного класса выполняется следующим образом:

Class :

{ }

вид : private (закрытый),

protected (защищенный), public (общедоступный)

Class A

{ private: int nz1a;

protected: int nz2a;

public :

int nza;

void print(void)

{…..}

}

class B: private A <все компоненты А не доступны в В>

{private: int nz1b;

…….

}

class C: protected A <защищенное поле и общедоступное поле А доступны в В, но со свойством protected >

{….}

Порожденный класс автоматически наследует поля, методы родителей и может добавлять их новыми. Это средство позволяет использовать имеющиеся классы и создавать новые.

Все классы Делфи и библиотеки VCL (С++ Builder используется библиотека объектов VCL (Visual Component Library) ) порождены от единственного родителя - класса Tobject. Этот класс не имеет полей, но имеет методы общего назначения, обеспечивающие весь жизненный цикл объектов – от создания до уничтожения. В Делфи запрещено множественное наследование – каждый класс имеет только одного родителя. Наследование обеспечивает создание дерева родственных объектов. В С++ Builder классы конструируются по правилам Делфи, но используя синтаксис С++

Полиморфизм - средство, позволяющие называть разные алгоритмические действия одним именем.

Type Tcircle = class (Tpoint)

Radius:integer;

Procedure Init(InitX, InitY, R:integer);

Procedure Show; {нарисовать}

Procedure MoveTo(StepX, StepY: integer); {переместить}

Function IsVisible:boolean; {сделать видимой}

End;

Для реализации полиморфизма в Делфи используются механизмы виртуальных и динамических методов.

Для описания виртуального метода используется слово virtual

Динамического – dynamic

Procedure Show; virtual; {нарисовать}

Встретив эти объявления, компилятор создает таблицы виртуальных и динамических методов и помещает в них адреса точек входа в эти процедуры. Они используются при обращении к этим методам на этапе прогона программы.

Отличие этих методов в том, что таблица динамических методов содержит адреса динамических методов только этого класса, а таблица виртуальных методов содержит информацию о виртуальных методах этого класса и всех его родителей.

В состав любого класса входят 2 специальных метода – конструктор и деструктор.

Конструктор порождает объект и выполняется первым. Конструктор распределяет объекты в динамической памяти.

Деструктор удаляет объекты из кучи.

Описания их с помощью зарезервированных слов – Constructor , Destructor .

У класса Tobject - эти методы называются Create и Destroy, так они называются и в большинстве потомках.

Type TPoint = class

X,Y: Integer;

Visible:Boolean:

Color:word;

Constructor Create (InitX, InitY, Col:integer);

Destructor Destroy;

Procedure Show; virtual {нарисовать}

Procedure MoveTo(StepX, StepY: integer); {переместить}

Function IsVisible:boolean; {сделать видимой}

End

Class A

{ int a1;

public:

virtual void Show(void)

…

}

Классы определяются в модулях. При объявлении класса в интерфейсной секций определяются области видимости элементов класса.

Например,

Private [praivit]– закрытые – доступны только для методов этого класса;

Protected [protekted]– защищенные -доступны для методов этого класса и его потомкам

Public –доступные - нет ограничений на область видимости

Пример. Код программы при создании Приложения

В Делфи

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics,

Controls, Forms, Dialogs;

type

TForm1 = class(TForm)

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

end.

Код проекта

program Project1;

uses

Forms,

Unit1 in 'Unit1.pas' {Form1};

{$R *.res}

begin

Application.Initialize;

Application.CreateForm(TForm1, Form1);

Application.Run;

End. .

Этапы разработки ПО с использованием ООП.

1. Анализ предметной области. На этом этапе выполняется объектная декомпозиция разрабатываемой системы. По результатам анализа разрабатывается структурная схема программного продукта, на которой показываются основные объекты и сообщения, передаваемые между ними.

2. Проектирование:

• логическое проектирование, при котором принимаемые решения практически не зависят от условий эксплуатации (операционной системы и используемого оборудования); Результатом является иерархия или диаграмма классов, отражающие взаимосвязь классов, и описание классов.

• Физическое проектирование включает объединение описаний классов в модули, выбор схемы их подключения (статическая или динамическая компоновка), определение способов взаимодействия с оборудованием, с операционной системой и/или другим программным обеспечением (например, базами данных, сетевыми программами), обеспечение синхронизации процессов для систем параллельной обработки и т.д.

1. Эволюция системы – это процесс поэтапного подключения классов к проекту. Создание основной программы и тестирование.

2. Модификация – процесс добавления новых функциональных возможностей или изменение существующих свойств системы.

Технология разработки Windows приложения

Delphi и Visual C++ - это объединение идеи событийного управления, ООП и визуального программирования.

1. В Delphi и С++ Builder используется библиотека объектов VCL (Visual Component Library) - библиотека визуальных компонент.

Практически эти среды отличаются языком разработки:

Delphi использует Object Pascal, С++ Builder – C++

Любое приложение состоит из минимум 3 объектов: объекта - приложения, объекта - формы (окна) и объекта экрана.

Все окна приложения строятся на базе класса формы TForm.

B VCL форма - это окно.

Объект приложения строится на базе класса TApplication.

1. Delphi и С++ Builder - пример RAD системы ( Rapid Application Development) - Среда быстрой разработки приложений в основе которой лежит технология визуального проектирования и событийного программирования. Проектировщик создает проект окна и переносит на него мышью нужные элементы с панели компонент. Затем определяет свойства компонент и пишет обработчики событий.

1. Основные принципы событийного программирования.

Событийным называется программирование, при котором программа представляет собой набор обработчиков некоторых событий. В качестве событий при этом могут интерпретироваться как нажатие какой-либо “кнопки” в окне программы, так и некоторые ситуации в самой программе (например, вызов формы). Таким образом, основной цикл работы программы представляет собой ожидание какого-либо события, вызов соответствующего обработчика для обработки этого события, после чего вновь следует ожидание события, и цикл повторяется.

Примеры событий:

OnClick – щелчек мыши

OnDblClick двойной щелчек мыши