Объект, класс, метод, свойства, события – это базовые понятия ООП.

Рассмотрим ситуацию из обыденной жизни. Например, Вам надо сообщить поздравить своего родственника, живущего в другом городе с днем рождения. Для это Вы идете на почту и посылаете телеграмму. Вы сообщаете оператору, что хотите переслать данный текст по некоторому адресу. И Вы можете быть уверены, что ваше поздравление попадет по нужному адресу.

Итак, для решения своей проблемы Вы нашли объект(почту) и передали ему сообщение, содержащее запрос. Обязанностью почты (или работников почты) будет удовлетворить Ваш запрос любым известным только им способом. Вас совершенно не интересует каким именно. Имеется некий метод - т.е. алгоритм, или последовательность операций, которые используют почтовые работники для выполнения запроса. Вам не надо знать какой конкретно метод используется.

Итак, действие в ООП инициируется посредством передачи сообщений объекту, ответственному за действия. Сообщение содержит запрос на осуществление действия и сопровождается дополнительной информацией (аргументами), необходимой для его выполнения.

К концепции ООП относится:

Полиморфизм– это взаимозаменяемость объектов с одинаковым интерфейсом. Кратко смысл полиморфизма можно выразить фразой: «Один интерфейс, множество методов».В зависимости от типа объекта одно и то же сообщение может соответствовать различным действиям – методам для достижения требуемого результата.

Пример полиморфизма: в ответ на призыв "К оружию! Защищайся!" гном схватит боевой топор, эльф приготовит лук и стрелы, а хоббит спрячется за дерево (у него нет метода, для выполнения требуемых действий). Объекты реагируют на одно и тоже сообщение строго специфичным для них образом.

Пример с почтой: Вы можете попросить своего товарища, летящего в город, где живут ваши родственники, поздравить их, и метод, который он изберет для решения этого запроса будет отличаться от того, который использовали на почте. Хотя родственники будут поздравлены. Если же Вы попросите коменданта общежития поздравить Ваших родственников, то у нее вероятно вообще не найдется метода для решения этой задачи, а если она и примет сообщение, то выдаст диагностическое сообщение об ошибке.

Наследование - возможность порождать один класс от другого с сохранением всех свойств и методов класса-предка (иногда его называют суперклассом) и добавляя, при необходимости, новые свойства и методы. Наследование призвано отобразить такое свойство реального мира, как иерархичность.

Пример наследования: на основании класса "Личность" создаются его подклассы "Хоббит", "Маг", "Эльф" и "Человек", каждый из которых обладает свойствами и поведением "Личности", но добавляет собственные свойства и меняет поведение.

Инкапсуляция— это принцип, согласно которому любой класс должен рассматриваться как чёрный ящик — пользователь класса должен видеть и использовать только интерфейс (от английского interface — внешнее лицо, т. е. список декларируемых свойств и методов) класса и не вникать в его внутреннюю реализацию. Этот принцип (теоретически) позволяет минимизировать число связей между классами и, соответственно, упростить независимую реализацию и модификацию классов. Свойство объекта скрывать некоторые свои свойства и методы. Смысл инкапсуляции состоит в том, что внешний пользователь не знает детали реализации объекта, работая с ним путём предоставленного объектом интерфейса.

4. Особенности и применение разных классов языков программирования

В пятидесятые годы двадцатого века с появлением компьютеров на электронных лампах началось бурное развитие языков программирования. Компьютеры, стоившие в то время значительно дороже, чем разработка любой программы, требовали высокоэффективного кода. Такой код разрабатывался вручную на языке Ассемблер.

Неструктурные языки (широко использовались 40-е годы)

Преимущества

· Оптимизация программы под аппаратную архитектуру.

· Как следствие, обеспечение высокой эффективности вычислений.

Недостатки

· Для каждого типа вычислительной машины должен был быть написан свой вариант исходного кода.

Применение

· Быстрые численные расчеты

· Создание драйверов устройств

Примеры языков: Ассемблеры.

В середине 50-х годов под руководством Джона Бэкуса для фирмы IBM был разработан алгоритмический язык программирования FORTRAN. Несмотря на то, что уже существовали разработки языков, выполняющие преобразование арифметических выражений в машинный код, создание языка FORTRAN (FORmula TRANslator), предоставляющего возможность записи алгоритма вычислений с использованием условных операторов и операторов ввода/вывода, стало точкой отсчета эры алгоритмических языков программирования.

К языку FORTRAN предъявлялись требования cоздания высокоэффективного кода. Поэтому многие конструкции языка первоначально разрабатывались с учетом архитектуры IBM 407. Успех разработки этого языка привел к тому, что производители других вычислительных систем стали создавать свои версии трансляторов. С целью некоторой возможной на тот момент унификации языка язык FORTRAN IV, разработанный в 1966 году, стал первым стандартом, именуемым FORTRAN 66.

Как альтернатива языку FORTRAN, первоначально ориентированному на архитектуру IBM, под руководством Питера Наура в конце 50-х годов был разработан язык ALGOL (ALGOrithmic Language). Основной целью, преследуемой разработчиками этого языка, была независимость от конкретной архитектуры вычислительной системы. Кроме того, создатели языка ALGOL стремились разработать язык, удобный для описания алгоритмов и применяющий систему обозначений, близкую к той, что принята в математике.

Языки FORTRAN и ALGOL были первыми языками, ориентированными на программирование вычислений.

Из ранних языков программирования Algol больше других повлиял на создание языков. Разработанный международной группой первоначально для общих и научных приложений, он никогда не достигал такой популярности, как юйгап, поскольку не имел той поддержки, которую Fortran получил от боль-шнства производителей компьютеров. Описание первой версии языка Algol мыло опубликовано в 1958 г.; пересмотренная версия, Algol 60, широко использовалась в компьютерных научных исследованиях и была реализована на многих машинах, особенно в Европе. Третья версия языка, Algol 68, пользовалась влиянием среди теоретиков по языкам, хотя никогда широко не применялась.

От языка Algol произошли два важных языка: Jovial, который использовался Военно-воздушными силами США для систем реального времени, и Simula, один из первых языков моделирования. Но, возможно, наиболее известным его потомком является Pascal, разработанный в конце 1960-х Никлаусом Виртом. Целью разработки было создание языка, который можно было бы использовать для демонстрации идей объявления типов и контроля их соответствия. Эти концепции относятся к наиболее важным, когда-либо предлагавшимся в проектировании языков.

Как язык практического программирования Pascal имеет одно большое преимущество и один большой недостаток. Первоначальный компилятор языка Pascal был написан на самом языке Pascal и, таким образом, мог быть легко перенесен на любой компьютер. Язык распространялся быстро, особенно на создаваемых в то время мини- и микроЭВМ. К сожалению, как язык, Pascal слишком мал. Стандартный Pascal вообще не имеет никаких средств для деления программы на модули, хранящиеся в отдельных файлах, и поэтому не может использоваться для программ объемом больше нескольких тысяч строк. Компиляторы Pascal, используемые на практике, поддерживают декомпозицию на модули, но никаких стандартных методов для этого не существует, так что большие программы непереносимы. Вирт сразу понял, что модули являются необходимой частью любого практического языка, и разработал язык Modula. Modula (теперь в версии 3, поддерживающей объектно-ориентированное программирование) — популярная альтернатива нестандартным диалектам языка Pascal.

Язык С был разработан в начале 1970-х Деннисом Ричи, сотрудником Bell laboratories, как язык реализации операционной системы UNIX. Операционные системы традиционно писали на ассемблере, поскольку языки высокого уровня считались неэффективными. Язык С абстрагируется от деталей программирования, присущих ассемблерам, предлагая структурированные управ­ляющие операторы и структуры данных (массивы и записи) и сохраняя при этом всю гибкость ассемблерного низкоуровневого программирования (указа­тели и операции на уровне битов).

Так как система UNIX была легко доступна для университетов и написана на переносимом языке, а не на языке ассемблера, то она быстро стала популярна в академических и исследовательских учреждениях. Когда новые компьютеры и прикладные программы выходили из этих учреждений на коммерческий рынок, вместе с ними распространялись UNIX и С.

Язык С проектировался так, чтобы быть близким к языку ассемблера, и это обеспечивает ему чрезвычайную гибкость; но проблема состоит в том, что эта гибкость обусловливает чрезвычайную легкость создания программ со скрытыми ошибками, поскольку ненадежные конструкции не проверяются компилятором, как это делается на языке Pascal. Язык С — тонкий инстру­мент в руках профессионала и удобен для небольших программ, но при разра­ботке на нем больших программных систем группами разработчиков разной квалификации могут возникнуть серьезные проблемы.

В середине 70-х годов по инициативе Министерства обороны США началась работа по созданию языка высокого уровня, получившего название Ada – в честь Ады Лавлейс, программистки и дочери лорда Байрона. Создание языка началось с определения требований и выработки спецификаций. Над проектом работали четыре независимые группы, но все они использовали как основу язык Pascal. В начале 80-х годов был разработан первый промышленный компилятор языка Ada.

Директивные (структурные) языки (появились в 50-е годы)

Преимущества

· Повторное использование ранее написанных блоков кода.

· Высокая степень независимости программы от типа вычислительной машины.

· Повышение эффективности труда разработчиков, в том числе и за счет абстрагирования от конкретных деталей аппаратного обеспечения.

Недостатки

· Некоторая потеря в скорости вычислений.

Применение

· Создание операционных систем и системных программ.

· Разработка небольших пользовательских приложений.

· Научные расчеты.

Примеры языков: FORTRAN, C, Pascal.

Декларативные (функциональные и логические) языки (зародились в 60-е годы)

Особенность

· Программный код на декларативном языке программирования представляет собой описание действий, которые можно осуществлять, а не последовательный набор команд.

Преимущества

· Легче формализуется математическими средствами.

· Как следствие, программы проще тестировать, т.е. проверять на наличие ошибок.

· Высокая степень абстракции.

Недостатки

· Снижение скорости работы программы.

Применение

· Доказательство теорем.

· Возможность обработки разнородных данных.

Наряду с алгоритмическими языками параллельно развивались и языки, предназначаемые для обработки деловой информации, а также языки искусственного интеллекта. К первым относится язык COBOL (COmmon Business Oriented Language), а ко вторым – языки LISP (LISt Processing) и Prolog. Язык LISP, разработанный в 60-х годах под руководством Дж. Маккарти, был первым функциональным языком обработки списков, который нашел широкое применение в теории игр.

A) Функциональные языки

Особенность

· Программу на функциональном языке можно представить как функцию с одним или несколькими аргументами.

Преимущества

· Автоматическое динамическое распределение памяти компьютера для хранения данных.

· Программист получает возможность абстрагироваться от представления данных и других рутинных операциях и сосредоточиться на предметной области.

Недостатки

· Нелинейная структура программы, следовательно, такое программирование сложно для понимания.

· Относительно невысокая эффективность вычислений.

Применение

· Обработка рекурсивных структур данных.

· Обработка символьной информации.

Примеры языков: Haskell.

B) Логические языки

Особенность

· Программа представляет собой совокупность правил или логических высказываний.

· В программе могут быть логические причинно-следственные связи.

Преимущества

· Возможность откатов, т.е. возвращения к предыдущей подцели при отрицательном результате одного из вариантов в процессе поиска решения. Это избавляет от необходимости поиска решения путем полного перебора вариантов и увеличивает эффективность реализации.

Недостатки

· Узкий класс решаемых задач.

Применение

· Эмуляция искусственного интеллекта.

· Разработка экспертных систем.

Примеры языков: Prolog.

В конце 60-х годов под руководством Найарда и Дала был разработан язык Simula-67, использующий концепцию пользовательских типов данных. Фактически это первый язык, применяющий понятие классов.

Универсальный язык программирования С был разработан в середине 70-х годов Денисом Ритчи и Кеном Томпсоном. Этот язык стал популярным языком системного программирования и в свое время использовался для написания ядра операционной системы UNIX. Стандарт языка С начал разрабатываться рабочей группой института стандартов ANSI в 1982 году. Международный стандарт языка С принят в 1990 году. Язык С лег в основу разработки языков программирования C++ и Java.

С появлением персональных компьютеров языки стали составными частями интегрированных сред разработки. Появились языки, применяемые в различных офисных программах, например VBA (Visual Basic for Application).

В 90-х годах с распространением сети Интернет расширяется возможность распределенной обработки данных, что отражается и на развитии языков программирования. Появляются языки, ориентированные на создание серверных приложений, такие как Java, Perl и PHP, языки описания документов – HTML и XML. Традиционные языки программирования С++ и Pascal также претерпевают изменения: под языком программирования начинает пониматься не только функциональность самого языка, а также библиотеки классов, предоставляемые средой программирования. Акцент со спецификации самих языков программирования переносится на стандартизацию механизмов взаимодействия распределенных приложений. Появляются новые технологии – COM и CORBA, специфицирующие взаимодействие распределенных объектов.

Объектно-ориентированные языки

Особенности

· Программа представляет собой описание объектов, их свойств (или атрибутов), классов и отношений между ними, способов взаимодействия.

Преимущества

· Смысловая близость к предметной области любой структуры и назначения. Механизм наследования свойств и методов позволяет строить производные понятия на основе базовых, создавая тем самым модели предметной области.

· Использование ранее созданных библиотек классов позволяет сэкономить время при разработке новых программных продуктов.

· Полиморфизм, заложенный в ООП, обеспечивает гибкость и универсальность программного обеспечения.

· Удобство разработки ПО группой лиц.

Недостатки

· Сложность полной формализации реального мира создает в дальнейшем трудности тестирования созданного ПО.

Применение

· Разработка больших пользовательских приложений.

Примеры языков (большинство современных языков программирования поддерживают концепцию объектно-ориентированного программирования): C++, Python.

Языки сценариев

Особенности

· Программа представляет собой совокупность возможных сценариев обработки данных. Выбор конкретного сценария зависит от наступления того или иного события.

Преимущества

· Основные достоинства данного класса языков программирования унаследованы от объектно-ориентированных языков.

· Легкость использования с инструментальными средствами автоматизированного проектирования и быстрого создания ПО.

Недостатки

· Сложность тестирования.

· Большое количество вариантов, которые требуется предусмотреть.

· Большая вероятность побочных эффектов.

Применение

· Интернет технологии

Примеры языков: JavaScript, Python, PHP.

Краткая характеристика некоторых языков программирования

Pascal

Язык программирования Pascal был разработан Никлаусом Виртом в 1968-1970 гг. и назван так в честь ученого Блеза Паскаля, жившего в XVII веке и оставившего заметный след в науке.