Bogdan Kreczmer ZPCiR IIAiR PWr pokój 307 budynek C3 bogdan.kreczmer@pwr.wroc.pl Copyright c 2005 2008 Bogdan Kreczmer Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu na temat programowania obiektowego. Jest on udostępniony pod warunkiem wykorzystania wyłacznie do własnych prywatnych potrzeb i może on być kopiowany wyłacznie w całości, razem z niniejsza strona tytułowa.
Ważniejsze style programowania 1 Programowanie proceduralne Nacisk kładzie się na przetwarzanie, tzn. zbudowania algorytmu potrzebnego do wykonania wymaganych obliczeń. Programowanie modularne Uwypukla powiazanie danych z procedurami oraz ukrywa dane, które wykorzystywane sa tylko w pewnych blokach obliczeniowych reprezentowanych przez moduły. Programowanie z abstrakcja danych Zakłada możliwość definiowania typów, które maja te same własności jak typy wbudowane. Programowanie obiektowe Tworzenie struktur pochodnych poprzez dziedziczenie z możliwościa modyfikacji dzięki polimorfizmowi. Hermetyzacja wybranych struktur. Programowanie uogólnione Umożliwia tworzenie parametryzowanych struktur i funkcji/procedur, dla których parametrami jest typ danych.
Programowanie z wykorzystaniem podprogramów 2 Styl charakterystyczny dla przypadku wykorzystywania asemblera oraz wczesnej wersji Basic a.
Programowanie z wykorzystaniem podprogramów 3 Wielość wzajemnych powiazań prowadzi do tworzenia się nieczytelnych konstrukcji programów.
Programowanie z wykorzystaniem podprogramów 4 Zmienne lokalne poprawiaja wykorzystanie pamięci oraz czytelność programu.
Programowanie proceduralne 5 Paradygmat programowania proceduralnego: Zdecyduj jakie chcesz mieć procedury; stosuj najlepsze algorytmy jakie możesz znaleźć. Przykład języków programowania wspierajacych ten paradygmat: Pascal, C, Java, C++, Python, Perl itd.
Programowanie proceduralne 6 Podstawowe wady czystego programowania proceduralnego. Brak możliwości wyróżnienia powiazań między strukturami danych, a procedurami operujacymi na nich. Konieczność stosowania różnych nazw procedur nawet w przypadku, gdy wykonuja te same operacje, a jedyna różnica jest typ danych, na których wykonywana jest ta operacja. Umieszczanie wszystkich elementów w jednakowym obszarze zasięgu ważności definicji uniemożliwia hermetyzację wybranych partii programy i łatwego rozdzielenia całego zadania na poszczególne podzadania.
Programowanie modularne 7 Zbiór powiazanych ze soba procedur, struktur danych oraz zmiennych nazywamy modułem. W tym sensie moduł realizuje centralizację struktur danych oraz procedur i funkcji obsługujacych wspomniane struktury danych.
Programowanie modularne 8 Ten typ programowania pozwala ukryć pomocnicze funkcje i struktury danych. Możliwe jest dość precyzyjne określenie co jest udostępniane na zewnatrz i z czego dany moduł korzysta. Pozwala to ukryć ewentualne późniejsze modyfikacje struktur wewnętrznych.
Programowanie modularne 9 Paradygmat programowania modularnego: Zdecyduj jakie chcesz mieć moduły; podziel program w taki sposób, aby ukryć dane w modułach. Przykład języków programowania wspierajacych ten paradygmat: Modula 2, Ada, C, Java, C++
10 Programowanie modularne (najważniejsze cechy) Ukrywanie funkcji, struktur danych oraz zmiennych majacych znacznie lokalne w danym module Możliwość całkowitego ukrycia udostępnianych struktur danych. Na zewnatrz modułu widoczne sa jedynie ich cechy i własności. Odwoływanie się do konkretnego egzemplarza tworzonej struktury danych realizowane jest poprzez deskryptory. Wada tej techniki jest brak możliwości kontroli zgodności typów na etapie kompilacji. Możliwość odizolowania się od nazw funkcji i zmiennych modułu używanych w innych modułach. Możliwość precyzyjnego określenia co z danego modułu jest widoczne i udostępniane na zewnatrz, a co nie. Mechanizm ten pozwala również określić co dany moduł importuje z innych modułów. Łatwiejsza organizacja pracy zespołowej.
Programowanie modularne 11 Programowanie modularne umożliwia centralizację wszystkich danych jednego typu pod kontrola jednego modułu będacego zarzadc a danego typu. Daje to jednak wciaż znaczaco gorsze wsparcie niż dla typów wbudowanych. Wady czystego programowania modularnego: brak możliwości stosowania operatorów, w przypadku stosowania deskryptorów brak możliwości ścisłej kontroli typów na poziomie kompilacji, brak możliwości określenia dopuszczalności domyślnych konwersji oraz ich zdefiniowania.
Abstrakcja typów danych 12 Podejście oparte na abstrakcji danych pozwala traktować na równi typy wbudowane i typy definiowane przez programistę. Pozwala również bezpośrednio odwoływać się do struktur danych i dokonywanych na nich operacji.
Abstrakcja typów danych 13 Paradygmat programowania z zastosowaniem abstrakcji danych: Zdecyduj jakie chcesz mieć typy; dla każdego typu dostarcz pełny zbiór operacji. Przykład języków programowania wspierajacych ten paradygmat: Ada, Clu, C++
Abstrakcja typów danych 14 Programowanie z wykorzystaniem abstrakcji danych pozwala na tworzenie struktur, które moga być dobrze izolowane od reszty programu. Zawieraja one zarówno odpowiednie pola danych, jak też zdefiniowane metody i operacje dokonywane na nich.
Abstrakcja typów danych 14 Programowanie z wykorzystaniem abstrakcji danych pozwala na tworzenie struktur, które moga być dobrze izolowane od reszty programu. Zawieraja one zarówno odpowiednie pola danych, jak też zdefiniowane metody i operacje dokonywane na nich. Podstawowa wada jest brak elastyczności.
Abstrakcja typów danych 14 Programowanie z wykorzystaniem abstrakcji danych pozwala na tworzenie struktur, które moga być dobrze izolowane od reszty programu. Zawieraja one zarówno odpowiednie pola danych, jak też zdefiniowane metody i operacje dokonywane na nich. Podstawowa wada jest brak elastyczności. Przykład: Konstruujac typy MacierzWJ (transformacje wektorów wyrażonych we współrzędnych jednorodnych) oraz Macierz4x4 należy zdefiniować oddzielne struktury danych wraz z metodami i operacjami, choć MacierzWJ jest jedynie uszczegółowieniem typu Macierz4x4.
Programowanie obiektowe 15 Podejście oparte na podejściu obiektowym umożliwia budowanie nowych typów danych na bazie wcześniej zdefiniowanych struktur.
Programowanie obiektowe 16 Paradygmat programowania obiektowego: Zdecyduj jakie chcesz mieć klasy; dla każdej klasy dostarcz pełny zbiór operacji; korzystajac z mechanizmu dziedziczenia, jawnie wskaż to, co jest wspólne. Przykład języków programowania wspierajacych ten paradygmat: C++, Java, Python
Programowanie obiektowe 17 Podstawowe cechy programowania obiektowego: dziedziczenie możliwość tworzenia nowych struktur danych z wykorzystaniem struktur wcześniej zdefiniowanych wraz ze wszystkimi ich atrybutami i metodami.
Programowanie obiektowe 17 Podstawowe cechy programowania obiektowego: dziedziczenie możliwość tworzenia nowych struktur danych z wykorzystaniem struktur wcześniej zdefiniowanych wraz ze wszystkimi ich atrybutami i metodami. hermetyzacja możliwość ograniczanie dostępu do wybranych struktur danych. Pozwala to definiować ściśle określony interfejs dostępu do tych struktur.
Programowanie obiektowe 17 Podstawowe cechy programowania obiektowego: dziedziczenie możliwość tworzenia nowych struktur danych z wykorzystaniem struktur wcześniej zdefiniowanych wraz ze wszystkimi ich atrybutami i metodami. hermetyzacja możliwość ograniczanie dostępu do wybranych struktur danych. Pozwala to definiować ściśle określony interfejs dostępu do tych struktur. polimorfizm możliwość modyfikacji metod (określanych mianem metod wirtualnych) w strukturach bazowych poprzez ich redefiniowanie w strukturach pochodnych.
Programowanie obiektowe 18 Czy programowanie obiektowe może mieć jakieś wady?
Programowanie obiektowe 18 Czy programowanie obiektowe może mieć jakieś wady? Ależ tak! Jest wciaż mało elastyczne!!!! :-0
Programowanie obiektowe 18 Czy programowanie obiektowe może mieć jakieś wady? Ależ tak! Jest wciaż mało elastyczne!!!! :-0 We wcześniejszym przykładzie typy Macierz4x4 i MacierzWJ zostały zdefiniowane dla typu float. Aby zdefiniować je dla typu double należy wszystko na nowo przepisać. :-(
Programowanie obiektowe 18 Czy programowanie obiektowe może mieć jakieś wady? Ależ tak! Jest wciaż mało elastyczne!!!! :-0 We wcześniejszym przykładzie typy Macierz4x4 i MacierzWJ zostały zdefiniowane dla typu float. Aby zdefiniować je dla typu double należy wszystko na nowo przepisać. :-( Czy nie można byłoby stworzyć ogólnych mechanizmów nie tylko definiowania struktur, ale również pisania funkcji, np. funkcji umożliwiajacych sortowanie dowolnych struktur bez konieczności dokonywania rzutowania lub konwersji typów?
Programowanie uogólnione 19 Przykład z biblioteki C realizacji uogólnionych algorytmów dla tworzenia, manipulowania i przeszukiwania struktury drzewa binarnego. #include <search.h> void *tsearch(const void *key, void **rootp, int(*compar)(const void *, const void *)); void *tfind(const void *key, const void **rootp, int(*compar)(const void *, const void *)); void *tdelete(const void *key, void **rootp, int(*compar)(const void *, const void *)); void twalk(const void *root, void(*action)(const void *nodep, const VISIT which, const int depth));
Programowanie uogólnione 20 Programowanie uogólnione pozwala tworzyć uniwersalne struktury, w których nie ma (lub sa one zminimalizowane) ograniczeń na typ pól. Daje możliwość skoncentrowania się na ogólnych mechanizmach manipulowania strukturami danych. Można stworzyć np. wzorzec listy.
21 Programowanie uogólnione Konkretyzacja typu następuje w momencie odwołania się do wzorca wraz ze wszystkimi parametrami. Sa one nazwami typów składowych. Odwołanie następuje wraz z deklaracja obiektu danej klasy. Nazwę typu można czynić bardziej wygodna używajac typedef.
Programowanie uogólnione 22 Paradygmat programowania uogólnionego: Zdecyduj jakie chcesz mieć algorytmy; parametryzuj je w taki sposób, by działały dla różnych typów i struktur.
Programowanie uogólnione 22 Paradygmat programowania uogólnionego: Zdecyduj jakie chcesz mieć algorytmy; parametryzuj je w taki sposób, by działały dla różnych typów i struktur. Przykład języków programowania wspierajacych ten paradygmat: C++ Programowanie uogólnione jest podstawowa technika programowania użyta przy tworzeniu standardowej biblioteki szablonów (STL), która jest jednym z podstawowych składników ANSI/ISO C++.