Mi az objektumorientált programozás (OOP)? Definíció és példák

Az objektumorientált programozás (OOP) a számítógépes programok írásának olyan megközelítése, amely az "objektumok" fogalmát használja az adatok és módszerek (függvények) szervezésére és reprezentálására. Míg a klasszikus, procedurális programozás utasítások sorozatára épül, az OOP-ben a programokat egymással kommunikáló objektumokként szemléljük: az objektumok tárolják a hozzájuk tartozó adatokat és azon műveleteket, amelyekkel az adatokat módosítani vagy lekérdezni lehet. Ez a felépítés áttekinthetőbb kódot, könnyebb karbantarthatóságot és nagyobb újrafelhasználhatóságot tesz lehetővé, különösen nagyobb projektek esetén, ahol a kódot modulárisan szeretnénk szervezni.

Alapfogalmak: osztályok, objektumok, példányosítás

Az OOP néhány alapvető fogalma:

Osztály (class): egy sablon vagy terv, amely meghatározza, hogy az adott típusú objektum milyen adatokat (mezők, attribútumok) és milyen műveleteket (metódusok) tartalmaz.
Objektum (instance): az osztályból létrehozott konkrét példány, amely rendelkezik saját állapottal (adatokkal).
Példányosítás: az osztály alapján történő objektum létrehozása.

Az OOP négy alapelve

Encapsulation (elkapszulázás): az adatok és a hozzájuk tartozó műveletek egy egységbe szervezése, valamint a belső állapot elrejtése a külvilág elől (pl. privát mezők), csak jól definiált interfészeken keresztül engedve a hozzáférést.
Abstraction (absztrakció): a lényegtelen részletek elrejtése, és az objektumok viselkedésének magasabb szintű leírása.
Inheritance (öröklés): egy osztály (alaposztály) tulajdonságainak és viselkedésének átadása egy másik osztálynak (alárendelt/leszármazott osztály), lehetővé téve a kód újrafelhasználását és a hierarchikus szerkezet kialakítását.
Polymorphism (polimorfizmus): ugyanazon üzenet (metódushívás) különböző típusú objektumok esetén eltérő módon viselkedhet, gyakran felüldefiniálás (override) vagy interfészek segítségével.

Előnyök és hátrányok

Előnyök: moduláris, könnyen karbantartható kód; jobb újrafelhasználhatóság; természetes modellezés valós világbeli fogalmakra; jól skálázható nagy rendszerekhez.
Hátrányok: néha túlzott absztrakciót vagy bonyolult öröklési hierarchiát eredményezhet; nem mindig a legegyszerűbb megoldás kis, egyszerű programokhoz; a rossz tervezés nehezen követhető kódhoz vezethet.

Példák és gyakorlat

A legtöbb programozási nyelv a számítógépes programok írásának különböző módjainak keverékét kínálja. A Python például lehetővé teszi, hogy a számítógépes programokat objektumorientált és procedurális programozással is meg lehessen írni. Számos olyan programozási nyelv van, amely lehetővé teszi, hogy számítógépes programokat írjunk OOP-ban, Néhány ilyen programozási nyelv például: C++, Java, Ruby, Perl, Emarald, Sapphire, PHP, Python stb.

Rövid, szemléltető példa Pythonban:

class Szemely:     def __init__(self, nev, eletkor):         self.nev = nev         self.eletkor = eletkor      def bemutatkozik(self):         return f"Sziasztok, {self.nev} vagyok, {self.eletkor} éves."  # példányosítás p = Szemely("Anna", 30) print(p.bemutatkozik())  # Sziasztok, Anna vagyok, 30 éves.

Ugyanez koncepció Java-szerűen (röviden):

public class Szemely {     private String nev;     private int eletkor;      public Szemely(String nev, int eletkor) {         this.nev = nev;         this.eletkor = eletkor;     }      public String bemutatkozik() {         return "Sziasztok, " + nev + " vagyok, " + eletkor + " éves.";     } }

Mikor érdemes OOP-t használni?

Amikor a rendszer több, egymással kapcsolódó entitásból áll, amelyeknek saját állapotuk és viselkedésük van.
Ha fontos a kód újrafelhasználhatósága és a moduláris felépítés (például nagy alkalmazások, keretrendszerek, játékfejlesztés, üzleti alkalmazások).
Ha később várható a rendszer bővítése, és előny az átlátható, jól szervezett architektúra.

Összefoglalva: az objektumorientált programozás erős eszköz komplex rendszerek modellezésére és megvalósítására. Megfelelő tervezéssel és mértékletességgel nagyon hatékony, de nem minden problémára ez a legjobb megközelítés — érdemes a feladat jellegétől és a csapat tapasztalatától függően választani a programozási paradigma között.

Jellemzők

Az objektumorientált programozás alapgondolata, hogy minden egy objektum. Az objektum azonban különböző típusú lehet:

A változók különböző típusú, a programozási nyelv által támogatott információkat (vagy adatokat) tárolhatnak. Ilyen például az egész szám adattípus és a listák adatszerkezete. A változók egy olyan ötlet, amely már a procedurális programozási nyelvekből is elérhető. Az objektumorientált programozásban a változókat elsősorban attribútumokként ismerik.
Az eljárások (más néven függvények, módszerek vagy rutinok) olyan utasítások listája, amelyek utasítják a számítógépet, hogy fogadjon el bemenetet, végezzen el számításokat vagy változtasson meg adatokat, és adjon vissza kimenetet a felhasználónak. Az eljárások szintén egy olyan ötlet, amely már rendelkezésre áll a procedurális programozási nyelvekből. Az objektumorientált programozásban az eljárásokat főként metódusoknak nevezik.
Az osztályok különböző változók és eljárások gyűjteményei. Az osztályok általában beszélnek egymással, hogy az adatokon változtatásokat hajtsanak végre, hogy a felhasználó által kívánt módon működjenek.

Az objektumok kifejezés az osztályok példányaira utal.

Példák

Az alábbi példákban létrehozunk egy Human nevű osztályt. Ez az osztály tartalmazza a name (a személy neve) és a friend (a barát neve) attribútumokat. A Human osztály minden egyes metódusa tartalmaz egy utasításlistát, amely mind a name, mind a friend attribútumokat felhasználja.

Python

Ez a kód Python nyelven készült.

class Human(object): def __init__(self, name, friend=None): self. name = name self. friend = friend def say_name(self): print("My name is "+self. name) def say_goodnight(self): if self. friend is None: print("Jó éjt senkinek.") else: print("Jó éjt "+self. friend. name) # Létrehoz egy új Human objektumot stephen néven "Stephen" névvel stephen = Human("Stephen") # Létrehoz egy új Human objektumot joe néven "Joe" névvel és stephen barátként joe = Human("Joe", stephen) stephen. say_name() # Megjelenik 'My name is Stephen' stephen. say_goodnight() # Megjelenik 'Jó éjt senkinek.' joe. say_name() # Megjelenik 'My name is Joe' joe. say_goodnight() # Megjelenik 'Jó éjt Stephen'.

Java

Ez a kód Java nyelven készült.

Az emberi osztály

class Human { private String name = "névtelen"; // az ember neve private Human friend = null; // az ember barátja // Ez a metódus egy új Human objektumot hoz létre, ha megadjuk a nevet és a barátot public Human(String name, Human friend) { this. name = name; this. friend = friend; } // Ez a módszer akkor is létrehoz egy új Human objektumot, ha csak a nevet adjuk meg public Human(String name) { this. name = name; this. friend = null; } // Ez a módszer akkor is létrehoz egy új Human objektumot, ha nem adjuk meg a nevet és a barátot public Human() { this. name = "névtelen"; this. friend = null; } public void sayName() { System. out. println("My name is " + this. name); } public void sayGoodnight() { if (friend == null) { System. out. println("Jó éjt senkinek."); } else { System. out. println("Jó éjt " + friend. name); } } }

A fenti Human osztályhoz való beszélgetés módszere

class Main { public static void main(String[] args) { // Új Human objektum létrehozása stephen névvel "Stephen" Human stephen = new Human("Stephen"); // Új Human objektum létrehozása joe névvel "Joe" és stephen mint barát Human joe = new Human("Joe", stephen); stephen. sayName(); // Megjelenik 'A nevem Stephen' stephen. sayGoodnight(); // Megjelenik 'Jó éjt senki.' joe. sayName(); // Megjelenik 'A nevem Joe' joe. sayGoodnight(); // Megjelenik 'Jó éjt Stephen' } }

Kritika

Bár az objektumorientált programozás népszerű, mégis sokan vannak, akik rossznak tartják és kritizálják.

Luca Cardelli írt egy tanulmányt "Az objektumorientált nyelvek rossz mérnöki tulajdonságai" címmel.
Richard Stallman 1995-ben azt írta: "Az OOP hozzáadása az Emacshez nem jelent egyértelmű javulást; én is használtam az OOP-t, amikor a Lisp Machine ablakrendszereken dolgoztam, és nem értek egyet azzal a szokásos nézettel, hogy ez a programozás felsőbbrendű módja.".
Potok et al. tanulmánya szerint az OOP és a procedurális megközelítések között nagyon kicsi a különbség a termelékenységben.
Christopher J. Date elmondta, hogy az OOP és más dolgok összehasonlítása, különösen az OOP és a másik dolog viszonya nehéz, mert az emberek nem értenek egyet az OOP jelentésében.
Alexander Stepanov azt javasolta, hogy az OOP egy olyan nézőpontot ad, amely korlátozott a matematikában, és "majdnem olyan átverésnek nevezte, mint a mesterséges intelligencia".
Paul Graham, egy sikeres internetes üzletkötő és programozó azt javasolta, hogy az OOP célja, hogy egy olyan terelőmechanizmusként működjön, amely megakadályozza, hogy az átlagos programozók átlagos szervezetekben "túl sok kárt okozzanak". Ez egyben lelassítja a gyorsabb, jobb programozókat, akik tudják, hogyan kell a dolgokat erősebb és kompaktabb módon elvégezni.... [1]

Kérdések és válaszok

K: Mi az objektumorientált programozás?

V: Az objektumorientált programozás a számítógépes programok írásának egy módja, amely "objektumokat" használ az adatok és módszerek jelölésére.

K: Miben különbözik az objektumorientált programozás a procedurális programozástól?

V: A procedurális programozásban a számítógépes programok utasítások listája a számítógép számára, amelyek megmondják neki, hogy bizonyos dolgokat bizonyos módon tegyen meg. Az objektumorientált programozásban a számítógépes programok objektumokat használnak, amelyek beszélnek egymással, hogy megváltoztassák az objektumokban lévő adatokat, és a felhasználó által kívánt módon működjenek.

K: Milyen előnyökkel jár az objektumorientált programozás a fejlesztők számára?

V: Az objektumorientált programozás lehetővé teszi, hogy a kódot könnyen újra lehessen használni a program más részeiben vagy akár más emberek által.

K: Miről ismert a Python programozási nyelv?

V: A Python lehetővé teszi, hogy a számítógépes programokat objektumorientált és procedurális programozásban is meg lehessen írni.

K: Tudna példákat mondani olyan programozási nyelvekre, amelyek lehetővé teszik, hogy számítógépes programokat objektumorientált programozásban írjunk?

V: A programozási nyelvek, amelyek lehetővé teszik, hogy számítógépes programokat objektumorientált programozásban írjunk, a következők: C++, Java, Ruby, Perl, Emarald, Sapphire, PHP, Python, C# stb.

K: Mik az objektumok az objektumorientált programozásban?

V: Az objektumok az objektumorientált programozásban olyan entitások, amelyek adatokat és módszereket tartalmaznak.

K: Hogyan működnek az objektumok az objektumorientált programozásban?

V: Az objektumok kölcsönhatásba lépnek egymással, hogy megváltoztassák az objektumokban lévő adatokat, és a felhasználó által kívánt módon működjenek.