Содержание
Введение
1. История развития языков программирования
2. Основы объектно-ориентированного программирования
3. Классы
4. Конструкторы и деструкторы
5. Наследование
6. Указатель this
7. Друзья
8. Перегрузка операций
9. Константные объекты и константные методы
Литература
Введение
Важной вехой в развитии программирования явилось создание и широкое распространение языка С++. Этот язык, сохранив средства ставшего общепризнанным стандартом для написания системных и прикладных программ языка С (процедурно-ориентированный язык), ввел в практику программирования возможности нового технологического подхода к разработке программного обеспечения, получившего название “объектно-ориентированное программирование”. Внедрение в практику программирования объектно-ориентированной парадигмы дает развитие новых областей информатики, значительное повышение уровня технологичности создаваемых программных средств, сокращение затрат на разработку и сопровождение программ, их повторное использование, вовлечение в процесс расширения интеллектуальных возможностей ЭВМ. Объектный подход информационного моделирования предметных областей все более успешно применяется в качестве основы для структуризации их информационных отражений и, в частности, баз знаний.
1. История развития языков программирования
Первые компьютеры появились в конце Великой Отечественной Войны сначала в Соединенных Штатах Америки, а позже в СССР. Эти машины могли решать ограниченный класс задач.
Кодирование происходило на физическом уровне. Сначала программы хранились на перфокартах. Таким образом, процесс отладки программы занимал очень много времени. Позже появились магнитные ленты и магнитные диски, что облегчило задачу переносимости программ.
В конце 1950 – начале 1960 годов появились языки программирования Fortran(FORmulaTRANslation) и Cobol(COmmonBusinessOrientedLanguage)-язык, ориентированный на выполнение общих экономических расчетов.
В 1960-70 годах было написано множество языков программирования. Почти каждый программист придумывал свой язык, мечтая увековечить свое имя.
В конце 1970-х появились Паскаль, Модула, Си, которые широко применялись.
В начале 1980-х широкое распространение получили персональные компьютеры. Примерно в это же время появился язык C++.
Естественно, что C++ более всего близок к языку C. Язык С полностью включен в C++, оставлены все возможности С как языка низкого уровня для выполнения наиболее сложных и универсальных программ. Другим источником вдохновения был язык Simula67; оттуда заимствованы концепции классов и производных классов с виртуальными функциями.
Название языка C++ возникло летом 1983 года. Более ранние версии, известные под именем “C с Классами”, используются с 1980 года. Первоначально язык возник в процессе создания программы событийно-управляемой симуляции, для которой идеально подошел бы язык Simula67, если бы не соображения эффективности. “C с Классами” использовался для основных проектов по симуляции только в программах, критичных по времени выполнения и объему используемой памяти. C++ впервые возник вне группы автора в июле 1983года, однако он уже тогда практически не отличался от современной версии языка.
Название “C++ “ было предложено Риком Масцитти и символизирует эволюционные изменения, произошедшие с языком C(“++” – обозначение оператора инкрементации в языке C).
Таким образом, эволюцию языков можно показать на схеме:
Коды Ассемблеры Языки высокого Объектно-ориентированное и уровня модульное программирование
2. Основы объектно-ориентированного программирования:
Объектно-ориентированное программирование – это самый высокоуровневый вид программирования в настоящее время. Здесь поддерживаются достижения предыдущих поколений и добавлены новые свойства. Эти новые свойства реализуют парадигму объектно-ориентированного программирования.
Объектно-ориентированное программирование на C++ основывается на следующих основных этапах разработки программ.
Первый этап заключается в выделении абстракций. Выделение абстракций означает анализ предметной области, для которой составляется программа, с целью определения основных объектов предметной области, их свойств, отношений между объектами, а также возможных операций над объектами и их составляющими.
Второй этап состоит в типизации объектов и синтезе абстрактных типов данных.
Этап предполагает определение новых производных типов данных и наборов специфических функций или операций, применяемых к этим типам данных таким образом, чтобы исключить возможность смешивания или взаимозамены различных типов.
Третий этап заключается в объектной декомпозиции как выделении подтипов или подобъектов и их составляющих для каждого из типов объектов.
Четвертый этап представляет собой композиционную иерархизацию объектов как выделение родовидовых и композиционных отношений над объектами.
В результате объектно-ориентированного подхода к проектированию программ процесс разработки программы превращается в процесс эволюционного программирования, который для внесения каких-либо изменений и дополнений в программу не требует кардинального пересмотра составляющих ее алгоритмов. Эволюционный способ программирования опирается на сохранение целостности объектов программы, то есть внесение изменений в программу не должно затрагивать внутреннюю организацию существующих в ней объектов.
Важным свойством объектно-ориентированных языков является возможность разработки на них программ, работающих в системах со сложными параллельными вычислительными процессами, изначально присущими техническим средствам вычислительной техники. Это свойство опирается на концепцию активных и неактивных объектов в период функционирования программы. Одновременная активность различных объектов становится возможной за счет их строгой типизации и закрытости для изменений другими объектами.
Язык программирования C++ обладает всеми основными свойствами языков объектно-ориентированного программирования и существенно отличается по своей концепции от базового языка C.
Существует несколько принципов, лежащих в основе языка C++:
1. Инкапсуляция – это объединение производного типа данных с набором функций, используемых при работе с этим типом, в единый класс. При этом функции, включенные в класс, называются методами класса, данные – элементами данных, а конкретные представители класса – объектами класса. Закрытие данных и методов оперирования этими данными происходит таким образом, чтобы обращаться можно было бы только определенным объектам (в данном случае только объектам этих типов).
2. Наследование – это способность одних классов заимствовать основные свойства других классов, в частности – методы классов и элементы данных. Класс, наследующий свойства, называют производным, а класс, предоставляющий свои свойства для наследования, - базовым. Механизм наследования позволяет создавать иерархию классов, то есть многоуровневую систему классов, связанных между собой отношением наследования.
3. Полиморфизм – это возможность определения функции, работающей с различными по типу данных списками параметров в пределах какого-либо одного вида алгоритмов. Такие функции называются обычно виртуальными и проектируются как некоторое семейство одноименных функций, работающих с различными типами данных. Механизм, реализующий выбор какой-либо конкретной функции из определенного семейства, носит название механизма позднего связывания, поскольку может быть использован в процессе выполнения готовой программы.
3. Классы
Центральным понятием объектно-ориентированного программирования является понятие класса. Именно он реализует основные свойства: инкапсуляцию, наследование, полиморфизм.
Класс представляет собой тип, определяемый пользователем. Этот тип включает в себя совокупность полей данных и функций для работы с этими полями.
Класс объявляется:
class<имя класса>[: public <имя базового класса>]
{поля данных
спецификатор доступа
функции};
Отнесение переменной к какому-то типу данных определяет память, выделяемую для этой переменной и набор операций и функций, применяемых к таким переменным. Реализация этих принципов для типов, определяемых пользователем, осуществляется при помощи классов.
Спецификаторы доступа
Существует ряд соображений, по которым было бы целесообразно ограничить доступ к элементам данных класса. К наиболее важным из них относятся следующие:
- ограничение доступа к данным класса рамками тех функций, которые включены программистом в этот класс, позволяет локализовать программные ошибки практически до начала работы программы;
- описание класса в этом случае позволяет пользователям классов более просто знакомиться с новыми библиотеками классов;
- при ограничении доступа упрощается корректировка программ, поскольку для их изменения достаточно скорректировать описание класса и функции, являющиеся его членами, не внося изменений в те места программы, где используются объекты класса;
- функциональное разграничение классов делает возможной разработку программ, использующих концепцию параллельных процессов.
public
Этим спецификатором помечается группа данных и функций, которые доступны другим функциям программы.
protected
Помечаются защищенные данные и, возможно, функции, если есть необходимость. Эти элементы доступны только функциям - членам данного класса и производных от него классов, то есть тех классов, которые объявят себя приемниками данного.
private
Служит для задания данных и функций, доступных только функциям данного класса. Это частные данные.
По умолчанию элементы считаются частными (private) для класса и открытыми (public) для структуры (объединения также относят к классам).
Классы лучше определять в файле с расширением .h, а реализацию в файле с тем же именем, но с расширением .cpp или .c. Чаще всего класс по одиночке не определяется, а создаются библиотеки.