Войти
В объектно-ориентированное программирование, класс - это расширяемый код для создания программы объектов, предоставляющий начальные значения для состояния (переменные-члены ) и поведение (функции-члены методы ). На многих языках имя класса используется как имя класса (сам шаблон), имя конструктора по умолчанию класса (подпрограмма , которая создает объекты), и как тип объектов, сгенерированных созданием экземпляров класса; эти концепции легко объединяются.
Когда создается конструктор класса, результирующий объект называется экземпляры класса, а переменные-члены, специфичные для объекта называются переменными экземплярами, в отличие от большого класса, общие для всего класса.
На некоторых языках существуют функции времени компиляции (новые классы не могут быть объявлены во время выполнения), в то время как в других языках классы являются гражданами первого класса, и обычно сами объекты (обычно типа Class или аналогичного). На этих языках класс, создающий классы, называется метаклассом.
В случайном использовании, люди часто упоминаются на «класс» объекта, но в узком смысле объект имеет тип: интерфейс, а именно используются типы-члены, сигнатуры функции-члены (методы) и свойства, которыми они удовлетворяют. В то же время у класса есть реализация (в частности, методы реализации), и он может создать объекты заданного типа с заданной реализацией. С точки зрения теории типов, класс - это реализация - «конкретная структура данных и набор подпрограмм» - в то время как тип - это интерфейс. Различные (элементы) классы создают объекты одного (абстрактного) типа (в зависимости от системы типов); например, тип Stack может быть реализован с двумя классами - SmallStack (быстрый для небольших стеков, но плохо масштабируется) и ScalableStack (хорошо масштабируется, но высокие накладные расходы для небольших стеков). Точно так же у данного класса может быть несколько разных конструкторов.
Типы классов обычно представляют собой существительные, такие как человек, место или вещь, или что-то номинальное, и класс представляет их собственное. Например, тип Banana может представлять свойства и функциональность бананов в целом, тогда как классы ABCBanana и XYZBanana могут представлять способы производства бананов (например, поставщиков бананов или структуры данных и функции для представления и рисования бананов в видеоигре). Тогда класс ABCBanana может создать дизайн бананы: экземпляры класса ABCBanana будут объектами типа Banana. Часто дается только одна реализация типа, и в этом случае имя класса часто совпадает с именем типа.
Классы состоят из структурных и поведенческих составляющих. Языки программирования, включающие классы в качестве конструкции программирования, включают поддержку различных функций, связанных с классами, и синтаксис, различные функции для этих функций, сильно изменяются от языка программирования к другому.
Нотация UML для классов Класс содержит описания полей данных (или свойства, полей, данные элементы или атрибуты ). Обычно это типы и имена полей, которые связаны с переменными состояниями во время выполнения программы; эти переменные состояния либо принадлежат классу, либо конкретным экземплярам класса. В большинстве языков структура, определяемая классом, определяет расположение памяти, используемой его экземплярами. Возможны и другие реализации: например, объекты в Python используют ассоциативные контейнеры ключ-значение.
Некоторые языки программирования, такие как Eiffel, включают в себя спецификацию инвариантов как часть определения класса и их соблюдение через систему типов. Инкапсуляция состояния необходимы для обеспечения возможности применения инвариантов класса.
Поведение класса или его экземпляров определяется с помощью методов. Методы - это подпрограммы с помощью работы с объектами или классами. Эти операции могут использовать состояние объекта или просто способы доступа к нему. Существует много видов методов, но их поддержка зависит от языка. Некоторые стандартные методы преобразования, вызываются набором кода, генерируются компилятором. Язык также может программисту определять и вызывать эти специальные методы.
Каждый класс реализует (или реализует) интерфейс, предоставляя преобразование и поведение. Структура состоит из данных и состояний, поведение состоит из кода, который определяет, как реализуются методы. Есть различие между определением интерфейса и его реализацией; однако эта грань размыта во многих языках программирования, поскольку объявления классов определяют, так и реализуют интерфейс. Однако некоторые дополнительные функции, разделяющие интерфейс и функции. Например, абстрактный класс может определить интерфейс без предоставления реализации.
Языки, поддерживающие наследование классов, также позволяют классам наследовать интерфейсы от классов, от которых они выполнены.
Например, если «класс A» наследуется от «класса B» и если «класс B» реализует интерфейс «интерфейс B», то «класс A» также наследует функциональность (объявление констант и методы), предоставляемый «интерфейс» Б ».
В языках, поддерживающих спецификаторы доступа, интерфейс признается набором открытых классов, включая методы, так и атрибуты (через неявный метод получения и методы установки ); частные члены или внутренние структуры любых функций предназначены для зависимости от внешнего кода и, следовательно, не предназначены для интерфейса.
Методология объектно-ориентированного программирования требует, чтобы операции любого интерфейса были независимыми от друга. Это приводит к многоуровневой структуре, в которой клиенты используют методы, объявленные в интерфейсе. Интерфейс не требует от клиентов операции одного интерфейса в каком-либо определенном порядке. «Преимущество этого подхода» включает в том, что клиентский код может предполагать, что операции доступны для использования любого раз, когда клиент имеет доступ к объекту.
Кнопки на передней панели вашего телевизора Набор - это интерфейс между вами и электропроводкой на другой стороне пластикового корпуса. Вы нажимаете кнопку «питание», чтобы включить и выключить телевизор. В этом примере ваш конкретный телевизор является экземпляром, каждый метод представлен, и все кнопки вместе. В своей наиболее распространенной форме представлены сведения о спецификациях группы связанных методов методов без какой-либо распространенной реализации этих методов.
У телевизора также есть такие атрибутов, как размер и поддержка цветов, которые вместе составляют его. Класс представляет полное описание телевизора, включая его атрибуты (интерфейс) и кнопки (интерфейс).
Получение общего количества произведенных статическим методом телевизионного класса. Этот метод явно связан с классом, находится за пределами домена каждого отдельного экземпляра класса. Другой пример - статический метод, который находит конкретный экземпляр из набора всех телевизионных объектов.
Ниже представлен общий набор спецификаторов доступа :
Хотя многие объектно-ориентированные базы данных содержат выше спецификаторы доступа, их семантика может отличаться.
Объектно-ориентированный дизайн использует спецификаторы доступа в сочетании с тщательным проектированием реализаций общедоступных методов для обеспечения инвариантов классов - ограничений на состояние объектов. Обычно спецификаторы доступа используются для внутренних данных класса от его интерфейса: внутренняя структура закрытого типа, общедоступные методы доступа местные общедоступные методы доступа.
Спецификаторы доступа не обязательно управляют видимостью, поскольку даже частные члены могут быть видимы для внешнего кода клиента. На некоторых языках недоступен, но видимый член можно ссылаться во время выполнения (например, с помощью указателя, возвращаемую функцию-членом), но попытка использовать его путем ссылки на имя члена из клиентского кода будет предотвращена проверкой типов.
Различные объектно-ориентированные языки программирования обеспечивают доступность и видимость в различных степенях, и в зависимости от языковых систем типов и политик компиляции, которые применяются при время компиляции или время выполнения. Например, язык Java не позволяет компилировать клиентский код, который обращается к частным данным класса. На языке C ++ частные методы видны, но не доступны в интерфейсе; однако их можно сделать невидимыми, явно объявив полностью абстрактные классы, которые представляют интерфейсы класса.
На некоторых языках есть другие схемы доступности:
Помимо проектирования автономных классов, языки программирования могут поддерживать более продвинутый дизайн, основанный на отношениях между классами. Возможности проектирования межклассовых обычно бывают композиционными и иерархическими отношениями.
Классы могут состоять из других классов, тем самым устанавливая композиционные отношения между включающими классом и его встроенными классами. Композиционные отношения между классами также широко известны как отношения has-a. Например, класс «Автомобиль» может состоять из класса «Двигатель» и его содержать. Следовательно, у автомобиля есть двигатель. Одним из возможностей композиции является включение, то есть вложение экземпляров компонентов экземпляров, который имеет их. Если охватывающий объект содержит экземпляры компонентов по значению, компоненты и их охватывающий объект имеют производное время жизни. Возможны различные средства посредством ссылок, у них может не быть аналогичного срока службы. Например, в Objective-C 2.0:
@interface Car: NSObject @property NSString * name; @property Engine * двигатель @property NSArray * шины; @end
Этот класс Автомобиль имеет экземпляр NSString (объект строка ), Engine и NSArray (объект массива).
Классы могут быть производными от одного или нескольких классов, тем самым устанавливая иерархические отношения между производными классами (базовыми классами, родительскими классами или суперклассами) и производным классом (дочерний класс или подкласс). Отношение производного класса к производным классам обычно известно как отношение is-a. Например, класс «Button» может быть производным от класса «Control». Следовательно, Button является элементом управления . Структурные и поведенческие члены родительских классов наследуются дочерним классом. Производные классы могут определять дополнительные структурные члены (методы) в дополнение к тем, которые наследуют и, следовательно, являются специализацией своих суперклассов. Кроме того, производные классы могут переопределять унаследованные методы, если это позволяет язык.
Не все языковые системы множественное наследование. Например, Java позволяет классу реализовывать несколько интерфейсов, но наследовать только от одного класса. Если разрешено множественное наследование, иерархия представляет собой направленный ациклический граф (или сокращенно DAG), в противном случае это дерево . Иерархия имеет как узлы и отношения нас классы как связи. Классы на одном уровне с большей вероятностью будут связаны, чем классы на разных уровнях. Уровни этой иерархии называются уровнями или уровнями абстракции.
Пример (упрощенный код Objective-C 2.0 из iPhone SDK):
@interface UIResponder: NSObject //... @interface UIView: UIResponder //... @interface UIScrollView: UIView //... @interface UITableView: UIScrollView // в этом...
В примере UITableView - это UIScrollView - это UIView - это UIResponder - это NSObject.
Концептуально суперкласс - это надмножество своих подклассов. Например, общая иерархия классов будет GraphicObject в качестве суперкласса Rectangle и Ellipse, а Square будет подклассом Rectangle. Это все отношения подмножества в теории множеств, т.е. все квадраты имеют прямоугольниками, но не все квадраты являются квадратами.
Распространенной концептуальной ошибкой является ошибочное принятие части отношения с подклассом. Например, автомобиль и грузовик являются видами транспортных средств, и было бы целесообразно смоделировать их как подклассы класса транспортных средств. Однако было бы ошибкой моделировать составные части автомобиля как отношения подклассов. Например, автомобиль включает из двигателя и кузова, но было бы неуместно моделировать двигатель или кузов как подкласс автомобиля.
В объектно-ориентированном моделировании эти виды отношений обычно моделируются как свойства объекта. В этом примере у класса Car будет свойством под названием parts. части будут типизированы для хранения коллекции объектов, таких как экземпляры Кузов, Двигатель, Шины и т. Д. Языки моделирования объектов, такие как UML, включают возможности для моделирования различных аспектов «части» и другие виды отношений - данные, такие как количество объектов, ограничения на входные и выходные значения и т. д. Эта информация может быть установлена одна из базовых программ для разработки дополнительных программных определений для объектов, таких как проверка ошибок в методах get и set.
. Один важный вопрос при моделировании и реализации системы классов объектов - может ли класс иметь один или несколько суперклассов. В мире настоящими реальными наборами редко можно найти наборы, которые не пересекались бы более чем с одним другим набором. Хотя некоторые системы, такие как Flavors и CLOS, обеспечивают возможность для более чем одного родителя делать это во время выполнения, вносит сложность, используя многие в объектно-оценочном сообществе несовместимой с целями использования классов объектов в первую очередь. Понимание того, какой класс будет отвечать за обработку сообщениями, может оказаться сложным при работе с более чем одним суперклассом. При неосторожном использовании эта функция может привести к той же сложности системы и классам двусмысленности, которые были разработаны, чтобы избежать.
Большинство современных объектно-ориентированных языков, таких как Smalltalk и Java, требуют единственного наследования во время выполнения. Для этих языков множественное наследование может быть полезно для моделирования, но не для реализации.
Однако объекты приложения семантической сети имеют несколько суперклассов. Неустойчивость Интернета требует такого уровня гибкости, и технологические стандарты, такие как язык веб-онтологий (OWL), разработаны для его поддержки.
Аналогичная проблема заключается в том, можно ли изменить иерархию классов во время выполнения. Такие языки, как Flavors, CLOS и Smalltalk, поддерживают эту функцию как часть своих метаобъектных протоколов. Поскольку классы сами по себе являются первоклассными объектами, можно заставить их динамически изменять свою структуру, отправляя им соответствующие сообщения. Другие языки, которые больше ориентированы на строгую типизацию, такие как Java и C ++, не позволяют изменять иерархию классов во время выполнения. Объекты семантической паутины могут изменять классы во время выполнения. Рациональность подобна обоснованию для разрешения нескольких суперклассов, что Интернет настолько динамичен и гибок, что для управления этой изменчивостью требуются динамические изменения иерархии.
Хотя обычно предполагается, что языки на основе классов поддерживают наследование, наследование не является внутренним аспектом концепции классов. Некоторые языки, часто называемые «объектно-ориентированными языками », поддерживают классы, но не поддерживают наследование. Примеры объектно-ориентированных языков включают более ранние версии Visual Basic.
В объектно-ориентированный анализ и в UML, ассоциация между двумя классами представляет собой сотрудничество между классами или их соответствующими экземплярами. У ассоциаций есть направление; например, двунаправленная ассоциация между двумя классами указывает, что оба класса знают о своих отношениях. Ассоциации могут быть помечены в соответствии с их именем или назначением.
Роль ассоциации задается концом ассоциации и описывает роль соответствующего класса. Например, роль «подписчик» описывает способ, которым экземпляры класса «Человек» участвуют в ассоциации «подписывается на» с классом «Журнал». Кроме того, «журнал» играет роль «журнала с подпиской» в той же ассоциации. Множественность ролей ассоциации описывает, сколько экземпляров соответствует каждому экземпляру другого класса ассоциации. Обычные кратности: «0..1», «1..1», «1.. *» и «0.. *», где «*» указывает любое количество экземпляров.
Есть много категорий классов, некоторые из которых перекрываются.
В языке,поддерживающее наследование, абстрактный класс или абстрактный базовый класс (ABC) - это класс, который не может быть создан, либо просто указывает абстрактные методы (или виртуальные методы). Альтернативные методы реализации некоторых методов, а также могут определять виртуальные методы через сигнатуры, которые должны быть реализованы прямыми или косвенными потомками абстрактного класса. Прежде чем можно будет создать экземпляр класса, производного от абстрактного класса, все абстрактные методы его родительских классов должны быть реализованы каким-либо классом в цепочке производных.
Большинство объектов-ориентированных языков позволяют программисту указать, какие классы являются абстрактным и не позволяют создавать их экземпляры. Например, в Java, C# и PHP используется слово abstract. В C ++ абстрактный класс - это класс, имеющий по крайней мере один абстрактный метод, заданный синтаксисом на этом языке (чистая виртуальная функция на языке C ++).
Класс, состоящий только из виртуальных методов называются чистым абстрактным базовым классом (или Pure ABC) в C ++ и также известен как интерфейс пользователями языка. Другие языки, особенно Java и C #, язык вариант абстрактных, называемый интерфейс через классы слово на языке. На этих языках множественное наследование не допускается, но класс может реализовывать несколько интерфейсов. Такой класс может содержать только абстрактные общедоступные методы.
A конкретный класс - это класс, который может быть создан, в отличие от абстрактных классов, которые не могут.
В некоторых языках классы могут быть объявлены в областях, отличных от глобальной. Существуют разные виды таких занятий.
внутренний класс - это другом класс, специальн в классе. Отношения между внутренним классом и содержащим его классом также можно рассматривать как другой тип ассоциации классов. Внутренний класс обычно не связан с экземплярами включающего класса и не создается вместе с его включающим классом. В зависимости от языка ссылка на класс из-за пределов включающего класса может быть невозможной. Связанная концепция - это внутренние типы, также известные как внутренний тип данных или вложенный тип, используемый обобщением внутренних классов. C ++ - это пример языка, который поддерживает как внутренние классы, так и внутренние типы (через объявление typedef ).
Другой тип - это локальный класс, является классом, определенным внутри процедур или функций. Это ограничивает ссылки на имя класса в пределах области, в которой класс объявлен. В зависимости от семантических правил языка могут быть дополнительные ограничения на локальные классы по с нелокальными языками. Одно из распространенных ограничений - запретить методам локального класса доступ к локальным переменным включающим функциям. Например, в C ++ локальный класс может ссылаться на статические переменные, объявленные в его включающую функции, но не может обращаться к автоматическим переменным функциям.
Метаклассы - это классы, экземпляры которых являются классами. Метакласс общей структуры коллекции классов и может реализовывать шаблон проектирования проектирования или описывать виды видов классов. Метаклассы часто используются для описания фреймворков.
. На некоторых языках, таких как Python, Ruby или Smalltalk, класс также является объектом; таким образом, каждый класс является экземпляром уникального метакласса, встроенного в язык. Common Lisp Object System (CLOS) предоставляет протоколы метаобъектов (MOP) для реализации этих классов и метаклассов.
Неклассифицируемые классы позволяют программистам разрабатывать классы и иерархии классов, где на каком-то уровне иерархии дальнейшее создание запрещено (также может быть обозначен автономный класс как неподклассифицируемые, предотвращая образование любой иерархии). Требуют это с абстрактными классами, которые подразумевают, подразумевают и требуют деривации для того, чтобы вообще объявить. Класс, не вызываий подклассу, неявно конкретен.
Неклассифицированный класс путем создания объявления класса как sealedв C # или как finalв Java или PHP. Например, класс Java Stringобозначен как final.
Неклассифицированные классы компилятора (на скомпилированных языках) выполняют оптимизацию, недоступную для подклассифицируемых классов.
Открытый класс - это тот, который можно изменить. Обычно исполняемая программа не может быть изменена клиентами. Разработчики часто могут некоторые классы, но обычно не могут быть стандартные или встроенные. В Руби все классы открыты. В Python классы могут быть созданы во время выполнения. Категории Objective-C позволяют использовать программируемые приложения методами к существующему классу без необходимости перекомпилировать этот класс или иметь доступ к его исходному коду.
На некоторых языках есть специальная поддержка миксинов, хотя на любом языке с множественным наследованием миксин - это просто класс, не представляет собой типотношения. Миксины обычно используются для добавления одних и тех же методов к нескольким классам; например, класс UnicodeConversionMixin может использовать метод с именем unicode_to_ascii, если он включен в классы FileReader и WebPageScraper, которые не имеют общего родителя.
На языках, поддерживающих эту функцию, частичный класс - это класс, определение которого может быть разделено на несколько частей в одном исходном коде файл или несколько файлов. Части объединяются во время компиляции, что делает вывод компилятора такого же, как и для неполного класса.
Основная мотивация внедрения частичных классов - облегчить генераторов кода, как визуальных дизайнеров. В случае разработки генераторов кода, который может выполнить сгенерированным кодом, он перемежается в коде, написанном разработчиком, проблемой или компромиссом. Используя частичные классы, генератор кода может обрабатывать отдельный файл или крупнозернистый частичный класс программного кода внутри расширенного синтаксического анализа, повышающая эффективность компилятора и устраняя потенциальный риск повреждения кода разработчика. В простой реализации частичных компилятор может выполнить фазу предварительной компиляции, где он «объединяет» все части частичного класса. Затем компиляция может продолжаться как обычно.
Другие преимущества и эффекты функции частичного класса включают:
Частичные классы существовали в Smalltalk под названием Class Extensions в течение значительного времени. С появлением .NET framework 2, Microsoft представила частичные классы, поддерживаемые как в C # 2.0, так и в Visual Basic 2005. WinRT также поддерживает частичные классы.
Этот простой пример, написанный на Visual Basic.NET, показывает, как части одного и того же класса в двух разных файлах.
Частичный класс MyClass Private _name As String End Class
Частичный класс MyClass Public Только для чтения Имя свойства () As String Get Return _name End Get End Property End Class
При компиляции такой же, как если бы два файла были записаны как один, например:
Класс MyClass Private _name As String Public Только для чтения Имя результата () As String Get Return _name End Get End Свойство End Class
В Objective-C частичные классы, также известные как категории, могут даже распространяться на несколько библиотек и исполняемых файлов, в следующем примере. Но требуется другое определение в том, что категории Objective-C может перезаписывать определения в другом объявлении интерфейса, и что категории не равны определению исходного класса (для первого требуется последнее). Вместо этого частичный класс.NET не может иметь конфликтов определенных определений.
В Foundation файл заголовка NSData.h:
@interface NSData: NSObject - (id) initWithContentsOfURL: (NSURL *) URL; //... @end
В пользовательской библиотеке, отдельный двоичный файл от платформы, файл заголовка NSData + base64.h:
#import@interface NSData (base64) - (NSString *) base64String; - (id) initWithBase64String: (NSString *) base64String; @end
А в приложении - еще один отдельный двоичный файл, файл исходного кода main.m:
#import#import "NSData + base64.h" int main (int argc, char * argv) { if (argc < 2) return EXIT_FAILURE; NSString *sourceURLString = [NSString stringWithCString:argv[1]]; NSData *data = [[NSData alloc] initWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:sourceURLString]]; NSLog(@"%@", [data base64String]); return EXIT_SUCCESS; }
Диспетчерет обоих методов, вызываемых из найденных экземпляров NSData, вызовет их оба правильно.
Нестабильный классы позволяет программистам группировать поля для каждого класса и методы, которые доступны во
, в C # класс, помеченный как "статический", не может быть, может иметь только статические члены (поля, методы и т. д.), могут не иметь конструкторов экземпляров и запечатаны.
безымянный класс или анонимный класс - это класс, который не Это аналогично именованным функциям по сравнению с безымянными функциями.
превосходущ ества организации программного обеспечения в объектных классах падают. на три категории:
Классы объектов облегчают быструю, поскольку они уменьшают семантический разрыв между кодом и пользователями. Системные аналитики могут разговаривать как с разработчиками, так и с одним аналитиком, используя, по сути, и тот же словарь, говоря об учетных записях, клиентов, счетах и т. Д. Классы объектов часто способствуют быстрой разработке, поскольку большинство объектов сред имеют мощные инструменты отладки и тестирования. Экземпляры можно проверять во время выполнения, чтобы убедиться, что система работает должным образом. Кроме того, вместо получения дампов основной памяти большинство объектно-ориентированных сред интерпретируют возможности отладки, чтобы разработчик мог точно проанализировать, где в программе произошла ошибка, и увидеть, какие методы были вызваны для каких аргументов и с какими аргументами.
Классы объектов упрощают обслуживание за счет инкапсуляции. Когда разработчикам необходимо изменить поведение объекта, они могут локализовать изменение только для этого объекта и его составных частей. Это снижает вероятность нежелательных побочных эффектов от улучшений технического обслуживания.
Повторное использование программного обеспечения также является основным преимуществом использования классов объектов. Классы облегчают повторное использование через наследование и интерфейсы. Когда требуется новое поведение, его часто можно достичь, создав новый класс и заставив этот класс унаследовать поведение и данные по умолчанию своего суперкласса, а затем соответствующим образом адаптировать некоторые аспекты поведения или данных. Повторное использование через интерфейсы (также известные как методы) происходит, когда другой объект хочет вызвать (а не создать новый тип) некоторый класс объекта. Этот метод повторного использования устраняет многие распространенные ошибки, которые могут проникнуть в программное обеспечение, когда одна программа повторно использует код из другой.
Как тип данных, класс обычно рассматривается как конструкция времени компиляции. Язык или библиотека также могут поддерживать prototype или factory метаобъекты, которые представляют информацию о классах во время выполнения или даже представляют метаданные, которые обеспечивают доступ к отражению. средства и возможность манипулировать форматами структур данных во время выполнения. Многие языки различают этот вид информации о типе времени выполнения о классах от класса на том основании, что информация не требуется во время выполнения. Некоторые динамические языки не делают строгих различий между конструкциями времени выполнения и конструкциями времени компиляции и поэтому могут не различать метаобъекты и классы.
Например, если Human - это метаобъект, представляющий класс Person, то экземпляры класса Person могут быть созданы с использованием возможностей метаобъекта Human .
Портал компьютерного программирования 