Предыстория объектно-ориентированного программирования

Объединение данных с алгоритмами является естественным для образа мышления человека. Кроме того, объединение такого рода конгломератов по некоторым признакам в классы является не только следствием привычного образа мышления, но и удобным средством для декомпозиции и упрощения структуры программ. Сначала следует выяснить, какие принципы необходимы (и достаточны) для практического применения таких объединений в программировании.

Довольно давно, практически сразу после появления языков третьего поколения (в 1967 году), некоторые исследователи решили несколько преобразовать постулат фон Неймана о том, что данные и программы неразличимы в памяти машины: пусть данные и программы если не станут одним и тем же, то сильно к этому приблизятся. Разрабатывая систему моделирования сложной системы, они столкнулись с задачей, решение которой без декомпозиции оказалось невозможным. Попытки обосновать декомпозицию и привели к уже полученным нами выводам. Недостатком можно считать чрезмерную «размытость» подхода, его объяснение скорее на уровне понимания и интуиции, чем на уровне правил [1]. Наконец, усилия многих программистов и системных аналитиков, направленные на формализацию подхода, увенчались успехом.

Были разработаны три основополагающих принципа того, что потом стало называться объектно-ориентированным программированием (ООП): наследование, инкапсуляция, полиморфизм.

Результатом их первого применения стал язык Simula-1, в котором был введен новый тип - объект. В описании этого типа одновременно указывались данные (поля) и процедуры, их обрабатывающие, - методы. Родственные объекты объединялись в классы, описания которых оформлялись в виде блоков программы. При этом класс можно использовать в качестве префикса к другим классам, которые становятся в этом случае подклассами первого. Впоследствии Simula-1 был обобщен и появился первый универсальный объектно-ориентированный язык программирования Simula-67 (67 - по году создания).

Пределом объектной ориентации принято считать SmallTalk, в котором доступ к полям объектов возможен только через их методы.

Как выяснилось, ООП оказалось пригодным не только для моделирования (Simula) и графических приложений (SmallTalk), но и для большинства других приложений, а его приближенность к человеческому мышлению и возможность многократного использования кода сделали его одной из наиболее часто используемых концепций в программировании.

Разберем три принципа, которые стали почти достаточными для реализации концепции ООП. Предварительно введем определения слов объект и класс.

Объект - совокупность (разнотипных) данных (полей объекта), физически находящихся в памяти ЦВМ, и алгоритмов, имеющих доступ к ним.

Каждый объект может обладать именем (идентификатором), используемым для доступа ко всей совокупности полей, его составляющих. В предельных случаях объект может не содержать полей или методов.

Класс - тип (описание структуры данных и операций над ними), предназначенный для описания множества объектов.

Каждый класс может иметь подклассы - классы, обладающие всеми или частью его свойств, а также собственными свойствами. Класс, не имеющий ни одного представителя (объекта) обычно называют абстрактным.