12.2 Классы
Основное положение объектно-ориентированного проектирования и программирования заключается в
том, что программа служит моделью некоторых понятий реальности. Классы в программе представляют
основные понятия области приложения и, в частности, основные понятия самого процесса
моделирования реальности. Объекты классов представляют предметы реального мира и продукты
процесса реализации.
Мы рассмотрим структуру программы с точки зрения следующих взаимоотношений между классами:
-
отношения наследования,
-
отношения принадлежности,
-
отношения использования и
-
запрограммированные отношения.
При рассмотрении этих отношений неявно предполагается, что их анализ является узловым моментом
в проекте системы. В $$12.4 исследуются свойства, которые делают класс и его интерфейс полезными
для представления понятий. Вообще говоря, в идеале, зависимость класса от остального мира должна
быть минимальна и четко определена, а сам класс должен через интерфейс открывать лишь
минимальный объем информации для остального мира.
Подчеркнем, что класс в С++ является типом, поэтому сами классы и взаимоотношения между ними
Бьерн Страуструп.
Язык программирования С++
315
обеспечены значительной поддержкой со стороны транслятора и в общем случае поддаются
статическому анализу.
12.2.1 Что представляют классы?
По сути в системе бывают классы двух видов:
[1]
классы, которые прямо отражают понятия области приложения, т.е. понятия, которые
использует конечный пользователь для описания своих задач и возможных решений; и
[2]
классы, которые являются продуктом самой реализации, т.е. отражают понятия,
используемые разработчиками и программистами для описания способов реализации.
Некоторые из классов, являющихся продуктами реализации, могут представлять и понятия реального
мира. Например, программные и аппаратные ресурсы системы являются хорошими кандидатами на
роль классов, представляющих область приложения. Это отражает тот факт, что систему можно
рассматривать с нескольких точек зрения, и то, что с одной является деталью реализации, с другой
может быть понятием области приложения. Хорошо спроектированная система должна содержать
классы, которые дают возможность рассматривать систему с логически разных точек зрения. Приведем
пример:
[1]
классы, представляющие пользовательские понятия (например, легковые машины и
грузовики),
[2]
классы, представляющие обобщения пользовательских понятий (движущиеся средства),
[3]
классы, представляющие аппаратные ресурсы (например, класс управления памятью),
[4]
классы, представляющие системные ресурсы (например, выходные потоки),
[5]
классы, используемые для реализации других классов (например, списки, очереди,
блокировщики) и
[6]
встроенные типы данных и структуры управления.
В больших системах очень трудно сохранять логическое разделение типов различных классов и
поддерживать такое разделение между различными уровнями абстракции. В приведенном выше
перечислении представлены три уровня абстракции:
[1+2] представляет пользовательское отражение системы,
[3+4] представляет машину, на которой будет работать система,
[5+6] представляет низкоуровневое (со стороны языка программирования) отражение реализации.
Чем больше система, тем большее число уровней абстракции необходимо для ее описания, и тем
труднее определять и поддерживать эти уровни абстракции. Отметим, что таким уровням абстракции
есть прямое соответствие в природе и в различных построениях человеческого интеллекта. Например,
можно рассматривать дом как объект, состоящий из
[1]
атомов,
[2]
молекул,
[3]
досок и кирпичей,
[4]
полов, потолков и стен;
[5]
комнат.
Пока удается хранить раздельно представления этих уровней абстракции, можно поддерживать
целостное представление о доме. Однако, если смешать их, возникнет бессмыслица. Например,
предложение "Мой дом состоит из нескольких тысяч фунтов углерода, некоторых сложных полимеров,
из 5000 кирпичей, двух ванных комнат и 13 потолков" - явно абсурдно. Из-за абстрактной природы
программ подобное утверждение о какой-либо сложной программной системе далеко не всегда
воспринимают как бессмыслицу.
В процессе проектирования выделение понятий из области приложения в класс вовсе не является
Бьерн Страуструп.
Язык программирования С++
316
простой механической операцией. Обычно эта задача требует большой проницательности. Заметим,
что сами понятия области приложения являются абстракциями. Например, в природе не существуют
"налогоплательщики", "монахи" или "сотрудники". Эти понятия не что иное, как метки, которыми
обозначают бедную личность, чтобы классифицировать ее по отношению к некоторой системе. Часто
реальный или воображаемый мир (например, литература, особенно фантастика) служат источником
понятий, которые кардинально преобразуются при переводе их в классы. Так, экран моего компьютера
(Маккинтош) совсем не походит на поверхность моего стола, хотя компьютер создавался с целью
реализовать понятие "настольный", а окна на моем дисплее имеют самое отдаленное отношение к
приспособлениям для презентации чертежей в моей комнате. Я бы не вынес такого беспорядка у себя
на экране.
Суть моделирования реальности не в покорном следовании тому, что мы видим, а в использовании
реальности как начала для проектирования, источника вдохновения и как якоря, который удерживает,
когда стихия программирования грозит лишить нас способности понимания своей собственной
программы.
Здесь полезно предостеречь: новичкам обычно трудно "находить" классы, но вскоре это
преодолевается без каких-либо неприятностей. Далее обычно приходит этап, когда классы и отношения
наследования между ними бесконтрольно множатся. Здесь уже возникают проблемы, связанные со
сложностью, эффективностью и ясностью полученной программы. Далеко не каждую отдельную деталь
следует представлять отдельным классом, и далеко не каждое отношение между классами следует
представлять как отношение наследования. Старайтесь не забывать, что цель проекта –
смоделировать систему с подходящим уровнем детализации и подходящим уровнем абстракции. Для
больших систем найти компромисс между простотой и общностью далеко не простая задача.
Достарыңызбен бөлісу: |