Полиморфизм
Полиморфизм (дословно — “многообразие форм”) — возможность использовать одно имя для нескольких методов (или функций), имеющих сходное назначение. Другая интерпретация — один метод (функция) может иметь несколько вариантов реализации; такой метод (функция) называетсяполиморфным. Подобно другим механизмам ООП, полиморфизм является средством упрощения разработки сложных программ. Фактически полиморфизм отделяет понятие,чтонадо сделать, от того,как это надо делать.
Если провести аналогию с реальной жизнью, то полиморфизм соответствует обобщенным действиям. Например, глагол “музицировать” означает “играть на музыкальном инструменте”. Но на разных музыкальных инструментах играют по-разному. Термин один, а вариантов действия — много. Значит, “музицировать” — полиморфное действие. В ООП действию “музицировать” соответствовал быполиморфный метод, имеющий свои реализации для каждого класса музыкальных инструментов.
В ООП есть два вида полиморфных методов — перегруженныеивиртуальные.
Перегруженные методыпредназначены для выполненияодинаковых по смыслу операцийс данными разных типов. Они имеют одинаковые имена, но разные списки аргументов и/или тип возвращаемого значения.
Виртуальные методы предназначены для выполненияодинаковых по смыслу операцийв объектах родственных, но не совпадающих классов. Виртуальные методы имеют одинаковые имена и прототипы. Их главная особенность — они всегда точно соответствуют реальному классу объекта.
Типичный пример перегруженных функций — функция SQR в Паскале. Она вычисляет квадрат числа, причем для целых аргументов результат будет также целым, а для вещественных — вещественным.
Достоинства виртуальных методов проявляются только при использовании иерархии классов. Типичная схема использования виртуальных методов такова:
· В классе-предке иерархии объявляется полиморфный метод, который описывает некое полезное действие. При этом либо он использует виртуальный метод, либо сам является виртуальным.
· В классах-потомках соответствующий виртуальный метод переопределяется — для каждого класса-потомка это полезное действие выполняется по-своему.
· При вызове для объекта, принадлежащего классу-потомку, полиморфного метода на деле используется виртуальный метод класса-потомка (а не класса-предка).
Яркий пример подобного использования виртуальных методов — система графического оконного интерфейса Delphi или Visual Basic: каждый видимый элемент графического интерфейса — кнопка, ползунок, окно и т.п. — должен быть потомком класса TControl. В классе TControl вводятся общие полиморфные методы отрисовки элементов графического интерфейса, а любой его потомок может нарисовать себя на экране своим собственным способом.
Методические рекомендации
Объектно-ориентированное программирование явно не упоминается в Стандарте 2004 года, хотя в Обязательном минимуме содержания образования по информатике для учащихся профильных заведений (Уровень Б) такая тема присутствовала: Объектно-ориентированное программирование: объект, свойства объекта, операции над объектом. Там же упоминалась и объектно-ориентированная технология программирования.
Тем не менее ООП не просто вошло в практику преподавания информатики (программирования) многих школ, но и присутствует на страницах школьных учебников (УгриновичН.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10–11-х классов, 2005. М.: БИНОМ. Лаборатория Знаний). Кроме того, в пропедевтическом курсе информатики для начальной школы (рабочие тетради авторского коллектива под руководством А.Горячева. 1–4-е классы) также вводятся понятияобъектаи егосвойств.
Технология (парадигма) ООП требует не столько освоения современной техники программирования, сколько умения разрабатывать объектную модель решаемой задачи. Для этого требуется хорошо знать базовые принципы ООП и программирования вообще, однако знание какого-либо ООЯ не является обязательным — об этом неоднократно писали основоположники и теоретики ООП. Так, Гради Буч в своей книге “Объектно-ориентированное проектирование и анализ” высказывает следующую максиму: “Писать программы в объектно-ориентированном стиле можно в любом (не объектно-ориентированном) языке программирования”. Для построения алгоритма по технологии ООП требуется сформировать список объектов, с которыми работает алгоритм, продумать свойства каждого объекта и реализовать алгоритм как взаимодействие описанных объектов.
Как уже было сказано в статье, такой подход упрощает решение сложных задач, но в рамках школы (с учетом ограниченного числа часов) трудно придумать содержательные учебные задачи, которые бы не надуманно требовали использования технологии ООП в полной мере.
Фактически же ООП в школе рассматривается лишь как неотъемлемая часть визуального и компонентного программирования в современных профессиональных системах программирования, а в качестве объектов используются готовые объектные библиотеки различного уровня — это и библиотеки для построения графического интерфейса Windows-приложений, и многоцелевые универсальные библиотеки типов данных (например, STL в С++). Для примитивного использования этих библиотек достаточно знать и уметь применять несколько простейших правил синтаксиса языка программирования. Однако такие “знания” никоим образом не приближают учащихся ни к профессиональному овладению языком программирования, ни даже к пониманию ООП. Но, видимо, ничего страшного в этом нет. Школьная информатика и в профильной школе не ставит своей целью подготовку профессиональных программистов. Преподавание ООП — это специальная тема, даже на соответствующих специальностях вузов ее часто не изучают в достаточном объеме.
Не отрицая полностью предложение некоторых преподавателей информатики поставить объектно-ориентированный подход во главу угла изучения программирования, в том числе в школе, отметим, что ООП невозможно без таких базовых понятий, как программа, исполнитель, переменная, условие, цикл и т.д. Концепция ООП также включает в себя классическое процедурное программирование (см. “Подпрограммы”), как механика Эйнштейна — механику Ньютона: достаточно представить себе процедурную программу как единственный объект с опущенным для простоты именем. Поэтому в первую очередь задача курса программирования в школе — научить базовым вещам. И лишь при возможности работы с современными визуальными средами программирования (Delphi, Visual Basic, Visual C++ и т.п.) познакомить с понятием объектов и их использованием в основном с помощью методики обучения программированию “по образцу”.