9. Компьютерные программы, средства для их создания и отладки. Языки программирования группы Си. Объектно-ориентированное программирование и классы объектов.

Инструментальные и программные средства разработки и отладки

Самый эффективный способ отладки программ для МК – применение специализированных профессиональных инструментальных отладочных средств, к которым следует отнести: внутрисхемные эмуляторы (ВСЭ) – программно аппаратное средство, способное замещать собой эмулируемый процессор в реальном устройстве; программные симуляторы – программное средство способное имитировать работу МК и его памяти; мониторы отладки – специальная программа, загружаемая в память отлаживаемой системы. платы развития (Evaluation Boards – оценочные платы) – своеобразные конструкторы для макетирования прикладных систем; эмуляторы ПЗУ – программно-аппаратное средство, позволяющее заменить ПЗУ отлаживаемого устройства на ОЗУ, в которое можно загрузить программу с компьютера через один из стандартных каналов связи. Помимо этого, существуют комбинированные устройства и наборы. Симуляторы Как правило, симулятор состоит из отладчика, модели ЦП и памяти. Более совершенные устройства содержат в своем составе модели встроенных периферийных устройств (таймеров, портов, АЦП и систем прерываний). Симулятор должен уметь загружать файлы программ в всех популярных форматах, максимально полно отображать информацию о состоянии ресурсов симулируемого МК, а также предоставлять возможности по симуляции выполнения загружаемой программы в различных режимах. В процессе отладки модель выполняет программу, и на экране монитора компьютера отображается текущее состояние модели. Загрузив программу в симулятор, пользователь может запускать ее пошаговом или непрерывном режиме, задавать условные или безусловные точки останова, контролировать и свободно модифицировать содержимое ячеек памяти и регистров симулируемого МК. Симулятор позволяет быстро проверить логику выполнения программы, правильность выполнения арифметических операций. В зависимости от класса используемого отладчика некоторые модели симуляторов поддерживают высокоуровневую отладку программ. Симулятор может содержать и ряд дополнительных программных средств, например, интерфейс внешней среды. Наличие такого интерфейса позволяет создавать и гибко использовать модель внешней среды МК, функционирующую и воздействующую на отлаживаемую программу по заданному алгоритму. В реальной системе МК обычно «занимается» считыванием информации с подключенных к нему устройств (датчиков), обработкой ее и выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для того чтобы в простом симуляторе смоделировать работу датчика, нужно вручную изменять текущее состояние модели периферийного устройства, к которому в реальной системе подключен датчик. Но существует ряд современных разработок программных симуляторов, в которых чтобы имитировать внешние условия и ситуации, обычно используется специальный файл входных воздействий. Этот файл задает последовательность входных сигналов, поступающих на моделируемое устройство. К примеру, для микроконтроллеров AVR этот входной файл программного симулятора может выглядеть следующим образом: 000000000:00 000000006:F1 000000015:18 000000109:1C 000000203:61 000000250:10 000000344:1F 000000391:71 999999999:ff где каждая строка содержит – цикл: данные, поступающие на какой либо указанный порт. В некоторых моделях симуляторов эта проблема имитации внешних сигналов решена таким образом, что симулятор имеет встроенное средство для создания моделей подключенных к МК внешних устройств, включая средства графического отображения информации. Очевидная особенность программных симуляторов в том, что загруженные в них программы выполняются в масштабе времени, отличном от реального. Однако низкая цена, возможность отладки даже при отсутствии макета отлаживаемого устройства делают программные симуляторы весьма привлекательным средством отладки. Необходимо также отметить, что существует целый класс ошибок, которые можно обнаружить только с помощью симулятора. Интегрированные среды разработки Идея единства программного и аппаратного обеспечения систем на базе МК является очень важной. Объединение инструментальных средств разработки программного обеспечения с инструментальными средствами разработки аппаратного обеспечения может стать важным преимуществом при разработке устройств. Существенно облегчают и ускоряют процесс разработки и отладки микропроцессорных систем, так называемые интегрированные среды разработки. Они совмещают в себе текстовый редактор для написания исходных текстов, трансляторы с ассемблера и Си, линкер, отладчик, справочную информацию по МК и другие средства, необходимые разработчику. Настройка трансляторов, линкера и других компонентов производится не методом указания ключей в командной строке, а в виде диалоговых окон, где нужно только расставить «галочки» в нужных местах. Преобразование исходных текстов программ в файл машинных кодов запускается нажатием одной клавишей. Появление интегрированных сред разработки программ ещё больше повысило эффективность создания программ для МК, позволило разработчику сосредоточиться на сути решаемой задачи и отвлечься от конкретных деталей ее реализации. Интегрированные пакеты для разработки программ выпускают несколько фирм, пакеты разных производителей схожи между собой по функциям, но различаются предоставляемыми сервисными возможностями, удобством работы и качеством генерированного машинного кода. Напомним, что при традиционном подходе начальный этап написания программ строится следующим образом. Исходный текст набирают с помощью какого-либо текстового редактора. По завершению набора работа с текстовым редактором прекращается и запускается кросс-компилятор. Как правило, новая программ содержит синтаксические ошибки, и компилятор сообщает о них на консоль оператора. Затем вновь запускается текстовый редактор, и оператор ищет и устраняет выявленные ошибки. При этом сообщение об их характере, выведенные компилятором уже не видны, так как экран занят текстовым редактором. Этот цикл может повторяться не один раз. И если программа относительно сложна, собирается из различных частей, подвергается редактированию или модернизации, то даже этот начальный этап может потребовать очень много сил и времени программиста. Избежать рутинной работы и тем самым существенно повысить производительность труда программиста позволяет появившиеся и быстро завоевывающие популярность так называемые интегрированные среды (оболочки) разработки (Integrated Development Environment – IDE). Как правило, хорошая интегрированная среда объединяет имеющиеся средства отладки (внутрисхемный эмулятор, программный симулятор и программатор) и обеспечивает работу программиста с текстами программ в стиле диалоговых окон. Интегрированная среда позволяет: использовать встроенный многофайловый текстовый редактор, специально ориентированный на работу с исходными текстами программ; наблюдать одновременно в многооконном режиме диагностику выявленных при компиляции ошибок и исходный текст программы доступный редактированию; вести параллельную работу над несколькими проектами. Менеджер проектов позволяет использовать любой проект в качестве шаблона для вновь создаваемого. Опции используемых компиляторов и список исходных файлов проекта устанавливаются в диалоговых меню и сохраняются в рамках проекта, устраняя необходимость работы с неудобными bat – файлами: подвергать перекомпиляции, только редактировавшиеся модули; загружать отлаживаемую программу в имеющиеся средства отладки и работать с ними без выхода из оболочки; подключать к оболочке практически любые программные средства. В последнее время функции интегрированных сред разработки становится принадлежностью программных интерфейсов наиболее «продвинутых» эмуляторов и отладчиков симуляторов. Такие функциональные возможности в сочетании с дружественным интерфейсом существенно ускоряют работу программиста. Таким образом, выбирая инструментальные средства отладки, целесообразно принимать в расчет следующий комплекс показателей: перечень поддерживаемых МК, ограничения на ресурсы эмулируемых/симулируемых МК, возможность символьной отладки, перечень поддерживаемых компиляторов и, наконец, сервисные возможности. Язык Ассемблера. Прежде чем начать разработку какого-либо устройства на базе МК очень важно познакомиться с основами программирования на языке Ассемблера. При создании приложений для МК следует не только освоить этот метод программирования, но и научиться хорошо понимать, как шаг за шагом выполняется ваша программа, и что при этом происходит в устройстве. Чтобы процесс изучения языка, написание и отладка программ на Ассемблере был более простым и понятным, существует несколько приемов. Во-первых – использование визуализации процедур выполнения команд процессором. Во-вторых – применение методов структурного программирования, чтобы сделать программы более простыми для чтения и понимания. Визуализацию выполнения команд лучше всего осуществлять, используя структурную схему процессора или МК, на которой отмечается прохождение данных при выполнении каждой команды. В результате обеспечивается хорошее визуальное представление процесса выполнения команд. Языки программирования высокого уровня. Для программирования МК можно использовать различные языки высокого уровня. Термин «язык высокого уровня» служит для обозначения языков, используемых для написания легко читаемых программ, которые конвертируются (компилируются) в язык ассемблера, а затем преобразуются в объектный код (биты и байты) для их выполнения микроконтроллером. Перечислим основные характеристики языков высокого уровня: наличие встроенных функций (например, консольный ввод/вывод) с подключаемыми библиотеками; разнообразные типы данных (8-, 16-, 32-битные и с плавающей точкой); выполнение арифметических операций с использованием стека; использование локальных и глобальных переменных, указателей и структур данных; распределение памяти; доступ к аппаратным регистрам; символическая информация для симулятора/эмулятора. Реализация этих характеристик может быть проблематичной для встраиваемых МК, которые обладают следующими особенностями: ограниченный объем памяти программ ROM и памяти данных RAM; отсутствие BIOS или операционной системы; переопределяемый ввод/вывод (когда вывод может использоваться как цифровой/аналоговый/последовательный вход/выход). Таким образом, использование ассемблера необходимо, если к размеру и быстродействию генерируемого кода предъявляются очень жесткие требования. В настоящее время таких случаев становится все меньше и меньше, т.к. практически всегда можно взять более «быстрый» МК с большим объемом памяти. Кроме того, современные пакеты кросс средств позволяют легко писать смешанные программы, где часть модулей написана на Си, а наиболее критичные к быстродействию части – на ассемблере. Компиляторы Си позволяют также вставлять в исходные тексты ассемблерные инструкции. При разработке программного обеспечения для МК существует несколько правил, которые следует выполнять, чтобы объем используемых ресурсов не превысил доступный предел. Использовать только один вид интерфейса с аппаратными средствами (внешними устройствами). Применения различных интерфейсов создает проблемы, если потребуется подключать другие типы внешних устройств. Идентифицировать глобальные переменные, специфичные для подпрограмм, и не использовать их где-нибудь еще в коде. Использовать везде, где возможно, локальные переменные (это можно реализовать только в языках высокого уровня). Если предполагается наличие временно используемых переменных, то программа должна обеспечить их уникальное использование. Следование этим правилам при разработке прикладных программ избавит вас в дальнейшем от проблем, связанных с устранением трудно выявляемых неустойчивых ошибок в программе.

C — стандартизированный процедурный язык программирования.

Язык C был разработан в начале 1970-х годов сотрудниками Bell Labs Кеном Томпсоном и Денисом Ритчи как наследник языка B.

C был создан для использования в операционной системе UNIX, в том числе и для написания ядра системы. С тех пор он был портирован на многие другие операционные системы и стал одним из самых широко используемых языков программирования.

В 1978 году была опубликована книга “Язык программирования C” Ритчи и Кернигана; описанный в ней язык стал неформальным стандартом языка, известным как K&R C.

Первый официальный стандарт языка был создан в 1989 году ANSI X3.159-1989 и в следующем году с незначительными изменениями принят как ISO/IEC 9899:1990; он известен как ANSI C. Следующими стандартами стали ISO 9899:1999 (C99) и ISO/IEC 9899:2011 (C11).

C ценят за его эффективность; он является самым популярным языком для создания системного программного обеспечения. Его также часто используют для создания прикладных программ.

Особенности языка:

минимальное количество ключевых слов.

большинство возможностей языка вынесено в библиотеки.

использование препроцессора для определения макросов, включения исходных кодов других файлов и условной компиляции.

статическая слабая типизация: у всех данных есть фиксированные типы, но неявные преобразования разрешены.

разрешено определение пользовательских типов и составных типов.

предоставляется низкоуровневый доступ к памяти (через преобразование машинных адресов в типизированные указатели).

процедуры являются частным случаем функции, возвращающей специальный тип void.

файлы можно компилировать отдельно и линковать друг с другом, контролируя видимость функций и данных ключевыми словами static и extern.

Си++ (англ. C++) — компилируемый строго типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает разные парадигмы программирования: процедурную, обобщённую, функциональную; наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного программирования.

Разработка языка началась в 1979 году. Целью создания C++ было дополнение C возможностями, удобными для масштабной разработки ПО, с сохранением гибкости, скорости и портабельности C. Вместе с тем создатели C++ стремились сохранить совместимость с C: синтаксис первого основан на синтаксисе последнего, и большинство программ на C будут работать и как C++. Изначально новый язык назывался “C с классами”, но затем имя было изменено на C++ — это должно было подчеркнуть как его происходжение от C, так и его превосходство над последним.

Первый выпуск C++ для коммерческого использования состоялся в 1985 году, вместе с публикацией книги “The C++ Programming Language”, которая на долгое время стала его неофициальным стандартом. В 1989 году вышла вторая версия языка в сопровождении книги “The Annotated C++ Reference Manual”.

В 1990-х годах язык стал одним из наиболее широко используемых языков программирования общего назначения. Первым официальным стандартом языка стал ISO/IEC 14882:1998, более известный как C++98. В 2003 году была принята его дополненная версия, C++03, а в 2005 году был опубликован “Library Technical Report 1” (сокращенно TR1) — документ, описывающий расширения стандартной библиотеки. TR1 не является стандартом, но большинство актуальных компиляторов C++ поддерживает его. Наконец, в 2011 году был принят текущий стандарт, C++11.

Нововведениями C++ в сравнении с C являются:

поддержка объектно-ориентированного программирования через классы. C++ предоставляет все четыре возможности ООП — абстракцию, инкапсуляцию, наследование (в том числе и множественное) и полиморфизм.

поддержка обобщённого программирования через шаблоны функций и классов;

стандартная библиотека C++ состоит из стандартной библиотеки C (с некоторыми модификациями) и библиотеки шаблонов (Standard Template Library, STL), которая предоставляет обширный набор обобщенных контейнеров и алгоритмов;

дополнительные типы данных;

обработка исключений;

виртуальные функции;

пространства имён;

встраиваемые (inline) функции;

перегрузка (overloading) операторов;

перегрузка имён функций;

ссылки и операторы управления свободно распределяемой памятью.

C# (произносится си-шарп) — язык программирования, сочетающий объектно-ориентированные и контекстно-ориентированные концепции. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров под руководством Андерсa Хейлсбергa в компании Microsoft как основной язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET. Компилятор с C# входит в стандартную установку самой .NET, поэтому программы на нём можно создавать и компилировать даже без инструментальных средств вроде Visual Studio.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет строгую статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов, указатели на функции-члены классов, атрибуты, события, свойства, исключения, комментарии в формате XML. Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Delphi, Modula и Smalltalk — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем: так, C# не поддерживает множественное наследование классов (в отличие от C++) или вывода типов (в отличие от Haskell).

Объе́ктно-ориенти́рованное программи́рование (ООП) — методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования.

Необходимо обратить внимание на следующие важные части этого определения: 1) объектно-ориентированное программирование использует в качестве основных логических конструктивных элементов объекты, а не алгоритмы; 2) каждый объект является экземпляром определенного класса; 3) классы образуют иерархии. Программа считается объектно-ориентированной, только если выполнены все три указанных требования. В частности, программирование, не использующее наследование, называется не объектно-ориентированным, а программированием с помощью абстрактных типов данных.

10. Свойства, методы, события объектов визуальной среды программирования Borland Builder C++. Сущность и роль механизмов инкапсуляции, полиформизма, наследования.

Borland C++ Builder - выпущенное недавно компанией Borland средство быстрой азработки приложений, позволяющее создавать приложения на языке C++, используя при этом среду разработки и библиотеку компонентов Delphi. В настоящей статье рассматривается среда разработки C++ Builder и основные приемы, применяемые при проектировании пользовательского интерфейса.

Среда разработки C++ Builder

C++ Builder представляет собой SDI-приложение, главное окно которого содержит настраиваемую инструментальную панель (слева) и палитру компонентов (справа). Помимо этого, по умолчанию при запуске C++ Builder появляются окно инспектора объектов (слева) и форма нового приложения (справа). Под окном формы приложения находится окно редактора кода. 

Формы являются основой приложений C++ Builder. Создание пользовательского интерфейса приложения заключается в добавлении в окно формы элементов объектов C++ Builder, называемых компонентами. Компоненты C++ Builder располагаются на палитре компонентов, выполненной в виде многостраничного блокнота. Важная особенность C++ Builder состоит в том, что он позволяет создавать собственные компоненты и настраивать палитру компонентов, а также создавать различные версии палитры компонентов для разных проектов.

Компоненты C++ Builder

Компоненты разделяются на видимые (визуальные) и невидимые (невизуальные). Визуальные компоненты появляются во время выполнения точно так же, как и во время проектирования. Примерами являются кнопки и редактируемые поля. Невизуальные компоненты появляются во время проектирования как пиктограммы на форме. Они никогда не видны во время выполнения, но обладают определенной функциональностью (например, обеспечивают доступ к данным, вызывают стандартные диалоги Windows 95 и др.) 

Свойства компонентов

Свойства являются атрибутами компонента, определяющими его внешний вид и поведение. Многие свойства компонента в колонке свойств имеют значение, устанав иваемое по умолчанию (например, высота кнопок). Свойства компонента отображаются на странице свойств (Properties). Инспектор объектов отображает опубликованные (published) свойства компонентов. Помимо published-свойств, компоненты могут и чаще всего имеют общие (public), опубликованные свойства, которые доступны только во время выполнения приложения. Инспектор объектов используется для установки свойств во время проектирования. Список свойств располагается на странице свойств инспектора объектов. Можно определить свойства во время проектирования или написать код для видоизменения свойств компонента во время выполнения приложения.

При определении свойств компонента во время проектирования нужно выбрать компонент на форме, открыть страницу свойств в инспекторе объектов, выбрать определяемое свойство и изменить его с помощью редактора свойств (это может быть п остое поле для ввода текста или числа, выпадающий список, раскрывающийся список, диалоговая панель и т.д.).

События

Страница событий (Events) инспектора объектов показывает список событий, распознаваемых компонентом (программирование для операционных систем с графическим пользовательским интерфейсом, в частности, для Windows 95 или Windows NT пре полагает описание реакции приложения на те или иные события, а сама операционная система занимается постоянным опросом компьютера с целью выявления наступления какого-либо события). Каждый компонент имеет свой собственный набор обработчиков событий. В C++ Builder следует писать функции, называемые обработчиками событий, и связывать события с этими функциями. Создавая обработчик того или и ого события, вы поручаете программе выполнить написанную функцию, если это событие произойдет.

Для того, чтобы добавить обработчик событий, нужно выбрать на форме с помощью мыши компонент, которому необходим обработчик событий, затем открыть страницу событий инспектора объектов и дважды щелкнуть левой клавишей мыши на колонке з ачений рядом с событием, чтобы заставить C++ Builder сгенерировать прототип обработчика событий и показать его в редакторе кода. При этом автоматически генерируется текст пустой функции, и редактор открывается в том месте, где следует вводить код. Курсор позиционируется внутри операторных скобок { ... }. Далее нужно ввести код, который должен выполняться при наступлении события. Обработчик событий может иметь параметры, которые указываются после имени функции в круглых скобках. 

Методы

Метод является функцией, которая связана с компонентом, и которая объявляется как часть объекта. Создавая обработчики событий, можно вызывать методы, используя следующую нотацию: ->, например:

Edit1->Show();

Отметим, что при создании формы связанные с ней модуль и заголовочный файл с расширением *.h генерируются обязательно, тогда как при создании нового модуля он не обязан быть связан с формой (например, если в нем содержатся процедуры расчетов). Имена формы и модуля можно изменить, причем желательно сделать это сразу после создания, пока на них не появилось много ссылок в других формах и модулях.

Абстра́кция — в объектно-ориентированном программировании это придание объекту характеристик, которые отличают его от всех других объектов, четко определяя его концептуальные границы. Основная идея состоит в том, чтобы отделить способ использования составных объектов данных от деталей их реализации в виде более простых объектов, подобно тому, как функциональная абстракция разделяет способ использования функции и деталей её реализации в терминах более примитивных функций, таким образом, данные обрабатываются функцией высокого уровня с помощью вызова функций низкого уровня. Такой подход является основой объектно-ориентированного программирования. Это позволяет работать с объектами, не вдаваясь в особенности их реализации. В каждом конкретном случае применяется тот или иной подход: инкапсуляция, полиморфизм или наследование. Например, при необходимости обратиться к скрытым данным объекта, следует воспользоваться инкапсуляцией, создав, так называемую, функцию доступа или свойство. Абстракция данных — популярная и в общем неверно определяемая техника программирования. Фундаментальная идея состоит в разделении несущественных деталей реализации подпрограммы и характеристик существенных для корректного ее использования. Такое разделение может быть выражено через специальный «интерфейс», сосредотачивающий описание всех возможных применений программы. С точки зрения теории множеств, процесс представляет собой организацию для группы подмножеств своего множества. См. также Закон обратного отношения между содержанием и объемом понятия.

Инкапсуля́ция — свойство языка программирования, позволяющее пользователю не задумываться о сложности реализации используемого программного компонента (что у него внутри?), а взаимодействовать с ним посредством предоставляемого интерфейса (публичных методов и членов), а также объединить и защитить жизненно важные для компонента данные. При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Пользователь может взаимодействовать с объектом только через этот интерфейс. Реализуется с помощью ключевого слова: public. Пользователь не может использовать закрытые данные и методы. Реализуется с помощью ключевых слов: private, protected, internal. Инкапсуляция — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с абстракцией, полиморфизмом и наследованием). Сокрытие реализации целесообразно применять в следующих случаях: предельная локализация изменений при необходимости таких изменений, прогнозируемость изменений (какие изменения в коде надо сделать для заданного изменения функциональности) и прогнозируемость последствий изменений.

Насле́дование — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с инкапсуляцией, полиморфизмом и абстракцией), позволяющий описать новый класс на основе уже существующего (родительского), при этом свойства и функциональность родительского класса заимствуются новым классом. Другими словами, класс-наследник реализует спецификацию уже существующего класса (базовый класс). Это позволяет обращаться с объектами класса-наследника точно так же, как с объектами базового класса. Простое наследование: Класс, от которого произошло наследование, называется базовым или родительским (англ. base class). Классы, которые произошли от базового, называются потомками, наследниками или производными классами (англ. derived class). В некоторых языках используются абстрактные классы. Абстрактный класс — это класс, содержащий хотя бы один абстрактный метод, он описан в программе, имеет поля, методы и не может использоваться для непосредственного создания объекта. То есть от абстрактного класса можно только наследовать. Объекты создаются только на основе производных классов, наследованных от абстрактного. Например, абстрактным классом может быть базовый класс «сотрудник вуза», от которого наследуются классы «аспирант», «профессор» и т. д. Так как производные классы имеют общие поля и функции (например, поле «год рождения»), то эти члены класса могут быть описаны в базовом классе. В программе создаются объекты на основе классов «аспирант», «профессор», но нет смысла создавать объект на основе класса «сотрудник вуза».

Множественное наследование

При множественном наследовании у класса может быть более одного предка. В этом случае класс наследует методы всех предков. Достоинства такого подхода в большей гибкости. Множественное наследование реализовано в C++. Из других языков, предоставляющих эту возможность, можно отметить Python и Эйфель. Множественное наследование поддерживается в языке UML. Множественное наследование — потенциальный источник ошибок, которые могут возникнуть из-за наличия одинаковых имен методов в предках. В языках, которые позиционируются как наследники C++ (Java, C# и др.), от множественного наследования было решено отказаться в пользу интерфейсов. Практически всегда можно обойтись без использования данного механизма. Однако, если такая необходимость все-таки возникла, то, для разрешения конфликтов использования наследованных методов с одинаковыми именами, возможно, например, применить операцию расширения видимости — «::» — для вызова конкретного метода конкретного родителя. Попытка решения проблемы наличия одинаковых имен методов в предках была предпринята в языке Эйфель, в котором при описании нового класса необходимо явно указывать импортируемые члены каждого из наследуемых классов и их именование в дочернем классе. Большинство современных объектно-ориентированных языков программирования (C#, Java, Delphi и др.) поддерживают возможность одновременно наследоваться от класса-предка и реализовать методы нескольких интерфейсов одним и тем же классом. Этот механизм позволяет во многом заменить множественное наследование — методы интерфейсов необходимо переопределять явно, что исключает ошибки при наследовании функциональности одинаковых методов различных классов-предков.

Полиморфи́зм — возможность объектов с одинаковой спецификацией иметь различную реализацию. Язык программирования поддерживает полиморфизм, если классы с одинаковой спецификацией могут иметь различную реализацию — например, реализация класса может быть изменена в процессе наследования[1]. Кратко смысл полиморфизма можно выразить фразой: «Один интерфейс, множество реализаций». Полиморфизм — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с абстракцией, инкапсуляцией и наследованием). Полиморфизм позволяет писать более абстрактные программы и повысить коэффициент повторного использования кода. Общие свойства объектов объединяются в систему, которую могут называть по-разному — интерфейс, класс. Общность имеет внешнее и внутреннее выражение: внешняя общность проявляется как одинаковый набор методов с одинаковыми именами и сигнатурами (именем методов, типами аргументов и их количеством); внутренняя общность — одинаковая функциональность методов. Её можно описать интуитивно или выразить в виде строгих законов, правил, которым должны подчиняться методы. Возможность приписывать разную функциональность одному методу (функции, операции) называется перегрузкой метода (перегрузкой функций, перегрузкой операций).

Формы полиморфизма

Полиморфизм включения

полиморфизм называют чистым полиморфизмом. Применяя такую форму полиморфизма, родственные объекты можно использовать обобщенно. С помощью замещения и полиморфизма включения можно написать один метод для работы со всеми типами объектов TPerson. Используя полиморфизм включения и замещения можно работать с любым объектом, который проходит тест «is-A». Полиморфизм включения упрощает работу по добавлению к программе новых подтипов, так как не нужно добавлять конкретный метод для каждого нового типа, можно использовать уже существующий, только изменив в нем поведение системы. С помощью полиморфизма можно повторно использовать базовый класс; использовать любого потомка или методы, которые использует базовый класс

Параметрический полиморфизм

Используя Параметрический полиморфизм можно создавать универсальные базовые типы. В случае параметрического полиморфизма, функция реализуется для всех типов одинаково и таким образом функция реализована для произвольного типа. В параметрическом полиморфизме рассматриваются параметрические методы и типы. 

Параметрические методы.  Если полиморфизм включения влияет на наше восприятие объекта, то параметрические полиморфизм влияет на используемые методы, так как можно создавать методы родственных классов, откладывая объявление типов до времени выполнения. Для избежания написания отдельного метода каждого типа применяется параметрический полиморфизм, при этом тип параметров будет являться таким же параметром, как и операнды.

Параметрические типы. Вместо того, чтобы писать класс для каждого конкретного типа следует создать типы, которые будут реализованы во время выполнения программы, то есть мы создаем параметрический тип. Полиморфизм переопределения.  Абстрактные методы часто относятся к отложенным методам. Класс, в котором определен этот метод может вызвать метод и полиморфизм обеспечивает вызов подходящей версии отложенного метода в дочерних классах. Специальный полиморфизм допускает специальную реализацию для данных каждого типа. Полиморфизм-перегрузка- это частный случай полиморфизма. С помощью перегрузки одно и то же имя может обозначать различные методы, причем методы могут различаться количеством и типом параметров, то есть не зависят от своих аргументов. Метод может не ограничиваться специфическими типами параметров многих различных типов.