برنامه نویسی شی گرا چیست؟ Object Oriented Programming – OOP

برنامه نویسی شی گرا یعنی چی - زبان های برنامه نویسی شی گرا چیست - الکامکو

برنامه نویسی شی گرا چیست؟ کاربرد برنامه نویسی شی گرا؟ تاریخچه برنامه نویسی های oop چیست؟ نمونه هایی از زبان های Object Oriented چیست؟ در این مطلب از وبلاگ الکامکو می خواهیم به این سوالات پاسخ دهیم. پس تا آخر بخوانید تا با جواب آنها آشنا شوید.

شی گرایی چیست؟

تعریف یک سری ویژگی یا رفتار و نسبت دادن اون ویژگی و رفتار ها به چیز های مختلف را شی گرایی می گویند. شی گرایی فقط منحصر به برنامه نویسی نیست و در همه ابعاد زندگی قابل تفهیم است. مثلا یک یک لپتاپ را در نظر بگیرید. این لپ تاپ دارای ویژگی های خاص خودش مثل رنگ، مدل، مشخصات سخت افزاری، قابل حمل بودن و … منحصر به فردی است. وقتی شما جایی می شنوید لپ تاپ ایسوس ، در یک لحظه تمام ویژگی های یک لپ تاپ را که چه ویژگی یا رفتار هایی دارد به یاد میارید. این یعنی شی گرایی یعنی یک سری ویژگی و رفتار برای لپ تاپ تعریف کردیم و آن را به ایسوس نسبت دادیم!

تقسیم زبان های برنامه نویسی:

زبان های برنامه نویسی را می توان به روش های مختلفی تقسیم کرد. یکی از روش های تقسیم زبان های برنامه نویسی بر اساس نوع داده است. بر اساس این تقسیم بندی، زبان های برنامه نویسی به دو دسته زبان های سطح پایین و زبان های سطح بالا تقسیم می شوند.

زبان های سطح پایین زبان هایی هستند که به طور مستقیم با سخت افزار کامپیوتر ارتباط برقرار می کنند. این زبان ها معمولاً پیچیده و دشوار برای یادگیری هستند، اما عملکرد بالایی دارند. از جمله زبان های سطح پایین می توان به ماشین کد، اسمبلی و C اشاره کرد.

زبان های سطح بالا زبان هایی هستند که برای انسان ها قابل خواندن و نوشتن هستند. این زبان ها معمولاً ساده تر از زبان های سطح پایین هستند و یادگیری آنها آسان تر است. از جمله زبان های سطح بالا می توان به جاوا، پایتون، سی شارپ و جاوا اسکریپت اشاره کرد.

روش دیگری برای تقسیم زبان های برنامه نویسی بر اساس شیوه برنامه نویسی است. بر اساس این تقسیم بندی، زبان های برنامه نویسی به دو دسته زبان های رویه ای و زبان های شی گرا تقسیم می شوند.

زبان های رویه ای زبان هایی هستند که بر اساس اجرای مجموعه ای از دستورالعمل ها کار می کنند. این زبان ها معمولاً برای برنامه های کاربردی تجاری و سیستمی استفاده می شوند. از جمله زبان های رویه ای می توان به C++، C، جاوا و پایتون اشاره کرد.

زبان های شی گرا زبان هایی هستند که بر اساس مفهوم شی گرایی کار می کنند. این زبان ها معمولاً برای برنامه های کاربردی گرافیکی و وب استفاده می شوند. از جمله زبان های شی گرا می توان به جاوا، سی شارپ، پایتون و جاوا اسکریپت اشاره کرد.

روش های دیگری نیز برای تقسیم زبان های برنامه نویسی وجود دارد. برخی از این روش ها عبارتند از:

بر اساس دامنه کاربرد، مانند زبان های برنامه نویسی وب، برنامه نویسی دسکتاپ، برنامه نویسی موبایل و برنامه نویسی بازی
بر اساس سطح انتزاع، مانند زبان های سطح پایین، سطح متوسط و سطح بالا
بر اساس تاریخچه، مانند زبان های مبتدی، متوسط و پیشرفته

انتخاب زبان برنامه نویسی مناسب بستگی به عوامل مختلفی دارد، مانند سطح مهارت، دامنه کاربرد و نیازهای پروژه.

پیشنهاد برای یادگیری کاتلین

کاتلین یک زبان برنامه نویسی مدرن، قدرتمند و انعطاف پذیر است که به سرعت در حال محبوبیت است. این زبان توسط گوگل به عنوان زبان برنامه نویسی رسمی برای توسعه برنامه های اندروید انتخاب شده است و همچنین برای توسعه وب، دسکتاپ و سرور نیز مورد استفاده قرار می گیرد. برای یادگیری طراحی اپلیکیشن با کاتلین دوره آموزش کاتلین پیشرفته را به شما پیشنهاد می کنیم.

مفاهیم برنامه نویسی شی گرا با یک مثال

در شروع یادگیری برنامه نویسی شئ‌گرا باید با اصطلاحات برنامه نویسی شی گرا آشنا شوید و بدانید کلاس و شئ چه هستند و تفاوت آنها در چیست.

مفاهیم اصلی برنامه نویسی شی گرا عبارتند از:

کلاس: یک کلاس یک قالب برای ایجاد اشیا است.
شیء: یک شی یک نمونه از یک کلاس است.
ویژگی: یک ویژگی یک داده یا کد است که به یک شی اختصاص داده شده است.
متد: یک متد یک عملکرد است که توسط یک شی اجرا می شود.
وراثت: وراثت امکان ایجاد یک کلاس جدید بر اساس کلاس موجود را فراهم می کند.
کاپسولاسیون: کپسوله سازی به معنای مخفی کردن جزئیات داخلی یک شی از سایر اشیا است.
چندریختی: چندریختی به معنای امکان استفاده از یک شی برای انجام کارهای مختلف است.

در نتیجه : برنامه نویسی شی گرا چیست؟

برنامه نویسی شی گرا یک شیوه برنامه‌نویسی است، که ساختار یا بلوک اصلی اجزای آن، شی‌ها هستند. در این شیوه برنامه‌نویسی، برنامه به شی گرایش پیدا می‌کند، به این معنا که داده‌ها و توابعی که بر روی این داده‌ها عمل می‌کنند، تا حد امکان در قالبی به نام شیء و در کنار یکدیگر قرار گرفته، جمع‌بندی شده و یک واحد (یا یک شیء) را تشکیل می‌دهند و نسبت به محیط بیرونِ خود، کپسوله می‌شوند. از این طریق، توابع خارج از آن شیء، امکان ایجاد تغییر در داده‌های درون شیء را نخواهند داشت.

برنامه نویسی شی گرا به انگلیسی

مخفف object-oriented programming برنامه نویسی شی گرا به انگلیسی (OOP) است.

اهمیت برنامه نویسی شی گرا چیست؟

در برنامه نویسی، شی گرایی یکی از مفاهیم مهم است که هر برنامه نویسی باید بتواند از آن استفاده کند. شاید لزوم این نوع برنامه نویسی در برنامه های کوچیک زیاد به چشم نیاد، ولی در پروژه های کمی بزرگتر، یکی از واجبات است.

همچنین بخوانید: گرفتن پروژه برنامه نویسی اندروید، وب و غیره چگونه است؟

تاریخچه برنامه نویسی شی گرا چیست؟

برنامه نویسی شی گرا با زبان Simula (1967) شروع شد که مخفی کردن اطلاعات را به ALGOL اضافه کرد. یکی دیگر از زبان های تاثیرگذار شی گرا اسمال تاک (۱۹۸۰) بود که در آن یک برنامه مجموعه ای از اشیاء بود که با ارسال پیام به یکدیگر در تعامل بودند.

اصول برنامه نویسی شی گرا چیست؟

برنامه نویسی شی گرا بر اساس اصول زیر است:

کپسوله سازی (Encapsulation): این اصل بیان می کند که تمام اطلاعات مهم در داخل یک شی وجود دارد و فقط اطلاعات انتخابی در معرض دید قرار می گیرند. پیاده سازی و وضعیت هر شی به صورت خصوصی در یک کلاس تعریف شده نگهداری می شود. اشیاء دیگر به این کلاس دسترسی ندارند یا اختیار ایجاد تغییرات را ندارند. آنها فقط می توانند لیستی از توابع یا متدهای عمومی را فراخوانی کنند. این ویژگی پنهان کردن داده ها امنیت برنامه را بیشتر می کند و از خراب شدن ناخواسته داده ها جلوگیری می کند.

انتزاع (Inheritance): اشیاء فقط مکانیسم های داخلی را نشان می دهند که برای استفاده از اشیاء دیگر مرتبط هستند و هر کد پیاده سازی غیر ضروری را پنهان می کنند. کلاس مشتق شده می تواند عملکرد خود را گسترش دهد. این مفهوم می تواند به توسعه دهندگان کمک کند تا تغییرات یا اضافات بیشتری را در طول زمان انجام دهند.

وراثت (Abstraction): کلاس ها می توانند از کدهای کلاس های دیگر استفاده مجدد کنند. می‌توان روابط و زیر کلاس‌ها را بین اشیاء اختصاص دهند و توسعه‌دهندگان را قادر سازند تا از منطق مشترک استفاده مجدد کنند و در عین حال ویژگی سلسله مراتبی منحصر به فرد را حفظ کنند. این خواص برنامه نویسی شی گرا باعث تجزیه و تحلیل داده های دقیق تر می شود، زمان توسعه را کاهش می دهد و سطح بالاتری از دقت را تضمین می کند.

پلی مورفیسم (Polymorphism): اشیا برای به اشتراک گذاشتن رفتارها طراحی شده اند و می توانند بیش از یک شکل به خود بگیرند. این برنامه تعیین می کند که کدام معنا یا کاربرد برای هر اجرای آن شی از یک کلاس والد ضروری است و نیاز به کد تکراری را کاهش می دهد. سپس یک کلاس فرزند ایجاد می شود که عملکرد کلاس والد را گسترش می دهد. چند شکلی به انواع مختلف اشیاء اجازه می دهد تا از یک رابط عبور کنند.

پیشنهاد برای ساخت اپلیکیشن های اندرویدی و کسب درآمد از آنها

دوره آموزش اندروید پروژه محور شامل ۹ دوره از پایه تا پیشرفته

مزایا و معایب برنامه نویسی شی گرا چیست؟

هر زبان برنامه نویسی دارای مزایا و معایب خاص خودش است. در این قسمت می خواهیم شما را با مزایا و معایب برنامه نویسی زبان OOP آشنا کنیم:

مزایای برنامه نویسی شی گرا چیست؟

مدولار بودن (Modularity): کپسوله سازی اشیاء را قادر می سازد تا در خود محفوظ باشند و عیب یابی و توسعه مشارکتی را آسان تر می کند.
قابلیت استفاده مجدد (Reusability): کد را می توان از طریق وراثت دوباره استفاده کرد، به این معنی که یک تیم مجبور نیست یک کد را چندین بار بنویسد.
بهره وری (Productivity): برنامه نویسان می توانند با استفاده از کتابخانه های متعدد و کدهای قابل استفاده مجدد سریعتر برنامه های جدید بسازند.
قابل ارتقا و مقیاس پذیر (Easily upgradable and scalable): برنامه نویسان می توانند عملکردهای سیستم را به طور مستقل پیاده سازی کنند.
توضیحات رابط (Interface descriptions): توضیحات سیستم های خارجی به دلیل تکنیک های ارسال پیام که برای ارتباط اشیا استفاده می شود، ساده است.
امنیت (Security): با استفاده از کپسوله سازی و انتزاع، کدهای پیچیده پنهان می شوند، نگهداری نرم افزار آسان تر می شود و پروتکل های اینترنتی محافظت می شوند.
انعطاف پذیری (Flexibility): چند شکلی یک تابع را قادر می سازد تا با کلاسی که در آن قرار می گیرد سازگار شود. اشیاء مختلف نیز می توانند از یک رابط عبور کنند.

معایب برنامه نویسی شی گرا چیست؟

مدل برنامه نویسی شی گرا به دلایل متعدد مورد انتقاد توسعه دهندگان قرار گرفته است. بزرگترین مشکلات برنامه نویسی شی گرا این است که بیش از حد بر مؤلفه داده توسعه نرم افزار تأکید می کند و به اندازه کافی روی محاسبات یا الگوریتم ها تمرکز نمی کند. بعلاوه، نوشتن کد OOP ممکن است پیچیده‌تر باشد و کامپایل آن بیشتر طول بکشد.

همچنین بخوانید: معرفی سایت های فریلسری برنامه نویسی ایرانی و خارجی

نمونه هایی از زبان های برنامه نویسی شی گرا چیست؟

در حالی که Simula به عنوان اولین زبان برنامه نویسی شی گرا شناخته می شود، امروزه بسیاری از زبان های برنامه نویسی دیگر با OOP استفاده می شوند. اما برخی از زبان های برنامه نویسی بهتر از سایرین با OOP در ارتباط هستند. به عنوان مثال، زبان‌های برنامه‌نویسی که زبان‌های OOP خالص (pure) در نظر گرفته می‌شوند، همه چیز را به عنوان یک شی در نظر می‌گیرند. سایر زبان‌های برنامه‌نویسی عمدتاً برای OOP طراحی شده‌اند، اما شامل برخی فرآیندهای رویه‌ای هستند.

به عنوان مثال، زبان های محبوب OOP عبارتند از:

Ruby
Scala
JADE
Emerald

زبان های برنامه نویسی که عمدتاً برای OOP طراحی شده اند عبارتند از:

Java
Python
++C

سایر زبان های برنامه نویسی که با OOP مرتبط می شوند عبارتند از:

Visual Basic .NET
PHP
JavaScript

پیشنهاد برای ساخت اپلیکیشن های اندروید و iOS همزمان

آموزش فلاتر پروژه محور با زبان برنامه نویسی دارت از مبتدی تا پیشرفته

روش های جایگزین برای زبان های برنامه نویسی شی گرا چیست؟

روشهای جایگزین برای زبان های برنامه نویسی شی گرا عبارتند از:

برنامه نویسی تابعی (Functional programming): برنامه‌نویسی تابعی یک پارادایم برنامه‌نویسی یا سبکی برای ایجاد ساختار و عناصر برنامه‌های رایانه‌ای است که با محاسبه به صورت یک ارزیابی تابع‌های ریاضیاتی برخورد می‌کند و از وضعیت‌های در حال تغییر و داده‌های تغییرپذیر اجتناب می‌کند.

برنامه نویسی ساختاریافته یا مدولار (Structured or modular programming): در برنامه نویسی ساختاری ، کد به توابع یا ماژول ها تقسیم می شود. همچنین به عنوان برنامه نویسی مدولار شناخته می شود. ماژول ها یا توابع مجموعه ای از عبارات است که یک کار فرعی را انجام می دهد. از آنجا که هر کار یک ماژول جداگانه است ، آزمایش و رفع اشکال برای برنامه نویس آسان است. همچنین انجام اصلاحات بدون تغییر کل برنامه بسیار آسان است. هنگام تغییر کد ، برنامه نویس فقط باید روی ماژول خاص تمرکز کند. زبان C و پاسکال نمونه هایی از زبان های برنامه نویسی ساختاری هستند.

برنامه نویسی دستوری (Imperative programming): بر خلاف زبان‌های اعلانی است که در آنها تنها نتیجه انجام دستورها بیان می‌شود. به بیان دیگر در زبان‌های دستوری چگونگی اجرای برنامه بیان می‌شود اما در زبان‌های اعلانی چیستی نتیجه بیان می‌شود. این نوع برنامه نویسی شامل C++ و جاوا می‌شود.

برنامه نویسی اعلانی (Declarative programming): این روش برنامه نویسی شامل بیانیه هایی در مورد اینکه کار یا نتیجه مطلوب چیست می باشد، اما نحوه دستیابی به آن دستورات بیان نمی شود. برخی از این زبان ها عبارتند از Prolog و Lisp.

برنامه نویسی منطقی (Logical programming): هر برنامه نوشته‌شده به یک زبان برنامه‌نویسی منطقی مجموعه‌ای از جمله‌ها است که حالت منطقی دارند، که آن جمله‌ها بیانگر «واقعیت» و «قاعده» دربارهٔ یک دامنه مسئله هستند. خانواده‌های زبان برنامه‌نویسی منطقی اصلی شامل پرولوگ، برنامه‌نویسی مجموعه جواب (ASP) و دیتالاگ است.

اکثر زبان های برنامه نویسی پیشرفته توسعه دهندگان را قادر می سازند تا مدل ها را ترکیب کنند، زیرا می توان از آنها برای روش های برنامه نویسی مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال، JavaScript می تواند برای برنامه نویسی OOP و تابعی استفاده شود.

همچنین بخوانید: کراس پلتفرم چیست؟

مثال هایی از پروژه برنامه نویسی شی گرایی در زبانهای مختلف برنامه نویسی:

مثال برنامه نویسی شی گرا در پایتون:

فرض کنید می خواهیم یک برنامه ساده برای ایجاد یک ماشین بنویسیم. در برنامه نویسی شی گرا، می توانیم از یک کلاس برای مدل سازی یک ماشین استفاده کنیم. این کلاس شامل ویژگی هایی مانند رنگ، مدل و سرعت خواهد بود. همچنین شامل متدی برای حرکت ماشین خواهد بود.

class Car:
    def __init__(self, color, model, speed):
        self.color = color
        self.model = model
        self.speed = speed

    def move(self):
        print("The car is moving at {} mph.".format(self.speed))


car = Car("red", "Tesla", ۲۰۰)
car.move()

خروجی این کد به شرح زیر خواهد بود:

The car is moving at 200 mph.

در این مثال، کلاس Car یک قالب برای ایجاد اشیا Car است. شی car یک نمونه از کلاس Car است. ویژگی color رنگ ماشین را ذخیره می کند، ویژگی model مدل ماشین را ذخیره می کند و ویژگی speed سرعت ماشین را ذخیره می کند. متد move() ماشین را حرکت می دهد.

مثال برنامه نویسی شی گرا در ++C

در اینجا یک مثال برنامه نویسی شی گرا در ++C آورده شده است:

#include <iostream>

// کلاس `Car`
class Car {
public:
    // سازنده
    Car(const std::string& color, const std::string& model, int speed)
        : m_color(color), m_model(model), m_speed(speed) {}

    // متد `move()`
    void move() {
        std::cout << "The car is moving at " << m_speed << " mph." << std::endl;
    }

private:
    // ویژگی `color`
    std::string m_color;

    // ویژگی `model`
    std::string m_model;

    // ویژگی `speed`
    int m_speed;
};

int main() {
    // ایجاد یک شی `Car`
    Car car("red", "Tesla", ۲۰۰);

    // حرکت ماشین
    car.move();

    return ۰;
}

خروجی این کد به شرح زیر خواهد بود:

The car is moving at 200 mph.

در این مثال، کلاس Car یک قالب برای ایجاد اشیا Car است. کلاس Car دارای سه ویژگی است: color، model و speed. کلاس Car همچنین دارای یک متد move() است که ماشین را حرکت می دهد.

در بخش main()، یک شی Car با استفاده از سازنده Car() ایجاد می شود. سازنده Car() سه پارامتر می گیرد: رنگ، مدل و سرعت ماشین.

متد move() ماشین را حرکت می دهد. این متد سرعت ماشین را در خروجی چاپ می کند.

این یک مثال ساده از برنامه نویسی شی گرا در ++C است. برنامه های شی گرا می توانند بسیار پیچیده تر باشند. با این حال، مفاهیم اصلی که در این مثال توضیح داده شد، در همه برنامه های شی گرا اعمال می شوند.

در اینجا چند نکته اضافی برای برنامه نویسی شی گرا در ++C آورده شده است:

از خصوصی سازی ویژگی ها و متدها برای مخفی کردن جزئیات داخلی یک شی استفاده کنید.
از وراثت برای ایجاد کلاس های جدید بر اساس کلاس های موجود استفاده کنید.
از چندریختی برای استفاده از یک شی برای انجام کارهای مختلف استفاده کنید.

مثال برنامه نویسی شی گرا در جاوا

در اینجا یک مثال برنامه نویسی شی گرا در جاوا آورده شده است:

class Car {
    // ویژگی `color`
    private String color;
    // ویژگی `model`
    private String model;
    // ویژگی `speed`
    private int speed;
    // سازنده
    public Car(String color, String model, int speed) {
        this.color = color;
        this.model = model;
        this.speed = speed;
    }
    // متد `move()`
    public void move() {
        System.out.println("The car is moving at " + speed + " mph.");
    }
    // متد `getColor()`
    public String getColor() {
        return color;
    }
    // متد `setColor()`
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    // متد `getModel()`
    public String getModel() {
        return model;
    }
    // متد `setModel()`
    public void setModel(String model) {
        this.model = model;
    }
    // متد `getSpeed()`
    public int getSpeed() {
        return speed;
    }
    // متد `setSpeed()`
    public void setSpeed(int speed) {
        this.speed = speed;
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // ایجاد یک شی `Car`
        Car car = new Car("red", "Tesla", ۲۰۰);
        // حرکت ماشین
        car.move();
        // تغییر رنگ ماشین
        car.setColor("blue");
        // چاپ اطلاعات ماشین
        System.out.println("The car is " + car.getColor() + ", " + car.getModel() + ", and it is moving at " + car.getSpeed() + " mph.");
    }
}

خروجی این کد به شرح زیر خواهد بود:

The car is moving at 200 mph.
The car is blue, Tesla, and it is moving at 200 mph.

در این مثال، کلاس Car یک قالب برای ایجاد اشیا Car است. کلاس Car دارای سه ویژگی است: color، model و speed. کلاس Car همچنین دارای چندین متد است که برای دسترسی به ویژگی ها و تغییر آنها استفاده می شوند.

متد move() ماشین را حرکت می دهد. این متد سرعت ماشین را در خروجی چاپ می کند.

متد getColor() رنگ ماشین را برمی گرداند.

متد setColor() رنگ ماشین را تغییر می دهد.

متد getModel() مدل ماشین را برمی گرداند.

متد setModel() مدل ماشین را تغییر می دهد.

متد getSpeed() سرعت ماشین را برمی گرداند.

متد setSpeed() سرعت ماشین را تغییر می دهد.

این یک مثال ساده از برنامه نویسی شی گرا در جاوا است. برنامه های شی گرا می توانند بسیار پیچیده تر باشند. با این حال، مفاهیم اصلی که در این مثال توضیح داده شد، در همه برنامه های شی گرا اعمال می شوند.

همچنین بخوانید » آموزش ساخت اپلیکیشن اندروید با جاوا در اندروید استودیو

نتیجه گیری از برنامه نویسی شی گرایی چیست؟

در این مقاله در مورد اینکه منظور از برنامه نویسی شی گرا چیست و چه کاربرد و مزایا و معایبی دارد صحبت کردیم. برنامه‌نویسی شئ‌گرا (Object Oriented Programming) که به اختصار OOP نیز نامیده می‌شود، در حقیقت نوعی منطق یا الگوست که برگرفته از زندگی روزمره‌ی ما بوده و حدودا در دهه‌ی ۱۹۶۰ میلادی مطرح شد و هر برنامه نویسی باید با این مفاهیم اشنا باشد تا بتواند با پروژه های بزرگتر راحتتر کار کند.

شما بگید!

شما چه سوالی درباره این موضوع دارید که اینجا مطرح نشده است؟ لطفا تجربیات خودتان را در این زمینه حتما توی کامنت برای ما بنویسید. منتظر نظرات، پیشنهادات و سوالات شما در همین صفحه از سایت آموزش برنامه نویسی الکامکو هستیم…

توجه

مقاله هایی که در سایت به صورت رایگان قرار گرفته است فقط برای مطالعه بیشتر شما کاربران عزیز می باشد. از هرگونه تماس تلفنی با پشتیبانی سایت و سوال در مورد محتوای مقاله ها خودداری شود.

اشتراک گذاری این مطلب

آخرین مقالات