Блинков Ю.А., Месянжин В.В. (сост) Основы объектно-ориетнированного программирования. Саратовский Государственный университет, механико-математический факультет

Подождите немного. Документ загружается.

Идентичность объектов

Понятие ссылки приводит к концепции идентичности объектов. Каждый объект, созданный в про-

цессе выполнения ОО-системы, уникален и идентифицируется независимо от значений его полей.

Возможны две ситуации:

I1 Два различных объекта могут иметь абсолютно одинаковые поля

I2 Напротив, поля данного объекта могут изменяться в процессе выполнения системы, но это не

влияет на идентификацию объекта.

Ссылка на себя

Ничто не препятствует объекту O1 в определенный момент выполнения системы содержать ссылку,

присоединенную к самому O1. Такая ссылка на себя может быть косвенной.

Такие циклы в динамических структурах возможны, только если клиентские отношения между

соответствующими классами также содержат прямые или косвенные циклы.

8.2 Объекты как средство моделирования

Рассмотренные приемы позволяют продвинуться в понимании возможностей ОО-подхода как сред-

ства моделирования. Важно, в частности, прояснить два аспекта: рассмотреть различные миры,

связанные с разработкой ПО и отношения между ПО и внешней реальностью.

Четыре мира программной разработки

Из предшествующей дискуссии следует, что когда мы говорим об ОО-разработке, следует разли-

чать четыре отдельных мира:

• Моделируемую систему, - внешнюю по отношению к программной системе, описываемую ти-

пами объектов и их абстрактными отношениями.

• Частную конкретизацию внешней системы, состоящую из объектов с фиксированными отно-

шениями.

• Программную систему, состоящую из классов, связанных ОО-отношениями ("быть клиен-

том "быть наследником").

• Объектную структуру в том виде, в котором она существует в процессе выполнения программ-

ной системы, то есть множество программных объектов, связанных ссылками.

Соотношения между этими мирами представлены на рис.8.1.

И на программном и на внешнем уровне (нижняя и верхняя части рисунка) важно разграничить

общие понятия и их конкретные реализации (классы и абстрактные отношения слева, объекты и

отношения экземпляров справа). Данный момент уже обсуждался в дискуссии о сравнительной

роли классов и объектов в предыдущей лекции. Применительно к отношениям необходимо отличать

абстрактные отношения loved_one от множества связей loved_one, существующих между элементами

конкретного множества объектов.

Это различие невыразимо ни в стандартных математических определениях понятия "отношение ни

в программистской терминологии, например в теории реляционных баз данных. Если ограничиться

бинарными отношениями, то и в математике и в теории баз данных отношение определяется как

множество пар в форме <x, y>, где x и y являются элементами заданных множеств TX и TY. В

терминах программирования все x относятся к типу TX, а все y - к типу TY. Будучи пригодными

для математиков, эти определения не подходят для целей моделирования, поскольку не позволяют

различать абстрактные отношения и отношения конкретных экземпляров. При моделировании си-

Рис. 8.1: Формы и их экземпляры

стемы отношение "любит"имеет свои общие и абстрактные свойства, совершенно не зависящие от

записи того, кто кого любит в конкретной группе людей в некоторый момент времени.

8.3 Работа с объектами и ссылками

Вернемся к более приземленным проблемам и рассмотрим, как программные системы работают с

объектами, как создают и используют гибкие структуры данных.

Динамическое создание и повторное связывание

Что не было показано при описании структуры объектов периода выполнения, так это в высшей сте-

пени динамичная природа настоящей ОО-модели. Статическая и ориентированная на стеки политика

управления объектами характерна для языков уровня Fortran и Pascal соответственно. Противопо-

ложной является политика в настоящем ОО-окружении, позволяющая создавать объекты в период

выполнения, когда в них возникает потребность. Какому образцу (типу) соответствуют создаваемые

объекты, как правило, невозможно предсказать при статической проверке программного текста.

В начальном состоянии, как описано в предыдущей лекции, создается единственный корневой

объект. Затем система повторно выполняет операции создания новых объектов, связывает изначально

пустые ссылки с этими объектами, делает ранее присоединенные ссылки пустыми или присоединяет

их к другим объектам. Динамическая и непредсказуемая природа этих операций обеспечивает гибкий

подход и позволяет поддерживать динамические структуры данных, необходимые для реализации

сложных алгоритмов и моделирования быстро меняющихся свойств внешних систем.

Агрегирование

В некоторых областях информатики - базах данных, моделировании, анализе требований - разрабо-

тана классификация отношений, имеющих место между элементами моделируемой системы. В этих

контекстах часто встречается отношение "агрегирования"(aggregation), выражающее тот факт, что

каждый объект некоторого типа является агрегатом - содержит в своем составе ноль или более объ-

ектов, каждый из которых имеет свой собственный тип. Например: автомобиль является агрегатом,

содержащим мотор, кузов и другие детали.

8.4 Ключевые концепции

• ОО-вычисления характеризуются высоко динамичной структурой времени выполнения, в кото-

рой объекты создаются только по запросу.

• Некоторые объекты, используемые ПО, являются моделями внешних объектов (обычно косвен-

ными). Другие объекты служат только для целей проектирования и реализации.

• Объект состоит из ряда значений, называемых полями. Каждое поле соответствует атрибуту

генератора объекта (класса, прямым экземпляром которого является объект).

• Значение, в частности поле объекта, является объектом или ссылкой.

• Ссылка может быть пустой (void) или присоединенной к объекту. Проверка условия x = Void

позволяет определить текущее состояние ссылки. Корректное выполнение вызова x.f (...) воз-

можно, если x не пустая ссылка.

• Объектные структуры могут содержать циклические цепочки ссылок.

• Для сущностей ссылочного типа присваивание (:=) и проверка эквивалентности (=) являются

ссылочными операциями. Для сущностей развернутых типов используется семантика значений.

Соответствующая семантика распространяется и на смешанные операнды.

• В результате ссылочных операций появляются динамические псевдонимы. Они затрудняют

получение выводов о работе системы при анализе ее текста. На практике большинство нетри-

виальных действий со ссылками можно инкапсулировать в библиотечные классы.

Контрольные вопросы

1. К какому понятию относятся определения: "экземпляр класса, набор полей, понятие периода

исполнения"?

сущности

класса

ссылки

объекта

2. К какому понятию относятся высказывания: "понятие периода исполнения, однозначно иденти-

фицирует объект, может быть пустой"?

сущности

ссылки

объекта

класса

3. К какому понятию относятся высказывания: "статическое понятие, применимое к тексту, иден-

тификатор, имеет значение в период выполнения"?

класса

объекта

ссылки

сущности

4. Динамическая структура объектов, создаваемая в период выполнения

имеет, как правило, сложность, значительно превосходящую сложность статической струк-

туры классов

имеет, как правило, сложность более простую, чем сложность статической структуры классов

имеет ту же сложность, что и статическая структура классов

не имеет ничего общего со статической структурой классов

5. На основе изучения статического текста программы нельзя точно предсказать

когда будут созданы новые объекты

какие ссылки будут присоединены к объектам

какие объекты будут созданы

когда ранее присоединенные ссылки становятся пустыми

6. Прямые или косвенные ссылки объектов на самих себя в динамических структурах

возможны только прямые циклы

невозможны

возможны, только если клиентские отношения между соответствующими классами также

содержат прямые или косвенные циклы

возможны, только косвенные циклы

7. Эффект инструкции создания вида create x состоит в?

присоединения ссылки – значения x к новому объекту

создании новой ссылки

инициализации полей создаваемого объекта значениями по умолчанию

создании нового объекта

8. При ссылочном присваивании (левая и правая части присваивания являются ссылками)

ссылка левой части разрывает связь с объектом, к которому она была присоединена, и при-

соединяется к объекту, присоединенному к ссылке правой части

создается новый объект – копия объекта, присоединенного к ссылке правой части, и ссылка

левой части присоединяется к этой копии

ссылка левой части присоединяется к объекту, присоединенному к ссылке правой части,

только если ссылка левой части имела значение void

ссылка левой части сохраняет связь с объектом, к которому она была присоединена, и допол-

нительно связывается с объектом, присоединенным к ссылке правой части

9. При клонировании

при поверхностном клонировании копируется только открытая часть объекта

изменяется состояние существующего объекта

при глубоком клонировании может создаваться несколько новых объектов

создается копия существующего объекта

10. Присоединение y к x

использует y как цель

использует x как цель

имеет место при присваивании y:=x

имеет место при вызове подпрограммы, когда формальный аргумент x заменяется фактиче-

ским y

11. Под динамическими псевдонимами понимается?

существование двух или более сущностей с одинаковыми именами

существование двух или более объектов с одинаковыми значениями полей

существование двух или более сущностей, присоединенных к одному и тому же объекту

существование двух или более объектов, связанных с одной и той же сущностью

12. Развернутый тип позволяет?

обеспечить лучшее моделирование реального мира

улучшить эффективность

экономить память

поддержать базовые типы

13. Отметьте истинные высказывания

определение в классе процедур создания автоматически запрещает использование базовой

инструкции создания

каждое поле объекта соответствует атрибуту генерирующего класса

в момент выполнения системы не могут существовать пустые ссылки (не связанные с объек-

тами)

базовые типы (BOOLEAN, CHARACTER, INTEGER, REAL, DOUBLE) определены как раз-

вернутые классы

14. Отметьте истинные высказывания

вызов компонента для пустой ссылки приводит к ошибке в период выполнения

поле объекта является объектом или ссылкой

пустые ссылки не считаются эквивалентными

развернутый клиент не может быть своим клиентом

15. Отметьте истинные высказывания

при порождающем вызове создается новый объект с инициализацией полей, отличной от

значений по умолчанию

в результате ссылочного присваивания всегда появляется висячий объект (доступный для

сборщика мусора).

объектные структуры могут содержать циклические цепочки ссылок

сущность развернутого типа не может быть пустой ссылкой

Набрано баллов