مفهوم شی گرایی :

یک اتومبیل BMW را در نظر بگیرید. یک طرح و سیستم آن در کارخانه طراحی و پیاده سازی شده و با توجه به نیاز بازار از آن ساخته می شود .

به کارخانه BMW سازنده و طراح آن اتومبیل گفته می شود و به طرح و سیستم کلی آن طرح و الگوی ساخته شده از آن، مدل گفته می شود هر چند که مدل ها و طرح های دیگری نیز برای BMW وجود دارد. به اتومبیل BMW740Li که در همین تهران زیر پای یک آقا یا خانم توانمند است شیی از آن مدل گفته می شود. در این بین ممکن است فردی توانمندتر، از همان مدل با ویژگی های بهتری را به شرکت سازنده سفارش دهد که با کمی تغییر در جزئیات طرح اصلی شرکت آنرا به مشتری تحویل می دهد

در برنامه نویسی شی گرا نیز همین طرز تفکر برقرارا است. در این مورد چهار مفهوم اساسی وجود دارد که هر یک را بررسی می کنیم :

نوع داده انتزاعی یا تجریدی (Data Abstract) :

در زبان C++ انواع داده ای مختلفی مانند int,char,... تعریف شده اند و می توان از آنها در طول برنامه استفاده نمود اما نوع داده انتزاعی نوعی است که صرفا توسط خود کاربر تعریف می شود و نوع خاصی را شامل نمی شود و با ایجاد یک شی از آن نوع داده انتزاعی یا تجریدی می توان از داده ها و روال ها و رخدادهای درون آن بهره گرفت .

از این دسته می توان به Class, struct اشاره نمود که صدها و هزاران نوع از آنها را می توان با داده ها و روالهای مختلف تعریف نمود و با استفاده از یک یا چند شی آنها را در برنامه پیاده سازی کرد .

محرمانگی یا بسته بندی (Encapsulation) :

این مفهوم دقیقا این است که در خارج از کارخانه BMW نمیتوان مدلی از آن اتومبیل را ساخت مگر اینکه تمامی شرایط را فراهم نمود و این یعنی ساخت یک کارخانه دیگر با همان امکانات و طرح و یعنی دیوانگی محض. یا اینکه خریدار با فشار دادن پدال ترمز، اتومبیل را متوقف می سازد در حالی که از چگونگی اجرای سیستم ترمز بی خبر است .

در برنامه نویسی نیز به همین مفهوم است یعنی داده ها و روالها را بگونه ای که در خارج از آن نوع داده انتزاعی قابل دسترسی نباشند را تعریف کنیم و عملیات و روال ها دور از چشم کاربر و پشت صحنه کار خود را انجام می دهند بدون اینکه کاربر نحوه انجام آنرا متوجه شود .

وراثت (Inheritance) :

در کارخانه BMW ممکن است از یک سری خصوصیات و روالهای معینی برای مدلهای مختلف تولیدی استفاده نمود مانند آرم آن شرکت که در تمامی مدلهای تولیدی موجود است و در اصطلاح به آنها ارث رسیده است .

در برنامه نویسی شی گرا نیز همین گونه است یعنی برخی اوقات انواع داده انتزاعی به عنوان طرح کلی یا پدر ساخته می شود که در نوعهای دیگر یا فرزندان هم قابل استفاده است .

چند ریختی (polymorphism) :

طرف میره کارخانه BMW و تقاضا می کند که روی همین دنده ای که وجود دارد یک دنده هوایی برای پرواز کردن هم قرار بگیرد. شرکت هم سیستمی را پیاد سازی می کند که مثلا دنده X مثل قبل کار کند و در این شرایط به دنده هوایی تبدیل شود .

در برنامه نویسی شی گرا هم این مورد صادق است و میتوان برای یک نمونه چندین تعریف مجزا را بیان نمود مثل عملگر جمع یا ...

کلاس (Class) :

همان طرح با خصوصیات و روالهای مشخص و تعریف شده در کارخانه است که با استفاده از آن یک نمونه را ساخته و به بازار وارد می کنند .

شی (Object) :

همان مدلی BMW است که در تهران زیر پای شخص خاصی است. یعنی استفاده از خصوصیات و روالهای تعریفی در Class برای استفاده از آن .

مثالی که در بالا برای رساندن مفهوم شی گرایی بهش پرداختیم یک مثال عمومی بود ولی می خواهیم اینبارمفهوم شی گرایی رو در یک برنامه نرم افزاری دنبال کنیم پس به مثال زیر دقت کنید

مثال) فرض کنید سازمان تامین اجتماعی قصد دارد برنامه ای داشته باشد که اطلاعات بیمه شدگان را در آن مدیریت نماید. هر بیمه شده دارای خصوصیات و روالهای مشترک و منحصر به فرد خود است مثل شماره بیمه، نام، سن، شغل، تعداد افراد تحت تکلف، بیمه پرداختی و ... .

اگر در این برنامه برنامه نویس از برنامه نویسی ساخت یافته استفاده نماید هم حجم برنامه زیاد شده و هم در صورت بروز اشکال، پیدا کردن اشکال و رفع آن کار دشوار و وقت گیر و پر هزینه است و برای رفع اشکال باید تمامی سطرهای مربوطه تغییر یابد .

با استفاده از برنامه نویسی مبتنی بر شی، یک نوع داده انتزاعی مثل Class تعریف شده و تمامی پارامترها، متغیرها، روالها، توابع، رخدادها و ... در همان Class تعریف می شود و برای دسترسی به هر یک از بیمه شدگان و کار با داده های آنها با تعریف یک Object از آن Class براحتی با تعداد بیشماری از بیمه شدگان می توان کار کرد و در صورت بروز مشکل یا ایجاد تغییر تنها کافی است که Class را تغییر داد .

ممکن است بیمه شدگانی دارای بیمه تکمیلی باشند پس از Class عمومی بیمه شدگان استفاده می کنند و Class جدیدی برای آنها تعریف می شود که از Class کلی خصوصیات و روالها را به ارث می برد یعنی دارای تمامی خصوصیات دیگر بیمه شدگان است به اضافه خصوصیات تعریفی برای خود. پس فرزند دارای کل خصوصیات و توابع پدر است بعلاوه خصوصیات خود و کاملتر از پدر .

با برنامه نویسی شی گراست که می توان به راحتی و مثل دنیای واقعی با برنامه تعامل داشت .

کلاس ها (Classes) و اشیا (Objects) در برنامه نویسی ++c :

اکنون وقت آن است که برنامه نویسی شی گرا را در عمل یاد گرفته و با اصول تعریف و بکارگیری آن بیشتر آشنا بشویم .

کلاس ها (Classes) :