شی گرایی در c++ چیست؛ بررسی مفاهیم و مثال های کاربردی

مقدمه

شی گرایی در C++ رویکردی در برنامه‌نویسی است که از مفاهیم "اشیا" و "کلاس‌ها" برای ساختاردهی کد استفاده می‌کند. این روش به برنامه‌ها امکان می‌دهد تا پیچیدگی‌های سیستم‌های واقعی را با استفاده از مدل‌سازی بهتر مدیریت کنند. کلاس‌ها قالب‌هایی هستند که اشیا از روی آن‌ها ساخته می‌شوند و شامل داده‌ها و توابعی هستند که رفتار و ویژگی‌های اشیا را تعریف می‌کنند.

زبان‌های برنامه نویسی شی گرا

زبان‌های برنامه نویسی شی گرا برای غلبه بر مشکلاتی طراحی شده‌اند که در زبان‌های رویه‌ای سنتی وجود داشت. این زبان‌ها امکان سطح انتزاع بالاتری را برای حل مسائل واقعی فراهم می‌کنند. واحد اساسی برنامه نویسی شی گرا در C++ یک "کلاس" است که شامل صفت‌های ایستا و رفتارهای پویا می‌شود. این کلاس‌ها به خوبی کپسوله شده‌اند و استفاده مجدد از آن‌ها را آسان‌تر می‌کنند. به بیان دیگر، برنامه نویسی شی گرا در C++، ساختمان‌های داده و الگوریتم‌های نهاد نرم‌افزار را در یک جعبه یکسان ادغام می‌کند.

زبان‌های برنامه نویسی شی گرا مانند C++، C# و جاوا به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهند که به جای تمرکز بر جزئیات سطح پایین مثل بیت‌ها و بایت‌های حافظه، بر روی مسائل واقعی و انتزاعی‌سازی آن‌ها تمرکز کنند. این زبان‌ها از اشیا نرم‌افزاری برای بازنمایی و انتزاعی کردن نهادهای فضای مسئله استفاده می‌کنند، که این امر به حل موثرتر و سازمان‌یافته‌تر مسائل کمک می‌کند.

بیشتر بخوانید: زبان برنامه نویسی c++ چیست و چه کاربردی دارد؟

مفاهیم اصلی شی گرایی در  C++

کلاس‌ها  (Classes)

کلاس‌ها طرح‌هایی برای ایجاد اشیا هستند و شامل متغیرها (داده‌ها) و توابع (رفتارها) می‌شوند. به عنوان مثال، یک کلاس ساده برای تعریف ماشین:

اشیا  (Objects)

اشیا نمونه‌های واقعی از کلاس‌ها هستند. با استفاده از یک کلاس، می‌توانیم اشیای مختلفی ایجاد کنیم که دارای ویژگی‌ها و رفتارهای تعریف‌شده در آن کلاس باشند:

وراثت  (Inheritance) 

وراثت یکی از اصول کلیدی شی گرایی است که به کلاس‌ها امکان می‌دهد ویژگی‌ها و رفتارهای کلاس‌های دیگر را به ارث ببرند. این امر به استفاده مجدد از کد و توسعه‌یافتگی بهتر کمک می‌کند. برای مثال:

پلی‌مورفیسم  (Polymorphism)

پلی‌مورفیسم به معنای توانایی استفاده از توابع به روش‌های مختلف است. این ویژگی امکان می‌دهد تا توابع مشابه را برای اشیا مختلف فراخوانی کنیم. برای مثال:

انتزاع  (Abstraction)

انتزاع فرایندی است که جزئیات پیاده‌سازی را پنهان می‌کند و فقط اطلاعات ضروری را برای استفاده فراهم می‌آورد. کلاس‌های انتزاعی معمولاً شامل یک یا چند متد انتزاعی هستند که در کلاس‌های فرزند پیاده‌سازی می‌شوند:

مثال‌های کاربردی شی گرایی در C++

برنامه بانکداری ساده

در این مثال، یک برنامه بانکداری ساده شامل کلاس حساب بانکی تعریف می‌شود:

سیستم مدیریت کتابخانه

در یک سیستم مدیریت کتابخانه، می‌توانیم کلاس‌هایی برای کتاب‌ها و اعضا تعریف کنیم:

چرا نیاز به برنامه نویسی شی گرا در C++ وجود دارد؟

برنامه‌نویسی سنتی رویه‌گرا، مانند C و پاسکال، کاستی‌هایی در ایجاد کدهای قابل استفاده مجدد و مدیریت پیچیدگی‌های نرم‌افزاری دارند. در این زبان‌ها، توابع و داده‌ها از هم جدا هستند، که این موضوع منجر به مشکلاتی در نگهداری و استفاده مجدد از کد می‌شود. برنامه‌نویسی شی گرا با ترکیب داده‌ها و توابع مربوط به آن‌ها در قالب یک واحد (کلاس)، این مشکلات را حل می‌کند و امکان ایجاد سیستم‌های نرم‌افزاری پیچیده و مدولار را فراهم می‌آورد.

مطالب مرتبط: php چیست و چه کاربردی دارد؟

مزایای برنامه نویسی شی گرا در C++

برنامه‌نویسی شی گرا مزایای زیادی دارد، از جمله:

قابلیت استفاده مجدد: کلاس‌ها و اشیا به خوبی کپسوله شده و می‌توان آن‌ها را در برنامه‌های مختلف استفاده مجدد کرد.

نگهداری و توسعه آسان‌تر: با جدا کردن بخش‌های مختلف برنامه در قالب کلاس‌ها، کدهای شی گرا به راحتی قابل نگهداری و توسعه هستند.

امنیت بالاتر: داده‌ها و توابع مرتبط در یک کلاس محصور می‌شوند، که دسترسی به داده‌ها را محدود می‌کند و امنیت برنامه را افزایش می‌دهد.

سازمان‌دهی بهتر: با استفاده از اصول شی گرایی، کدها به صورت منطقی‌تر و سازمان‌یافته‌تر نوشته می‌شوند که فهم و مدیریت آن‌ها را ساده‌تر می‌کند.

توسعه و نگهداری آسان‌تر: به دلیل ساختار منظم و استفاده از کلاس‌ها، توسعه و نگهداری کدهای نوشته شده به روش شی گرایی آسان‌تر است. این امر باعث می‌شود تا تیم‌های توسعه بتوانند به صورت کارآمدتری کار کنند و تغییرات لازم را به سادگی اعمال کنند.

مقالات مشابه: مفاهیم و اصطلاحات مهم برنامه نویسی

مثالی برای درک بهتر دلیل استفاده از برنامه نویسی شی گرا در C++

به عنوان مثال، می‌توان توسعه یک بازی فوتبال کامپیوتری را در نظر گرفت. چنین برنامه نرم‌افزاری به عنوان یک اپلیکیشن پیچیده در نظر گرفته می‌شود.

مدل‌سازی این بازی در زبان‌های رویه‌گرا بسیار دشوار است. اما، با استفاده از زبان‌های برنامه نویسی شی گرا می‌توان برنامه را مطابق با "موارد واقعی" که در بازی‌های فوتبال اتفاق می‌افتند، مدل‌سازی کرد:

بازیکن

توپ

داور

زمین

تماشاچی

وضعیت آب و هوا

مهم‌تر از همه، می‌توان برخی از این کلاس‌ها (مثل توپ و تماشاچی) را بدون تغییر یا با تغییرات اندک، مجدداً در یک اپلیکیشن دیگر (مثل یک بازی بسکتبال کامپیوتری) استفاده کرد. بنابراین، اهمیت و دلیل استفاده از برنامه نویسی شی گرا در C++ و سایر زبان‌های شی گرا در این بخش روشن شد.

نتیجه‌گیری

شی گرایی در C++ یکی از روش‌های قدرتمند و موثر برای توسعه نرم‌افزارهای پیچیده و مدرن است. با استفاده از مفاهیم کلاس‌ها، اشیا، وراثت، پلی‌مورفیسم و انتزاع، می‌توان برنامه‌هایی را ایجاد کرد که هم قابل فهم‌تر و هم قابل نگهداری‌تر باشند. یادگیری و به کارگیری اصول شی گرایی در زبان C++ برای هر برنامه‌نویس حرفه‌ای ضروری است و به آن‌ها کمک می‌کند تا کدهایی قابل اعتماد، انعطاف‌پذیر و قابل استفاده مجدد بنویسند.

اگر علاقمند به گذراندن دوره هایی مانند هوش مصنوعی، رباتیک و آموزش برنامه نویسی نوجوانان هستید و می خواهید از همین حالا آینده خود را با یادگیری این مهارت ها تضمین کنید حتما به مشاوران ما در خصوص شرایط شرکت در این دوره ها پیام دهید و یا بر روی لینک آبی قبل کلیک کنید تا از شرایط و قیمت دوره اطلاع کسب کنید.