abstract در برنامه نویسی چیست و چه کاربردی دارد؟

برنامه‌نویسی به عنوان یکی از رشته‌های پیچیده و در حال توسعه، شامل مفاهیم و الگوهای متنوعی است که به برنامه‌نویسان کمک می‌کند تا کدهای خود را بهینه‌تر و موثر تر طراحی کنند. یکی از این مفاهیم کلیدی، "آبسترکت abstract" است که به ویژه در برنامه‌نویسی شی‌گرا مورد استفاده قرار می‌گیرد. درک درست از مفهوم آبسترکت می‌تواند به توسعه‌دهندگان کمک کند تا ساختار کدهای خود را به شکل بهتری مدیریت کنند و از مفاهیم انتزاعی برای ساده‌سازی و کاهش پیچیدگی‌های سیستم استفاده کنند. در این مقاله، مفهوم abstract در برنامه‌نویسی را مورد بررسی قرار می‌دهیم و کاربردهای مختلف آن را در زبان‌های برنامه‌نویسی توضیح خواهیم داد.

abstract چیست؟

واژه "abstract" به معنای "انتزاعی" یا "غیرملموس" است. در دنیای برنامه‌نویسی، این مفهوم به فرآیندی اشاره دارد که در آن بخش‌هایی از سیستم که برای کاربر نهایی یا برنامه‌نویس نیازی به دانستن جزئیات آن‌ها نیست، پنهان می‌شود. در برنامه‌نویسی شی‌گرا، آبسترکت به مفهوم تعریف کلاس‌ها یا متدهایی اشاره دارد که جزئیات پیاده‌سازی آن‌ها مشخص نشده و فقط به عنوان یک الگو یا قرارداد تعریف شده‌اند. 

برای مثال، یک کلاس آبسترکت کلاسی است که نمی‌توان مستقیماً از آن نمونه‌ای (instance) ایجاد کرد. بلکه باید این کلاس به عنوان یک کلاس پایه برای سایر کلاس‌ها استفاده شود که آن‌ها جزئیات پیاده‌سازی روش‌ها و متدهای آبسترکت را فراهم می‌کنند. این نوع کلاس‌ها معمولاً شامل متدهای آبسترکت هستند که خودشان پیاده‌سازی نشده‌اند و توسط کلاس‌های فرزند باید پیاده‌سازی شوند.

۴ کاربرد مهم abstract در برنامه‌نویسی

استفاده از آبسترکت در برنامه‌نویسی به چند دلیل کلیدی می‌تواند مفید باشد:

1.سازماندهی بهتر کد: استفاده از این کلاس‌ها  به ما اجازه می‌دهد که ساختار سیستم را به صورت سازمان‌یافته‌تری پیاده‌سازی کنیم. این کار به خصوص در پروژه‌های بزرگ و پیچیده اهمیت دارد.

2.افزایش انعطاف‌پذیری: کلاس‌های آبسترکت امکان انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی سیستم فراهم می‌کنند، چرا که می‌توان به سادگی پیاده‌سازی‌های مختلفی را برای متدهای آبسترکت ارائه داد بدون اینکه نیاز به تغییر در ساختار اصلی کلاس باشد.

3.استفاده مجدد از کد: با استفاده از کلاس‌های آبسترکت، می‌توان کدهایی را به وجود آورد که قابلیت استفاده مجدد دارند. کلاس‌های فرزند می‌توانند ویژگی‌ها و متدهای کلاس را به ارث ببرند و پیاده‌سازی خاص خود را برای متدهای آبسترکت ارائه دهند.

4.ایجاد یک قرارداد مشترک: استفاده از آبسترکت به ایجاد یک قرارداد مشترک بین توسعه‌دهندگان کمک می‌کند. در حقیقت، این متدها به عنوان تعهدی برای پیاده‌سازی در کلاس‌های فرزند عمل می‌کنند، به این معنا که هر کلاس فرزندی که از کلاس آبسترکت ارث می‌برد، موظف است متدهای آبسترکت را پیاده‌سازی کند.

۳ تفاوت کلاس abstract و Interface

یکی از سوالات رایج در مورد آبسترکت این است که چه تفاوتی با "interface" دارد. هر دو مفهوم abstract و interface به نوعی الگوهایی برای طراحی سیستم‌های نرم‌افزاری هستند، اما تفاوت‌های مهمی بین آن‌ها وجود دارد.

1.ارث‌بری چندگانه: در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی شی‌گرا مانند Java، یک کلاس نمی‌تواند از چندین کلاس به طور همزمان ارث‌بری کند. با این حال، یک کلاس می‌تواند چندین interface را پیاده‌سازی کند. از این رو، interface برای زمانی مناسب است که نیاز به ارث‌بری چندگانه داریم.

2.متدهای کامل و ناقص: در یک کلاس آبسترکت می‌توان متدهایی را تعریف کرد که پیاده‌سازی کامل دارند و همچنین متدهایی که پیاده‌سازی نشده‌اند. در مقابل، در یک interface، تمامی متدها باید بدون پیاده‌سازی باشند و فقط به عنوان الگو تعریف شوند.

3.ویژگی‌ها (Properties): در کلاس‌های آبسترکت می‌توان ویژگی‌ها (Properties) را تعریف کرد که داده‌ها و حالت‌های مختلف را نگه‌داری می‌کنند. اما در بسیاری از زبان‌ها، در interface فقط متدها تعریف می‌شوند و داده‌ای نگه‌داری نمی‌شود.

به طور خلاصه، آبسترکت برای زمانی مناسب است که بخواهیم یک پیاده‌سازی جزئی ارائه دهیم و همچنین از آن به عنوان یک کلاس پایه استفاده کنیم، در حالی که interface برای تعریف کاملاً انتزاعی رفتار یک سیستم استفاده می‌شود.

آبسترکت در زبان‌های مختلف

استفاده از آبسترکت در زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی تفاوت‌هایی دارد، اما ایده اصلی در همه زبان‌ها یکسان است. در ادامه به چند زبان معروف و نحوه استفاده از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

۱. آبسترکت در زبان برنامه نویسی Java

در زبان برنامه‌نویسی Java، آبسترکت به وضوح تعریف شده است. کلاس‌هایی که با کلیدواژه `abstract` تعریف می‌شوند، نمی‌توانند مستقیماً نمونه‌سازی شوند. متدهایی که با این کلید واژه تعریف می‌شوند نیز باید در کلاس‌های فرزند پیاده‌سازی شوند. به عنوان مثال:

```java

abstract class Animal {

    abstract void sound();

}

class Dog extends Animal {

    void sound() {

        System.out.println("Bark");

    }

}

```

در این مثال، کلاس `Animal` یک کلاس آبسترکت است که شامل متد abstract `sound` است. کلاس `Dog` از `Animal` ارث می‌برد و متد `sound` را پیاده‌سازی می‌کند.

همچنین بخوانید:  برنامه نویسی جاوا چیست؟

۲.  آبسترکت در زبان برنامه نویسی Python

در زبان Python، از ماژول `abc` برای تعریف کلاس‌های abstract استفاده می‌شود. به عنوان مثال:

```python

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):

    @abstractmethod

    def sound(self):

        pass

class Dog(Animal):

    def sound(self):

        print("Bark")

```

در این مثال، کلاس `Animal` یک کلاس abstract است که از ماژول `ABC` ارث می‌برد و متد `sound` را به صورت آبسترکت تعریف می‌کند. کلاس `Dog` متد `sound` را پیاده‌سازی می‌کند.

بیشتر بخوانید: برنامه نویسی پایتون چیست؟

۳. آبسترکت در زبان‌ برنامه نویسی C# 

در زبان C#، کلیدواژه `abstract` برای تعریف کلاس‌ها و متدهای آبسترکت استفاده می‌شود:

```csharp

abstract class Animal {

    public abstract void Sound();

}

class Dog : Animal {

    public override void Sound() {

        Console.WriteLine("Bark");

    }

}

```

در این مثال نیز مشابه سایر زبان‌ها، کلاس `Animal` به عنوان یک کلاس abstract تعریف شده و کلاس `Dog` متد abstract را پیاده‌سازی می‌کند.

نتیجه‌گیری

abstract یکی از ابزارهای قدرتمند در برنامه‌نویسی شی‌گرا است که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا ساختارهای پیچیده نرم‌افزاری را به روشی ساده‌تر و انعطاف‌پذیرتر پیاده‌سازی کنند. با استفاده از این مفهوم، می‌توان الگوهای مشترکی را تعریف کرد که توسط کلاس‌های دیگر به شکل خاص خود پیاده‌سازی می‌شوند. همچنین، درک درست و استفاده مناسب از آن می‌تواند به بهبود خوانایی، مدیریت‌پذیری و قابلیت گسترش نرم‌افزار کمک کند.

اگر علاقه‌مند به شروع برنامه نویسی هستید، موسسه پل استار بهترین مرکز برای شما است. در این آموزشگاه دوره‌های برنامه نویسی پایتون و برنامه نویسی اسکرچ مخصوص کودکان و نوجوانان توسط اساتید حرفه‌ای با استفاده از روش‌های جذاب و عملی آموزش داده می‌شوند. در پایان دوره بعد از گذراندن آزمون عملی، گواهینامه معتبر بین‌المللی و مدرک دانشگاه هاروارد اعطا می‌شود.