• Объектно-ориентированное программирование. Основная идея этой парадигмы программирования — организовать типы в иерархии, чтобы выразить их отношения непосредственно в коде. Классический пример — иерархия Shape, описанная в главе 14. Этот подход имеет очевидную ценность, когда типы действительно имеют иерархические взаимоотношения. Однако существует сильная тенденция к его избыточному применению; иначе говоря, люди создают иерархии типов, не имея на это фундаментальных причин. Если люди создают производные типы, то задайте вопрос: “Зачем?” Что выражает это выведение? Чем различие между базовым и производным классом может мне помочь в данном конкретном случае?
• Обобщенное программирование. Основная идея этой парадигмы программирования — взять конкретные алгоритмы и поднять их на более высокий уровень абстракции, добавив параметры, позволяющие
варьировать типы без изменения сущности алгоритма. Простым примером такого повышения уровня абстракции является функция
high
, описанная в главе 20. Алгоритмы
find
и
sort
из библиотеки являются классическими алгоритмами поиска и сортировки, выраженными в очень общей форме с помощью обобщенного программирования. См. также примеры в главах 20-21.
Итак, подведем итоги! Часто люди говорят о стилях программирования (парадигмах) так, будто они представляют собой противоречащие друг другу альтернативы: либо вы используете обобщенное программирование, либо объектно-ориентированное. Если хотите выразить решения задач наилучшим образом, то используйте комбинацию этих стилей. Выражение “наилучшим образом” означает, что вашу программу легко читать, писать, легко эксплуатировать и при этом она достаточно эффективна.
Рассмотрим пример: классический класс
Shape
, возникший в языке Simula (раздел 22.2.4), который обычно считается воплощением объектно-ориентированного программирования. Первое решение может выглядеть так:
void draw_all(vector<Shape*>& v)
{
for(int i = 0; i<v.size; ++i) v[i]–>draw;
}
Этот фрагмент кода действительно выглядит “довольно объектно-ориентированным”. Он основан на иерархии классов и вызове виртуальной функции, при котором правильная функция
draw
для каждого конкретного объекта класса
Shape
находится автоматически; иначе говоря, для объекта класса
Circle
он вызовет функцию
Circle::draw
, а для объекта класса
Open_polyline
— функцию
Open_polyline::draw
. Однако класс
vector<Shape*>
по существу является конструктивным элементом обобщенного программирования: он использует параметр (тип элемента), который выясняется на этапе компиляции. Следует подчеркнуть, что для итерации по всем элементам используется алгоритм из стандартной библиотеки.
void draw_all(vector<Shape*>& v)
{
for_each(v.begin,v.end,mem_fun(&Shape::draw));
}
Третьим аргументом функции
for_each
является функция, которая должна вызываться для каждого элемента последовательности, заданной двумя первыми аргументами (раздел Б.5.1). Предполагается, что третья функция представляет собой обычную функцию (или функцию-объект), которая вызывается с помощью синтаксической конструкции
f(x)
, а не функцию-член, вызываемую с помощью синтаксической конструкции
p–>f
. Следовательно, для того чтобы указать, что на самом деле мы хотим вызвать функцию-член (виртуальную функцию
Shape::draw
), необходимо использовать стандартную библиотечную функцию
mem_fun
(раздел Б.6.2). Дело в том, что функции
for_each
и
mem_fun
, будучи шаблонными, на самом деле не очень хорошо соответствуют объектно-ориентированной парадигме; они полностью относятся к обобщенному программированию. Еще интереснее то, что функция
mem_fun
является автономной (шаблонной) функцией, возвращающей объект класса. Другими словами, ее следует отнести к простой абстракции данных (нет наследования) или даже к процедурному программированию (нет сокрытия данных). Итак, мы можем констатировать, что всего лишь одна строка кода использует все четыре фундаментальных стиля программирования, поддерживаемых языком C++.
Зачем же мы написали вторую версию примера для рисования всех фигур? По существу, она не отличается от первой, к тому же на несколько символов длиннее! В свое оправдание укажем, что выражение концепции цикла с помощью функции
for_each
является более очевидным и менее уязвимым для ошибок, чем цикл
for
, но для многих этот аргумент не является очень убедительным. Лучше сказать, что функция
for_each
выражает то, что мы хотим сделать (пройти по последовательности), а не как мы это хотим сделать. Однако для большинства людей достаточно просто сказать: “Это полезно”. Такая запись демонстрирует путь обобщения (в лучших традициях обобщенного программирования), позволяющий устранить много проблем. Почему все фигуры хранятся в векторе, а не в списке или в обобщенной последовательности? Следовательно, мы можем написать третью (более общую) версию.
template<class Iter> void draw_all(Iter b, Iter e)
{
for_each(b,e,mem_fun(&Shape::draw));
}
Теперь этот код работает со всеми видами последовательностей фигур. В частности, мы можем даже вызвать его для всех элементов массива объектов класса
Shape
.
Point p(0,100);
Point p2(50,50);
Shape* a[] = { new Circle(p,50), new Triangle(p,p2,Point(25,25)) };
draw_all(a,a+2);
За неимением лучшего термина мы называем программирование, использующее смесь наиболее удобных стилей, мультипарадигменным (multi-paradigm programming).
22.2. Обзор истории языков программирования
На заре человечества программисты высекали нули и единицы на камнях! Ну хорошо, мы немного преувеличили. В этом разделе мы вернемся к началу (почти) и кратко опишем основные вехи истории языков программирования в аспекте их связи с языком С++.
Существует много языков программирования. Они появляются со скоростью примерно 2000 языков за десять лет, впрочем скорость их исчезновения примерно такая же. В этом разделе мы вспомним о десяти языках, изобретенных за последние почти шестьдесят лет. Более подробную информацию можно найти на веб-страницетам же имеются ссылки на все статьи, опубликованные на трех конференциях ACM SIGPLAN HOPL (History of Programming Languages — история языков программирования). Эти статьи прошли строгое рецензирование, а значит, они более полны и достоверны, чем среднестатистические источники информации в сети веб. Все языки, которые мы обсудим, были представлены на конференциях HOPL. Набрав полное название статьи в поисковой веб-машине, вы легко ее найдете. Кроме того, большинство специалистов по компьютерным наукам, упомянутых в этом разделе, имеют домашние страницы, на которых можно найти больше информации об их работе.
Мы вынуждены приводить только очень краткое описание языков в этой главе, ведь каждый упомянутый язык (и сотни не упомянутых) заслуживает отдельной книги. В каждом языке мы выбрали только самое главное. Надеемся, что читатели воспримут это как приглашение к самостоятельному поиску, а не подумают: “Вот и все, что можно сказать о языке Х!”. Напомним, что каждый упомянутый здесь язык был в свое время большим достижением и внес важный вклад в программирование. Просто из-за недостатка места мы не в состоянии отдать этим языкам должное, но не упомянуть о них было бы совсем несправедливо. Мы хотели бы также привести несколько строк кода на каждом из этих языков, но, к сожалению, для этого не хватило места (см. упр. 5 и 6).
Слишком часто об артефактах (например, о языках программирования) говорят лишь, что они собой представляют, или как о результатах анонимного процесса разработки. Это неправильное изложение истории: как правило, особенно на первых этапах, на язык влияют идеи, место работы, личные вкусы и внешние ограничения одного человека или (чаще всего) нескольких людей. Таким образом, за каждым языком стоят конкретные люди. Ни компании IBM и Bell Labs, ни Cambridge University, ни другие организации не разрабатывают языки программирования, их изобретают люди, работающие в этих организациях, обычно в сотрудничестве со своими друзьями и коллегами.