BÀI GIẢNG: MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG pptx

MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNGChương 1 ÔN LẠI CÁC TÍNH CHẤT CỦA LẬP TRÌNH CẤU TRÚC... Cấu trúc 1 chương trình hướng cấu trúc‰ Thành phần “giải thuật” bao gồm code ₫ược viết trong các modu

BÀI GIẢNG: MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG

ĐỐI TƯỢNG

MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Đối tượng : SV ₫ại học chính quy ngành CNTT

Tài liệu tham khảo :

ƒ Tập slide bài giảng & thực hành của môn học này.

ƒ The C++ Programming Language (special 3rd edition),

Bjarne Stroustrup, 2000.

ƒ 3 CD MSDN trong Microsoft Visual Studio.

ƒ Online-Help của môi trường JBuilder

MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Nội dung chính gồm 10 chương :

1 Ôn lại các tính chất của lập trình cấu trúc.

2 Các khái niệm chính của lập trình OOP.

3 Cơ chế dịch mã OOP sang mã máy.

4 Tổng quát về mức ₫ộ hỗ trợ OOP của VC++ & Java.

5 Đặc tả class & các tính chất cơ bản của ₫ối tượng trong VC++.

6 Đặc tả class & các tính chất cơ bản của ₫ối tượng trong Java.

7 Chi tiết về gọi hàm, gởi thông ₫iệp & ₫a xạ của VC++.

8 Chi tiết về gọi hàm, gởi thông ₫iệp & ₫a xạ của Java.

9 Chi tiết về thường trú, serialization, COM, Generalization & Template

của VC++.

10 Chi tiết về thường trú, serialization, Generalization của Java.

MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Chương 1

ÔN LẠI CÁC TÍNH CHẤT CỦA LẬP TRÌNH CẤU TRÚC

Phương pháp phân tích từ-trên-xuống

Mỗi sự vật trong môi trường xung quanh ta ₫ều ₫ược cấu thành từ nhiều phần tử nhỏ hơn, mỗi phần tử nhỏ lại ₫ược cấu thành từ nhiều phần tử nhỏ hơn nữa Thí

dụ, con người gồm ₫ầu, mình, tứ chi Tứ chi gồm 2 tay và 2 chân

Mỗi công việc cần giải quyết bằng máy tính cũng ₫ược cấu thành từ nhiều công việc nhỏ hơn, mỗi công việc nhỏ hơn lại ₫ược cấu thành từ nhiều công việc nhỏ hơn nữa

Phương pháp phân tích từ-trên-xuống (top-down analysis) là phương pháp thường

sử dụng ₫ể phân tích công việc, nội dung của phương pháp này là cố gắng xác

₫ịnh xem công việc cần giải quyết ₫ược cấu thành từ những công việc nhỏ nào, mỗi công việc nhỏ ₫ược cấu thành từ các công việc nhỏ hơn nào, cứ như vậy cho

₫ến khi những công việc xác ₫ịnh ₫ược là những công việc thật ₫ơn giản, có thể thực hiện dễ dàng.

Thí dụ việc học lấy bằng kỹ sư CNTT khoa CNTT ĐHBK TP.HCM có thể bao gồm

9 công việc nhỏ hơn là học từng học kỳ từ 1 tới 9, học học kỳ i là học n môn học của học kỳ ₫ó, học 1 môn học là học m chương của môn ₫ó,

Hình vẽ của slide kế cho thấy trực quan của phương pháp phân tích top-down.

Phương pháp phân tích từ-trên-xuống (tt)

Công việc cần giải quyết (A)

chia thành nhiều công

việc nhỏ hơn, ₫ơn giản ₫ể

giải quyết hơn.

Các công việc ₫ủ nhỏ

₫ể ₫ược miêu tả bằng

1 lệnh hay 1 lời gọi

hàm/thủ tục ₫ã có.

Tầm vực truy xuất biến

ƒ Tầm vực của một biến là tập các lệnh ₫ược phép truy xuất biến ₫ó.

ƒ C và C++ cho phép 3 cấp ₫ộ tầm vực sau :

o cục bộ trong function : bất kỳ lệnh nào trong function ₫ều có thể truy xuất

₫ược biến cục bộ trong function ₫ó.

void Command1_Click() {

char strGreeting[256]; // Khai báo cục bộ

}

o cục bộ trong module : bất kỳ lệnh nào trong module ₫ều có thể truy xuất

₫ược biến cục bộ trong module ₫ó.

static char strAddr[256]; // biến cục bộ trong module

char strName[256]; // biến toàn cục

o toàn cục : bất kỳ lệnh nào trong chương trình cũng có thể truy xuất ₫ược

biến toàn cục.

ƒ Trong một ngữ cảnh (cùng 1 function, cùng 1 module, hay cấp toàn cục), không thể dùng hai biến cùng tên (C phân biệt chữ HOA và chữ thường).

Cấu trúc 1 chương trình hướng cấu trúc

Chương trình = cấu trúc dữ liệu + giải thuật

Cấu trúc 1 chương trình hướng cấu trúc

‰ Thành phần “giải thuật” bao gồm code ₫ược viết trong các module Trong từng module, code ₫ược gom nhóm thành những hàm chức năng, mỗi hàm ₫ược nhận dạng và truy xuất thông qua tên hàm.

‰ Thành phần “dữ liệu” bao gồm các biến dữ liệu ₫ược ₫ịnh nghĩa trong các module Trong từng module, về mặt tầm vực truy xuất, các biến có thể ₫ược

₫ịnh nghĩa 1 trong 2 cấp tầm vực :

ƒ Public : bất kỳ lệnh nào của chương trình ₫ều có thể truy xuất ₫ược.

ƒ Private : chỉ có các lệnh trong module hiện hành mới có thể truy xuất.

ƒ Ngoài ra trong từng hàm chức năng, người ta có thể ₫ịnh nghĩa các biến cục

bộ, các biến này chỉ ₫ược truy xuất cục bộ bởi các lệnh trong hàm tương ứng Ngoại lệ, trong 1 số ngôn ngữ như C, người ta cho phép ₫ịnh nghĩa biến trong lệnh thực thi (block — compose), biến này chỉ ₫ược truy xuất cục bộ bởi các lệnh trong thân của lệnh block tương ứng.

Ö ₫iểm yếu nhất trong ngôn ngữ hướng cấu trúc là cho phép ₫ịnh nghĩa biến toàn cục, nếu biến này bị lỗi, ta rất khó xác ₫ịnh nguyên nhân gây lỗi Việc mang 1 hàm hay 1 module của ứng dụng này sang ứng dụng khác cũng sẽ khó khăn vì

Cấu trúc 1 chương trình hướng cấu trúc

‰ Xét Turbo Pascal, 1 ứng dụng gồm 1 module chương trình và

nhiều module dịch vụ ₫ược gọi là Unit Để sử dụng các thành phần trong 1 module nào ₫ó, ta phải dùng lệnh Use

1 file gồm nhiều hàm chức năng Điểm nhập ứng dụng là hàm

main() Module C cũng có thể là file thư viện liên kết tĩnh (*.lib) hay

₫ộng (*.dll) Để sử dụng các thành phần trong 1 module nào ₫ó, ta phải dùng lệnh #include

Mối quan hệ client/server giữa các module

//₫ặc tả interface của module B : server extern int B_intA;

typedef struct { } B_Type1;

#define B_MAXLEN 1024 int B_func1(char c, char* d);

//₫ặc tả interface của module A : client

#include B.h

extern int A_intA;

typedef struct { } A_Type1;

#define A_PI 3.14159

int A_func1(int a, double b);

#include B.h //hiện thực của module B int B_intA;

static int B_intB;

int B_func1(int a, double b) {

B_func2(a);

} static void B_func2(int a) { }

#include A.h

//hiện thực của module A

int A_intA;

static int A_intB;

int A_func1(int a, double b) {

Hai module sử dụng tài nguyên của nhau

//₫ặc tả interface của module B

#define _BH

#ifndef _AH

#include A.h

#endif extern int B_intA;

typedef struct { } B_Type1;

#define B_PI 3.14159 int B_func1(char c, char* d);

//₫ặc tả interface của module A

#define _AH

#ifndef _BH

#include B.h

#endif

extern int A_intA;

typedef struct { } A_Type1;

#define A_PI 3.14159

int A_func1(int a, double b);

#include B.h //hiện thực của module B int B_intA;

static int A_intB;

int B_func1(int a, double b) {

B_func2(a);

} static void B_func2(int a) { }

#include A.h

//hiện thực của module A

int A_intA;

static int A_intB;

int A_func1(int a, double b) {

MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Chương 2

CÁC KHÁI NIỆM CHÍNH CỦA LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Nội dung

2.1 Cấu trúc của 1 ứng dụng hướng ₫ối tượng

2.2 Đối tượng, thuộc tính, tác vụ.

2.3 Abstract type và class.

Cấu trúc chương trình OOP

Chương trình = tập các ₫ối tượng tương tác nhau

Cấu trúc chương trình OOP

‰ Cấu trúc chương trình hướng ₫ối tượng rất thuần nhất, chỉ chứa

1 loại thành phần : ₫ối tượng

‰ Các ₫ối tượng có tính ₫ộc lập rất cao ⇒ quản lý, kiểm soát

chương trình rất dễ (cho dù chương trình có thể rất lớn) ⇒ dễ

nâng cấp, bảo trì

‰ Không thể tạo ra dữ liệu toàn cục của chương trình ⇒ ₫iểm yếu nhất của chương trình cấu trúc không tồn tại nữa

Đối tượng (Object)

‰ Đối tượng là nguyên tử cấu thành ứng dụng.

‰ Đối tượng bao gồm 2 loại thành phần :

ƒ thuộc tính (dữ liệu) : mỗi thuộc tính mang 1 giá trị nhất ₫ịnh tại

Kiểu trừu tượng (Abstract type)

ƒ Abstract type (type) ₫ịnh nghĩa interface sử dụng ₫ối tượng Ta

dùng tên nhận dạng ₫ể ₫ặt tên cho kiểu và ₫ể nhận dạng nó

ƒ Interface là tập hợp các 'entry' mà bên ngoài có thể giao tiếp với

₫ối tượng

ƒ Ta dùng signature ₫ể ₫ịnh nghĩa mỗi 'entry' Signature gồm :

ƒ tên tác vụ (operation, function)

ƒ danh sách tham số hình thức, mỗi tham số ₫ược ₫ặc tả bởi 3 thuộc tính : tên, type và chiều di chuyển (IN, OUT, INOUT)

ƒ ₫ặc tả chức năng của tác vụ (thường ở dạng chú thích)

ƒ Ta dùng tên của abstract type (chứ không phải class) ₫ể ₫ặc tả

kiểu cho biến, thuộc tính, tham số hình thức

ƒ User không cần quan tâm ₫ến class (hiện thực cụ thể) của ₫ối

tượng

Kiểu trừu tượng trong Java

Java h ỗ trợ kiểu trừu tượng th ông qua lệnh interface , l ệnh này ₫ịnh nghĩa

abstract type của nhiều ₫ối tượng của ứng dụng (có thể thuộc nhiều class khác

nhau

public interface Sleeper {

public void wakeUp();

public long ONE_SECOND = 1000; // in milliseconds

public long ONE_MINUTE = 60000; // in milliseconds

}

public class DigitalClock extends Applet implements Sleeper {…}

public class AnalogClock extends Applet implements Sleeper {…}

Class (Implementation)

~ Ta dùng tên nhận dạng ₫ể ₫ặt tên cho class và ₫ể nhận dạng nó

Class ₫ịnh nghĩa chi tiết hiện thực ₫ối tượng :

ƒ ₫ịnh nghĩa các thuộc tính dữ liệu , mỗi thuộc tính ₫ược ₫ặc tả bởi các thông tin về nó như tên nhận dạng, kiểu dữ liệu, tầm vực truy xuất, Kiểu của thuộc tính có thể là type cổ ₫iển (số nguyên, thực,

ký tự, chuỗi ký tự, ) hay 'abstract type', trong trường hợp sau thuộc tính sẽ là tham khảo ₫ến ₫ối tượng khác Trạng thái của ₫ối tượng

là tập giá trị tại thời ₫iểm tương ứng của tất cả thuộc tính của ₫ối tượng Trong thời gian tồn tại và hoạt ₫ộng, trạng tái của ₫ối tượng

sẽ thay ₫ổi.

ƒ 'coding' các tác vụ (miêu tả giải thuật chi tiết về hoạt ₫ộng của tác vụ) và các 'internal function'.

~ Định nghĩa các tác vụ tạo (create) và xóa (delete) ₫ối tượng

~ Định nghĩa các tác vụ 'constructor' và 'destructor'.

~ User không cần quan tâm ₫ến class của ₫ối tượng.

Ví dụ về ₫ịnh nghĩa class trongVC++

class CMiniChatClientDlg : public CDialog {

virtual BOOL OnInitDialog();

afx_msg void OnPaint();

afx_msg void OnConnect();

Tính bao ₫óng (encapsulation)

‰ Bao ₫óng : che dấu mọi chi tiết hiện thực của ₫ối tượng, không

cho bên ngoài thấy và truy xuất ⇒ tạo ₫ộ ₫ộc lập cao giữa các

₫ối tượng (hay tính kết dính - cohesion giữa các ₫ối tượng rất

ƒ che dấu chi tiết hiện thực các tác vụ

ƒ che dấu các internal function và sự hiện thực của chúng

‰ Java, VC++ cung cấp các từ khóa private, protected, public ₫ể

xác ₫ịnh tầm vực truy xuất từng thành phần của class

Tính thừa kế (inheritance)

‰ Tính thừa kế cho phép giảm nhẹ công sức ₫ịnh nghĩa type/class : ta

có thể ₫ịnh nghĩa các type/class không phải từ ₫ầu mà bằng cách kế thừa type/class có sẵn, ta chỉ ₫ịnh nghĩa thêm các chi tiết mới mà thôi (thường khá ít)

ƒ Đa thừa kế hay ₫ơn thừa kế.

ƒ Thừa kế tạo ra mối quan hệ supertype/subtype và

superclass/subclass.

ƒ Có thể override các method của class cha, kết quả override chỉ tác dụng trên ₫ối tượng của class con.

ƒ Đối tượng của class con có thể ₫óng vai trò của ₫ối tượng class

cha nhưng ngược lại thường không ₫ược

‰ VC++ cho phép hạn chế tầm vực truy xuất các thành phần của class

cha :

class C : protected A, private B {…}

int xPos, yPos;

double xScale, yScale;

Thông ₫iệp (Message)

‰ Thông ₫iệp là 1 phép gọi tác vụ ₫ến 1 ₫ối tượng từ 1 tham

khảo

ƒ tham khảo ₫ến ₫ối tượng ₫ích

ƒ Tên tác vụ muốn gọi

ƒ danh sách tham số thực cần truyền theo (hay nhận về từ)

tác vụ

ƒ ví dụ : aCircle.SetRadius (3); aCircle.Draw (pWnd);

‰ Thông ₫iệp là phương tiện giao tiếp (hay tương tác) duy nhất

giữa các ₫ối tượng

Tính ₫a xạ (Polymorphism)

‰ Cùng 1 lệnh gởi thông ₫iệp ₫ến ₫ối tượng thông qua cùng 1 tham

khảo nhưng ở vị trí/thời ₫iểm khác nhau có thể kích hoạt việc thực thi tác vụ khác nhau của các ₫ối tượng khác nhau

T1 p1; // C1 và C2 là 2 class Java hiện thực T1

p1 = New C1; // tạo ₫ối tượng C1, gán tham khảo vào biến p1

p1.meth1( ); // gởi thông ₫iệp nhờ tác vụ meth1 thực thi

p1 = New C2; // tạo ₫ối tượng C2, gán tham khảo vào biến p1

p1.meth1( ); // gởi thông ₫iệp nhờ tác vụ meth1 thực thi

Lệnh gởi thông ₫iệp p1.meth1( ); ở 2 vị trí khác nhau kích hoạt

2 tác vụ khác nhau của 2 class khác nhau

Kiểm tra kiểu (type check)

‰ Chặt và dùng mối quan hệ 'conformity' (tương thích tổng quát)

Type A tương thích với type B ⇔ A chứa mọi tác vụ của B và ứng với từng tác vụ của type B :

ƒ Tồn tại 1 tác vụ cùng tên trong A

ƒ danh sách tham số của 2 tác vụ tương ứng phải bằng nhau

về số lượng tham số

ƒ kiểu ₫ối số OUT hay giá trị return của tác vụ trong A phải

tương thích với kiểu của ₫ối số tương ứng trong B

ƒ kiểu ₫ối số IN của tác vụ trong B phải tương thích với kiểu

của ₫ối số tương ứng trong A

ƒ kiểu ₫ối số INOUT phải trùng với kiểu của ₫ối số tương ứng trong B

Ö quan hệ so trùng hay quan hệ con/cha (sub/super) là trường hợp

₫ặc biệt của quan hệ tương thích tổng quát

Tính tổng quát hóa (Generalization)

‰ Có 2 ngữ nghĩa khác nhau của tính tổng quát hóa :

ƒ class tổng quát hóa cho phép sản sinh tự ₫ộng các class bình thường, các class bình thường tự nó chỉ có thể tạo ra ₫ối

tượng Thường dùng ngữ nghĩa này trong giai ₫oạn lập trình

ƒ ngược với tính thừa kế : supertype/superclass là type/class

tổng quát hóa của các con của nó Thường dùng ngữ nghĩa này trong giai ₫oạn phân tích/thiết kế phần mềm

Tính thường trú (persistence)

‰ Thời gian sống của 1 ₫ối tượng ₫ộc lập với thời gian sống của

phần tử (ứng dụng, ₫ối tượng khác) tạo ra nó

ƒ Đối tượng phải tồn tại khi còn ít nhất 1 tham khảo ₫ến nó

ƒ thường trú không phải là vĩnh hằng Mức ₫ộ có thể là 1

session của máy ảo (JVM) hay lâu dài (thông qua ₫ĩa cứng, CDROM)

Tổng kết

‰ Mô hình hướng ₫ối tượng quan niệm thế giới (hay chương trình) bao

gồm các ₫ối tượng ₫ộc lập sống chung và tương tác lẫn nhau.

‰ Các ₫ặc ₫iểm chính của mô hình hướng ₫ối tượng :

ƒ Bao ₫óng : mỗi ₫ối tượng bao gồm 1 số dữ liệu và tác vụ Các tác

vụ thiết lập nên hành vi của ₫ối tượng Các ₫ối tượng cùng loại

MÔN LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Chương 3

CƠ CHẾ DỊCH MÃ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

SANG MÃ MÁY

Tổng quát về vấn ₫ề dịch OOP

‰ Chương trình là tập các ₫ối tượng sống ₫ộc lập và tương tác lẫn nhau khi cần thiết

‰ Các ₫ối tượng thuộc 1 số loại nhất ₫ịnh (n)

‰ Mỗi loại ₫ối tượng ₫ược miêu tả bởi 1 type & 1 class

‰ Mã nguồn chương trình là tập n ₫ịnh nghĩa type & class

‰ Dịch chương trình OOP là qui trình lặp dịch n type & n class

‰ Ta sẽ miêu tả qui trình dịch 1 type và 1 class trong chương này

Dịch 1 abstract type

‰ Abstract type chỉ chứa thông tin trừu tượng (interface), không

miêu tả sự hiện thực → Kết quả việc dịch 1 type chỉ dừng lại ở

việc xây dựng cây ngữ nghĩa của type tương ứng ₫ể phục vụ việc kiểm tra kiểu của chương trình dịch, chứ không tạo code mã máy

‰ Chỉ cần 3 bước : duyệt từ vựng, phân tích cú pháp và phân tích ngữ nghĩa

vựng & phân tích cú pháp

Dịch 1 class

‰ Dịch class là công việc chính của chương trình dịch hướng ₫ối

tượng

‰ Gồm 2 công việc chính : dịch thuộc tính dữ liệu và dịch các

method (hay các internal function)

‰ Cần ₫ầy ₫ủ các bước : duyệt từ vựng, phân tích cú pháp, phân

tích ngữ nghĩa và tạo mã

vựng & phân tích cú pháp

int proc4(int i);

void proc5 (double d);

} C1;

Dịch thuộc tính dữ liệu (tt)

‰ mỗi class → 1 record dữ liệu cổ ₫iển

‰ tên class → tên record

‰ copy các field dữ liệu của cấu trúc sinh ra từ việc dịch class cha

‰ Chuyển từng thuộc tính của class thành từng field của record,

“tuyệt ₫ối hóa” tên của thuộc tính ₫ể tránh nhặp nhằng

‰ thêm các field dữ liệu ₫iều khiển phục vụ cho run-time : thí dụ

bảng ₫ịa chỉ các tác vụ của ₫ối tượng (pvftbl)

Dịch thuộc tính dữ liệu (tt)

‰ cấu trúc record ₫ược dịch ra mã máy thành 1 vùng nhớ liên tục có

₫ộ dài bằng ₫ội dài của record

- khai báo biến C1 o1; C1_o1 db dup (sizeof(C1))

‰ truy xuất 1 thuộc tính dữ liệu trở thành việc truy xuất ô nhớ dùng cách ₫ịnh ₫ịa chỉ chỉ số :

mov [bx+8], 5

void proc2(); //override

int proc4(int i, double k);

void proc5 (double d);