Programmazione orientata agli oggetti

In informatica, la programmazione orientata agli oggetti (in inglese object-oriented programming, in acronimo OOP), a volte chiamata semplicemente programmazione a oggetti, è un paradigma di programmazione che permette di definire oggetti software in grado di interagire gli uni con gli altri attraverso lo scambio di messaggi.

Per "scambio di messaggi" s'intende la capacità degli oggetti di chiamare i metodi pubblici di altri oggetti, per esempio passandogli dati da elaborare e ricevendo il risultato della loro elaborazione. La OOP è particolarmente adatta nei contesti in cui si possono definire delle relazioni di interdipendenza tra i concetti da modellare (contenimento, uso, specializzazione). Un ambito che più di altri riesce a sfruttare i vantaggi della programmazione a oggetti è quello delle interfacce grafiche.

Tra gli altri vantaggi della programmazione orientata agli oggetti:

fornisce un supporto naturale alla modellazione software degli oggetti del mondo reale o del modello astratto da riprodurre;

permette una più facile gestione e manutenzione di progetti di grandi dimensioni;

l'organizzazione del codice sotto forma di classi favorisce la modularità e il riuso di codice.

Storia

Il concetto di classe può essere considerato un'estensione di quello di tipo di dato astratto, sviluppatosi inizialmente all'interno del paradigma della programmazione procedurale, che prevede la definizione da parte del programmatore di tipi di dato con cui si può interagire solo attraverso una interfaccia ben definita, nascondendo all'utilizzatore i dettagli dell'implementazione.

I costrutti sintattici che permettono di definire una classe, nei linguaggi a oggetti, possono essere visti come un supporto strutturato per realizzare i dati astratti.

Il primo linguaggio di programmazione orientato agli oggetti fu il Simula (1967), seguito negli anni settanta da Smalltalk e da varie estensioni del Lisp. Negli anni ottanta sono state create estensioni orientate a oggetti del linguaggio C (C++, Objective-C e altri), e di altri linguaggi (Object Pascal). Negli anni novanta quello a oggetti è diventato il paradigma dominante, per cui gran parte dei linguaggi di programmazione erano o nativamente orientati agli oggetti o avevano una estensione in tal senso.

Linguaggi che supportano solo il paradigma di programmazione orientata agli oggetti sono Smalltalk ed Eiffel.

Più spesso si incontra una realizzazione non esclusiva del paradigma di programmazione orientata agli oggetti, come in C++, Java, Delphi, Python, C#, Visual Basic .NET, Perl, PHP (a partire dalla versione 4).

Descrizione

La programmazione a oggetti prevede di raggruppare in alcune parti circoscritte del codice sorgente, chiamate classi, la dichiarazione delle strutture dati e delle procedure che operano su di esse. Le classi, quindi, costituiscono dei modelli astratti, che a tempo di esecuzione vengono invocate per istanziare o creare oggetti software relativi alla classe invocata. Questi ultimi sono dotati di attributi (dati) e metodi (procedure) secondo quanto definito/dichiarato dalle rispettive classi.

La parte del programma che fa uso di un oggetto si chiama client.

Un linguaggio di programmazione è definito a oggetti quando permette di implementare quattro meccanismi usando la sintassi nativa del linguaggio:

incapsulamento: consiste nella separazione della cosiddetta interfaccia di una classe dalla corrispondente implementazione, in modo che i client di un oggetto di quella classe possano utilizzare la prima, ma non la seconda.

ereditarietà: permette essenzialmente di definire delle classi a partire da altre già definite.

polimorfismo: permette di scrivere un client che può servirsi di oggetti di classi diverse, ma dotati di una stessa interfaccia comune; nel tempo di esecuzione tale client potrà attivare comportamenti diversi senza conoscere a priori il tipo specifico dell'oggetto che gli viene dato in ingresso.

Astrazione: Si tratta del processo di identificazione degli aspetti essenziali di una forma o concetto, astratti dalle specifiche realizzazioni. In OOP, significa definire le interfacce separate dalle implementazioni, consentendo al programmatore di lavorare con concetti ad alto livello senza preoccuparsi dei dettagli.

Classi

Le classi definiscono dei tipi di dato e permettono la creazione degli oggetti secondo le caratteristiche definite nella classe stessa. Grazie alle relazioni di ereditarietà, è possibile creare nuove classi a partire da quelle esistenti, estendendole con caratteristiche aggiuntive.

La classe è composta da:

attributi (analoghi ai membri di un record), ossia variabili e/o costanti che definiscono le caratteristiche o proprietà degli oggetti istanziabili invocando la classe; i valori inizializzati degli attributi sono ottenuti attraverso il cosiddetto costruttore;

metodi, ossia procedure che operano sugli attributi.

Un paragone (impreciso) con la matematica è il seguente: si può pensare che una classe definisca un insieme in modo intensivo, ovvero indicandone le caratteristiche invece che elencandone gli elementi, e che gli oggetti siano gli elementi di quell'insieme. Tuttavia, in matematica, il numero degli elementi è una caratteristica intrinseca dell'insieme stesso, e risulta definito nel momento in cui si definisce l'insieme, mentre in programmazione è possibile istanziare una classe un numero di volte arbitrario (teoricamente da zero a infinito, in pratica da zero fino a esaurimento della memoria di lavoro del calcolatore) e che dipende dall'esecuzione del programma. Per questo motivo, è preferibile considerare la classe come un modello astratto istanziabile.

In altri termini, una classe è paragonabile al progetto di un'infrastruttura che può poi essere messa in opera/esercizio ovvero realizzata o meno con l'istanziazione dei suoi oggetti tutti con le medesime caratteristiche, ovvero gli attributi (con valori diversi), su cui opereranno i metodi o funzioni.