برنامه نویسی شی گرا در C++‎ چیست؟

برنامه نویسی شی گرا (Object-oriented programming) یک الگوی برنامه نویسی قدرتمند به حساب می‌آید که شیوه طراحی، توسعه و نگهداری نرم‌افزار را متحول کرده است. این یک رویکرد ساختاریافته برای نوشتن کد با سازمان‌دهی داده‌ها و عملکرد در واحدهای قابل استفاده مجدد به نام اشیا ارائه می‌دهد. یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه نویسی برای پیاده سازی مفاهیم شی گرایی، زبان برنامه نویسی C++ است. به لطف شی گرایی این زبان امروزه یادگیری و روی آوردن به آموزش C++ اهمیت زیادی دارد زیر این زبان طیف وسیعی از کاربردها را شامل می‌شود.

منظور از شی گرایی در برنامه نویسی C++ چیست؟

شی گرایی در برنامه نویسی C++ به توانایی ایجاد و دست‌کاری اشیا به عنوان کانون مرکزی ساختار کد اشاره دارد. شی گرایی در اصل نوعی پارادایم برنامه نویسی محسوب می‌شود که بر مفهوم اشیا که نمونه‌هایی از کلاس‌ها هستند، به عنوان بلوک‌های سازنده یک برنامه تأکید می‌کند.

در زبان برنامه نویسی C++، شی گرایی با استفاده از مفهوم کلاس و مفاهیم مرتبط مانند وراثت، پلی مورفیسم و کپسوله سازی به دست می‌آید. کلاس یک نوع داده تعریف شده توسط کاربر است که اعضای داده (ویژگی‌ها) و تابع عضو (تابع سازنده) را در یک موجودیت واحد کپسوله می‌کند. این به عنوان یک طرح یا الگو برای ایجاد اشیاء عمل تعریف می‌شود.

از سوی دیگر، اشیاء نمونه‌هایی از کلاس‌ها هستند. آن‌ها نهادها یا مفاهیم خاصی را در برنامه نشان می‌دهند و مجموعه‌ای از داده‌ها و رفتار خود را دارند. اشیاء می‌توانند با فراخوانی متدها و دسترسی به اعضای داده سایر اشیا با یکدیگر تعامل داشته باشند. انعطاف‌پذیری و قابلیت بالای شی گرایی در این زبان موجب شده است که یادگیری و آموزش C++ برای بسیاری از افراد تازه‌کار اولویت شروع کار برنامه نویسی باشد.

ویژگی‌های برنامه نویسی شی گرا در سی پلاس پلاس

ویژگی‌های کلیدی شی گرایی در C++ به صورت موارد زیر هستند:

• کپسوله سازی (Encapsulation): کپسوله سازی شامل بسته‌بندی داده‌ها و توابع عضو در یک کلاس Class، پنهان کردن جزئیات داخلی از دنیای بیرون است. کپسوله سازی در اصل پنهان کردن اطلاعات، انتزاع داده‌های موجود و مدولار بودن را ارتقا می‌دهد.
• وراثت (ارث بری inheritance): وراثت ایجاد کلاس‌های جدید (کلاس‌های مشتق شده) را بر اساس کلاس‌های موجود (کلاس‌های پایه) امکان‌پذیر می‌کند. کلاس‌های مشتق شده خصوصیات و رفتارهای کلاس پایه را به ارث می‌برند و امکان استفاده مجدد از کد و ارتقاء سازمان‌دهی سلسله مراتبی کلاس‌ها را فراهم می‌کنند.
• پلی مورفیسم (Polymorphism): پلی مورفیسم اجازه می‌دهد تا اشیاء از کلاس‌های مختلف به عنوان اشیاء از یک کلاس پایه مشترک در نظر گرفته شوند. به پلی مورفیسم چندشکلی (چند ریختی) نیز گفته می‌شود.
• انتزاع (Inheritance): انتزاع شامل نمایش ویژگی‌های اساسی یک شی یا گروهی از اشیاء و در عین حال پنهان کردن جزئیات غیرضروری است. انتزاع پیچیدگی سیستم را با تمرکز بر جنبه‌های مربوطه ساده می‌کند.
• ماژولاریت: تقسیم یک برنامه را به واحدهای کوچک‌تر و مستقل (کلاس‌ها و اشیاء) ترویج می‌کند. هر ماژول دارای عملکرد خاصی است و می‌تواند به طور مستقل توسعه، آزمایش و نگهداری شود.

با یادگیری و تمرکز روی آموزش برنامه نویسی C++ می‌توان به قابلیت استفاده مجدد، قابلیت نگهداری و مقیاس‌پذیری کد دست یافت. این یک رویکرد ساختاریافته برای توسعه نرم‌افزار ارائه می‌دهد که امکان سازمان‌دهی بهتر، انتزاع مفاهیم و جداسازی نگرانی‌ها را فراهم می‌کند.

مزایای برنامه نویسی شی گرا در C++ چیست؟

برنامه نویسی شی گرا (OOP) در C++ چندین مزیت را ارائه می‌دهد که آن را به یک پارادایم برنامه نویسی محبوب و قدرتمند تبدیل می‌کند. در ادامه چند مزیت کلیدی استفاده از برنامه نویسی شی گرا در C++ آورده شده است.

قابلیت استفاده مجدد کد

OOP قابلیت استفاده مجدد کد را از طریق مفهوم وراثت ترویج می‌کند. با وراثت، می‌توان کلاس‌های جدید (کلاس‌های مشتق شده) را بر اساس کلاس‌های موجود (کلاس‌های پایه) ایجاد کرد این به کاربر امکان می‌دهد تا از ویژگی‌ها و رفتارهای تعریف شده در کلاس پایه استفاده مجدد کرده و باعث کاهش تکرار کد و افزایش کارایی توسعه می‌شود.

ماژولار بودن و قابلیت نگهداری

OOP تقسیم یک برنامه را به ماژول‌های کوچک‌تر و مستقل (کلاس‌ها و اشیاء) تشویق می‌کند. هر ماژول عملکرد خاصی را در بر می‌گیرد و کد را سازمان‌دهی کرده و درک، آزمایش و نگهداری آن را آسان‌تر می‌کند. تغییرات در یک ماژول کمتر بر سایر ماژول‌ها تأثیر می‌گذارد و قابلیت نگهداری کلی پایگاه کد را بهبود می‌بخشد.

پنهان‌سازی اطلاعات

OOP بر کپسوله‌سازی تأکید دارد که شامل بسته‌بندی داده‌ها و توابع مرتبط در یک کلاس است. این امر مخفی کردن و غیرقابل دسترس کردن اطلاعات را ترویج می‌کند، زیرا جزئیات داخلی یک کلاس از دنیای خارج آن پنهان است. کپسوله‌سازی مزایای بسیار زیادی دارد و به دستیابی به انتزاع داده‌ها و محافظت از یکپارچگی داده کمک کرده و امکان کنترل بهتر بر دسترسی به اعضای کلاس را فراهم می‌کند.

اشکال‌زدایی و آزمایش

OOP سازمان‌دهی کد مدولار را ترویج می‌کند و جداسازی و آزمایش ماژول‌های جداگانه را آسان‌تر می‌کند. با یادگیری و آموزش C++ تست و اشکال‌زدایی را می‌توان در سطح ماژول انجام داد که به شناسایی و رفع مشکلات به طور مؤثرتر کمک می‌کند. علاوه بر این، تأکید OOP بر کپسوله سازی احتمال تداخل ناخواسته بین ماژول‌ها را در طول تست و اشکال‌زدایی کاهش می‌دهد و سطح دسترسی‌ها را در طول این تست‌ها بیشتر خواهد کرد.

چرا باید برنامه نویسی شی گرا در C++ را یاد بگیریم؟

دلایل زیادی برای یادگیری برنامه نویسی شی گرا (OOP) در C++ وجود دارد که از مهم‌ترین این دلایل می‌توان به مواردی که در ادامه آمده‌اند اشاره کرد.

ارتباط با صنعت و بازار کار

C++ به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله توسعه نرم‌افزار، توسعه بازی، برنامه نویسی سیستم و سیستم‌های تعبیه شده استفاده می‌شود. بسیاری از پروژه‌های مقیاس بزرگ و سیستم‌های قدیمی در C++ ساخته شده‌اند. درک OOP در C++ فرصت‌های شغلی متعددی را باز می‌کند و بازارپسندی شما را به عنوان یک برنامه نویس افزایش می‌دهد.

مدل‌سازی شی

OOP یک رویکرد ساختاریافته برای مدل‌سازی موجودیت‌های دنیای واقعی و روابط آن‌ها ارائه می‌کند. با نشان دادن موجودیت‌ها به عنوان اشیاء و تعاملات آن‌ها از طریق کلاس‌ها و وراثت، می‌توان سیستم‌های نرم‌افزاری بصری و قابل نگهداری بیشتری ایجاد کنید. OOP با روشی که انسان‌ها در مورد دنیای واقعی فکر و ارتباط برقرار می‌کنند، هماهنگ است و مفهوم‌سازی و طراحی راه‌حل‌های نرم‌افزاری را آسان‌تر می‌کند.

همکاری تیمی

OOP همکاری بین اعضای تیم را تقویت می‌کند. با استفاده از مفاهیم و اصطلاحات استاندارد OOP، توسعه‌دهندگان می‌توانند ایده‌ها، طرح‌ها و الزامات خصوصی Private را به‌طور مؤثرتری ارتباط برقرار کنند. ماهیت ماژولار OOP به توسعه‌دهندگان متعدد اجازه می‌دهد تا روی ماژول‌های مختلف به طور هم‌زمان کار کنند، تضادها را کاهش داده و همکاری را تسهیل می‌کند.

الگوهای طراحی نرم‌افزار

OOP در C++ پایه‌ای برای درک بهتر و پیاده سازی الگوهای طراحی فراهم می‌کند که راه‌حل‌های اثبات شده‌ای برای مشکلات رایج طراحی نرم‌افزار هستند. الگوهای طراحی کیفیت کد، قابلیت نگهداری و توسعه‌پذیری را افزایش می‌دهند. دانش OOP در C++ شما را قادر می‌سازد تا الگوهای طراحی را به طور مؤثر اعمال و از آن‌ها استفاده کنید.

سازگاری با زبان‌های دیگر

C++ یک زبان چندپارادایمی در نظر گرفته می‌شود که از سبک‌های برنامه نویسی مختلف از جمله برنامه نویسی رویه‌ای، عمومی و شی گرا پشتیبانی می‌کند. یادگیری OOP در C++ پایه‌ای محکم برای درک و تطبیق با زبان‌های دیگری که OOP را نیز پشتیبانی می‌کنند، مانند جاوا، سی شارپ، پایتون و غیره فراهم می‌کند.

نتیجه‌گیری

یادگیری برنامه نویسی شی گرا در C++ طیف وسیعی از مزایای، از جمله قابلیت استفاده مجدد کد، مدولار بودن، قابلیت نگهداری، انتزاع، انعطاف‌پذیری و سازگاری با زبان‌های دیگر را ارائه می‌دهد. این مزایا به توسعه نرم‌افزار کارآمد، بهبود سازمان‌دهی کد و توانایی کار بر روی پروژه‌های پیچیده و مقیاس‌پذیر کمک می‌کند. تسلط بر OOP در C++ به برنامه نویس قدرت بی‌نظیری در امور توسعه انواع نرم‌افزارهای مختلف می‌بخشد.

اگر به فکر یادگیری اصولی و حرفه‌ای برنامه نویسی سی پلاس پلاس هستید می‌توانید از دوره‌های آموزشی گوناگونی استفاده کنید. پلتفرم‌های آموزشی زیادی هم‌اکنون وجود دارند که این دوره‌ های آموزش C++ را ارائه می‌دهند. به عنوان نمونه سایت‌هایی که بهترین دوره c++  را ارائه می‌دهند، مانند مکتب خونه در زبان فارسی و سایت‌هایی مانند یودمی، کوئرا و حتی یوتیوب در زبان انگلیسی منبع نسبتاً مناسبی برای آموزش C++ هستند و برای این اهداف مورد استفاده قرار می‌گیرند.