Warum objektorientierte Programmierung?

“Procedural code (code using data structures) makes it easy to add new functions without changing the existing data structures. OO code, on the other hand, makes it easy to add new classes without changing existing functions.” – Robert Cecil Martin

“Procedural code makes it hard to add new data structures because all the functions must change. OO code makes it hard to add new functions because all the classes must change.” – Robert Cecil Martin

In diesem Artikel wird „objektorientierte Programmierung“ als Laufzeitpolymorphie typisierter Werte interpretiert, die auch mit Multimethoden arbeiten kann. Klassen und Vererbung werden nicht als ein notwendiger Bestandteil der objektorientierten Programmierung angesehen, da es objektorientierte Sprachen ohne Klassen und ohne Vererbung gibt und auch die Definition des Begriffs „objektorientierte Programmierung“ nach dessen Schöpfer Alan Kay Klassen oder Vererbung nicht nennt.

In der objektorientierten Programmierung wird die Methode zur Ausführung eines Aufrufs an Hand der Objekttypen (Laufzeittypen) der Argumentwerte bestimmt.

Im einfachsten Falle besteht ein Aufruf aus einem Selektor »f« und einem Argumentausdruck »x«.: f(x)
Gibt es nun zwei Methodendefinitionen: f(A x) := 1.; f(B x) := 2.

so ergibt der Aufruf »1« oder »2«, wenn der Objekttyp von »x« »A« bzw. »B« ist.

In der strukturierten, aber nicht-objektorientierten Programmierung entspricht diesen beiden Methoden in etwa die Methode

f(x) := objecttype(x)==A ? 1 : 2;

Welchen Vorteil hat nun die objektorientierte Methodendefinition?

In der objektorientierten Schreibweise wird die Abhängigkeit einer Methode von einem Objekttyp bereits in der Schnittstelle notiert. Die Methodendefinitionen sind kleinteiliger. Dadurch können alle Methodendeklarationen, die zu einem Objekttyp gehören, ermittelt und manipuliert werden (etwa, wenn eine Objekttyp zu einem Programm gefügt oder aus ihm entfernt werden soll).

Insbesondere ist es möglich, alle Methodendefinitionen, die zu einem Objekttyp gehören, in der „Klasse“ dieses Objekttyps zusammenzufassen und damit übersichtlich zu gruppieren.

In der nicht-objektorientierten Schreibweise wird die Abhängigkeit der Methode vom Argumentobjekttyp nicht stillschweigend durch die Implementation verwirklicht, sondern muß vom Programmierer ausdrücklich notiert werden. Daher muß sie dann beim Hinzufügen oder Entfernen eines Objekttyps in verschiedenen Methoden angepaßt werden, was manchmal fast unmöglich ist.

In der objektorientierten Schreibeweise sind die einzelnen Methoden feinkörniger, sie können daher besser manipuliert werden und geben über ihre Schnittstelle mehr maschinell verwendbare Informationen nach außen. Sie bilden Ankerpunkte für Dokumentation. In der nicht-objektorientierten Schreibweise wird Quelltext zu verschiedenen Objekttypen in einer einzigen größeren Methode untergebracht und ist daher weniger einfach explizit manipulierbar.

Anhang: Eine kleine Sammlung von Antworten

Was ist objektorientierte Programmierung?

Im allgemeinen Sinne ist ein Objekt zunächst ein Stück des Speichers.

Die Bedeutung des Zustand eines Speicherstücks ist nicht selbsterklärend: Die Interpretation eines Zustands bedarf noch einer Interpretationsregel, die als »Typ« des Objekts bezeichnet wird.

Ein Teil der Typinformationen kann auch selber am Anfang eines Speicherstücks gespeichert werden und wird dann auch »Laufzeittypinformation« genannt.

Die objektorientierte Programmierung verwendet Objekte, die mit Laufzeittypinformationen versehen sind.

Warum werden Laufzeittypinformationen verwendet?

Sie werden immer dann benötigt, wenn Daten ausgetauscht werden sollen, deren Typ erst während des Ablaufs eines Programms vollständig bekannt wird oder werden soll.

Was ist eine objektorientierte Programmiersprache?

In einer objektorientierten Programmiersprache drückt ein Programm gewünschte Operation an einem Objekt (dem Zielobjekt) mit Hilfe eines Wortes aus. Die Programmiersprache stellt dann sicher, daß die korrekte Umsetzung dieses Wortes für ein bestimmtes Zielobjekt zur Laufzeit ermittelt und aktiviert wird. Dazu verwendet sie implizit den Typ des Objekts, so daß das Programm den Typ nicht selber explizit berücksichtigen muß.

Was ist der wichtigste Vorteil objektorientierter Programmiersprachen?

Es ist möglich, Wörter für neue Typen zu erweitern, ohne schon vorhandene Programmteile verändern zu müssen.

Man kann Wörter für Typen verwenden, die es noch gar nicht gibt, und muß daher den Programmteil mit der Verwendung nicht ändern, wenn später Typen hinzugefügt werden. (Späte Bindung, Laufzeitbindung, Laufzeitpolymorphie).

Kann ein Beispiel dafür angegeben werden?

Die Operation »println« verwendet intern das Wort »toString«. (Dies ist in dem folgenden Programm nicht sichtbar.) Obwohl sie geschrieben wurde, als es den Typ »Text« noch gar nicht gab, kann sie nun unverändert dieses Wort auch mit einem Zielobjekt vom Typ »Text« verwenden, um dessen Textdarstellung zu erhalten. Diese Textdarstellung gibt sie dann aus.

class Text
{ public java.lang.String toString(){ return "alpha"; }}
public class Main
{ public static void main( final java.lang.String[] args )
  { java.lang.System.out.println( new Text() ); }}
alpha

Ist das in der prozeduralen Programmierung auch möglich?

In der prozeduralen Programmierung könnte man ein in einer Bibliothek schon definiertes Verb »toString« nicht erweitern, ohne dazu die Definition der Funktion »toString« aus der vorhandenen Bibliothek zu verändern. Die Veränderung von Bibliotheksfunktionen ist aber aus vielen Gründen schlecht.