Объектно-ориентированное программирование. Принципы ООП. Классы, объекты, поля и методы. Уровни доступа

Что такое ООП?
Объектно-ориентированное программирование (ООП) — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов.

В чем суть процедурного подхода?
Процедурное программирование – это написание функций и их последовательный вызов в некоторой главной(main) функции.
Идеальные условия для применения данного подхода - простые программы, где весь функционал можно реализовать несколькими десятками процедур/функций. Функции аккуратно вложены друг в друга и легко взаимодействуют посредством передачи данных из одной функции в другую.

Недостатки данного подхода
В больших проектах приходится создавать огромное количество процедур и функций. В свою очередь, это неизбежно ведет к возникновению множества ошибок и снижает читаемость кода программы.
Все данные внутри процедуры видны только локально, а значит их нельзя использовать в другом месте.
Как следствие, код наполняется дубликатами.
Высокий порог вхождения - по статистике начинающим данный поход дается сложнее, чем ООП.
Долгое время процедурный подход был довольно популярным и считался самым прогрессивным.

Как определяет данный подход Википедия
Объектно-ориентированное программирование (ООП) — методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования.

Преимущества ООП
Программа разбивается на объекты.
Уменьшается дупликация кода.
Упрощается и ускоряется процесс написания программ.

Подведем итог
В процедурном подходе основой программы является функция. Функции вызывают друг друга и при необходимости передают данные.
Основной недостаток процедурного подхода - сложность создания и поддержки больших программ.
В основе объектно-ориентированного программирования лежит понятие объекта. Объект совмещает в себе и функции и данные.
Основное преимущество ООП перед процедурным программированием - изоляция кода на уровне классов, что позволяет писать более простой и лаконичный код.

Объекты и классы в ООП

Термины
Класс — в объектно-ориентированном программировании, представляет собой шаблон для создания объектов, обеспечивающий начальные значения состояний: инициализация полей-переменных и реализация поведения функций или методов.
Объект — некоторая сущность в цифровом пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая определенные свойства (атрибуты) и операции над ними (методы).
Термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы.

Класс описывает множество объектов, имеющих общую структуру и обладающих одинаковым поведением. Класс - это шаблон кода, по которому создаются объекты. Т. е. сам по себе класс ничего не делает, но с его помощью можно создать объект и уже его использовать в работе.
Данные внутри класса делятся на свойства и методы. Свойства класса (они же поля или атрибуты) - это характеристики объекта класса.
Методы класса - это функции, с помощью которых можно оперировать данными класса.
Объект - это конкретный представитель класса.
Объект класса и экземпляр класса - это одно и то же.

Пример
Есть класс “Автомобиль”, он представляет собой набор чертежей и инструкций, с помощью которых можно собрать машину.
При этом каждая машина, которую мы будем собирать, должна обладать рядом характеристик, которые соответствуют нашему классу. Как мы уже выяснили, данные характеристики - называются свойствами класса и в нашем примере могут быть следующими:
Цвет
Объем двигателя
Мощность
Тип коробки передач
Также наш автомобиль может выполнять какие-то действия, характерные для всего класса. Эти действия, как мы теперь знаем, есть методы класса.

Что общего в объектах из примера?
Все объекты создаются по одному шаблону, то есть на выходе обязательно будут машины, никаких велосипедов и мотоциклов.
Они будут выкрашены в какой-то цвет, ехать они будут за счет наличия в них двигателя, скорость будет регулироваться с помощью коробки передач. Также объекты данного класса будут обладать одинаковыми методами.
Пример созданного объекта "Автомобиль Volkswagen Tiguan":
Свойства: Цвет="Белый", Объем двигателя="1984 см3", Мощность="180 л.с.", Тип коробки передач="Робот"
Методы: Ехать, Остановиться, Заправиться, Поставить на сигнализацию, Включить дворники

Домашнее задание

Что такое процедурное программирование?
Какие проблемы в программировании привели к появлению ООП?
Объясните, почему один и тот же объект может иметь много разных моделей.
Какие преимущества даёт объектный подход в программировании?
Зачем использовать ООП?