Nguồn gốc của cấu trúc và các lớp

Các lập trình viên đã phải giải quyết vấn đề thiết kế và triển khai nào khi họ quyết định sử dụng các cấu trúc và các lớp trước tiên?

Khi nào thì điều này xảy ra và ai là người tiên phong đằng sau những ý tưởng này?

Lưu ý, đây là câu hỏi kép, bởi vì cấu trúc và các lớp có liên quan. Tôi nhận ra rằng các cấu trúc khá cũ hơn các lớp học. Sẽ thật tuyệt nếu câu trả lời sẽ nói riêng về cả hai và trích dẫn một số nguồn.

Ý tưởng của cấu trúc là nhóm một tập hợp các biến vào một thùng chứa. Ví dụ: nếu bạn có ba tọa độ

int x;
int y;
int z;

bạn có thể muốn xem chúng như một đơn vị dữ liệu và nhóm chúng lại với nhau:

struct point
{
    int x;
    int y;
    int z;
};

Bạn có thể xem đây là một cách để mô đun hóa dữ liệu của bạn. Bây giờ bạn có thể xác định các biến chứa cả ba giá trị trong một đơn vị:

struct point p1, p2;

Trong lập trình thủ tục, bạn có các thủ tục hoặc hàm thao tác dữ liệu và đặc biệt là các cấu trúc, vd

void shiftX(struct point *p, int offset);

Bạn có thể gọi hàm trên một cấu trúc bằng cách chuyển nó dưới dạng đối số:

shiftX(&p1, -10);

Bước từ cấu trúc đến các lớp là để nói rằng các thủ tục / hàm nên được nhóm cùng với dữ liệu thành các đơn vị: như cấu trúc phân loại các thực thể có cùng cấu trúc, các lớp phân loại các thực thể có cùng cấu trúc và hoạt động.

Vì vậy, bây giờ bạn có thể viết:

class Point
{
  public:
    void shiftX(int offset);

    int x;
    int y;
    int z;
 };

và sau đó:

 Point p;

 ...

 p.shiftX(-10);

Theo cách này, việc nhóm các hoạt động trên cùng một loại dữ liệu trở nên dễ dàng hơn. Ví dụ: bạn có thể nhóm tất cả các hoạt động tác động lên các điểm trong định nghĩa lớp, thay vì chúng phân tán trên mã của bạn dưới dạng các hàm có một hoặc nhiều tham số của điểm loại.

Ngoài ra, bạn có thể tinh chỉnh cả cấu trúc và hành vi bằng cách sử dụng tính kế thừa.

Tóm tắt: structs là một khái niệm cho phép tổ chức / mô đun hóa dữ liệu. Các lớp học cho phép tổ chức / mô đun hóa cả dữ liệu và hoạt động.

Cấu trúc là các nhóm dữ liệu, thường được gõ. COBOL đã thấy việc sử dụng rộng rãi đầu tiên của họ. Mặc dù tương tự như đã tồn tại trước đó. Vấn đề thiết kế ở đây là nhóm nhiều bộ dữ liệu lại với nhau như tên, nghề nghiệp và số điện thoại. Ý tưởng về một "bản ghi" là một cái gì đó cũ hơn nhiều so với máy tính và xuất hiện trong toán học và một loạt các môn học khác.

Lập trình hướng đối tượng ban đầu được thiết kế để đối phó với mô phỏng trong đó bạn có một loạt các đối tượng đang chạy để mô phỏng một hệ thống. Simula 67 là người đầu tiên thực hiện phong cách lập trình đó. Smalltalk là ngôn ngữ hướng đối tượng đầy đủ đầu tiên trong đó mọi thứ là một đối tượng bao gồm cả nguyên thủy. Vấn đề ban đầu đang được giải quyết là mô phỏng các hệ thống phức tạp. Simula 67 được thiết kế bởi Ole-Johan Dahl và Kristen Nygaard. Alan Kay (người đã từng trả lời một câu hỏi về Stack Overflow ) đã thiết kế Smalltalk vẫn được sử dụng.

Các cấu trúc và các lớp có liên quan khá chặt chẽ với các kiểu trong đó cả hai đều xác định các tham số nhất định cho một tập hợp dữ liệu. Các lớp sẽ xác định rõ hơn các quyền truy cập và hoạt động, do đó cho phép thực hiện đầy đủ các kiểu dữ liệu trừu tượng. Các cấu trúc có thể được coi là một tập hợp con của các lớp trong một ngôn ngữ hướng đối tượng. Chúng sẽ là một lớp bao bọc có tất cả các trường được đặt thành công khai và không có phương thức nào bên ngoài getters và setters cho các trường đó.

Bạn có thể tìm thấy thông tin về các cấu trúc trong bài viết Wikipedia này . Nói tóm lại, chúng dường như rất gắn bó với khoa học máy tính, chúng được hỗ trợ đầu tiên bởi phần cứng (hướng dẫn đặc biệt trong IBM 1620, về cơ bản là thẻ đục lỗ và Công cụ phân tích của Babbage (ít nhất là theo wikipedia). ngôn ngữ được sử dụng rộng rãi đầu tiên để hỗ trợ xây dựng.

"Các cấu trúc" thực sự hoàn toàn khác với "các lớp". Hãy nghĩ về phong cách cũ "struct" như một bản ghi. Trong QBASIC họ thậm chí còn được gọi như vậy. Sự cần thiết của điều này là khá rõ ràng và mặc dù tôi không thể nói ai đã phát minh ra nó ... Tôi tưởng tượng nó xuất hiện gần như ngay lập tức. Các "lớp" của OOP dường như đã bắt đầu khá tốt với Simula: http://en.wikipedia.org/wiki/Object-oriented_programming#History