OOP là gì? Tìm hiểu về OOP trong C++ và C#

OOP là gì?

OOP là viết tắt của “Object-Oriented Programming” (lập trình hướng đối tượng), là một khái niệm lập trình quan trọng trong khoa học máy tính. Nó tập trung vào việc tạo ra các class và object để tổ chức, quản lý mã nguồn một cách hiệu quả và có thể tái sử dụng. Class đóng vai trò như một khuôn mẫu, định nghĩa các attributes và methods mà object của nó sẽ có. Khi một lớp được hình thành, nó sẽ tạo ra các đối tượng cụ thể mà mỗi đối tượng này có trạng thái và hành vi riêng biệt dựa trên định nghĩa trong lớp.

Có rất nhiều ngôn ngữ lập trình được hỗ trợ trong OOP như JavaScript, C++, Java và Python. Các ngôn ngữ này không chỉ giới hạn trong mô hình lập trình hướng đối tượng mà còn cho phép lập trình theo phong cách hướng thủ tục (Procedural Programming). 

Ví dụ, JavaScript, Python và PHP đều cho phép lập trình viên lựa chọn giữa phong cách lập trình hướng đối tượng và hướng thủ tục tùy vào nhu cầu cụ thể của dự án. Điều này mang lại sự linh hoạt, giúp lập trình viên tận dụng được những ưu điểm của cả hai phong cách lập trình.

OOP không chỉ giúp tổ chức mã nguồn một cách có cấu trúc và dễ bảo trì mà còn hỗ trợ phát triển các ứng dụng phần mềm phức tạp một cách dễ dàng và hiệu quả. Sự linh hoạt và mạnh mẽ của OOP đã làm cho nó trở thành một phương pháp phổ biến và quan trọng trong việc phát triển phần mềm hiện đại.

Cấu trúc của OOP

Lập trình hướng đối tượng (OOP) là một mô hình lập trình cấu trúc mã xung quanh các đối tượng, đại diện cho các thực thể hoặc khái niệm trong thế giới thực. Mục tiêu chính của OOP là mô hình hóa và tổ chức dữ liệu cũng như hành vi theo cách thúc đẩy tính mô đun, khả năng sử dụng lại và khả năng bảo trì. Cấu trúc của OOP có thể được chia thành nhiều thành phần chính:

Object trong OOP

Object là hiện thân cụ thể của class và đại diện cho các thực thể hoặc khái niệm trong thế giới thực mà lớp xác định. Mỗi object đều có các giá trị attribute riêng, nhưng chúng có cùng method và hành vi do class định nghĩa. Trong lập trình hướng đối tượng (OOP), object có hai thành phần chính:

• Attribute: thông tin và đặc điểm của object.
• Method: hành vi mà object có thể thực hiện.

Ví dụ, object là ô tô có thể được mô tả như sau:

• Attribute: màu sắc, hãng sản xuất, mẫu xe, năm sản xuất, ...
• Method: khởi động, tăng tốc, dừng xe, bấm còi, ...

Cụ thể hơn, mỗi ô tô sẽ có các giá trị attribute riêng như màu đỏ, hãng Toyota, mẫu Camry, sản xuất năm 2024, nhưng tất cả các ô tô đều có thể thực hiện các hành vi như khởi động, tăng tốc, dừng xe và bấm còi. Điều này cho phép lập trình viên tạo ra các ứng dụng mô phỏng thế giới thực một cách hiệu quả và dễ hiểu, nhờ vào việc sử dụng object và class.

Class trong OOP

Class là một bản thiết kế để tạo ra các object cụ thể. Class đại diện cho các danh mục rộng, như Ô tô hoặc Chó, và xác định những attribute chung mà các object thuộc loại đó sẽ có, chẳng hạn như màu sắc. Tuy nhiên, class không xác định giá trị cụ thể cho những attribute đó. Class cũng có thể chứa các hàm, được gọi là method, để thực hiện các hành động nhất định. Những method này chỉ có sẵn cho các object thuộc lớp đó.

Ví dụ: lớp "Ô tô" có thể có method "sơn lại" để thay đổi attribute "màu sắc" của xe. Method này chỉ hữu ích cho các object thuộc loại Ô tô, do đó nó được khai báo trong class Ô tô, và trở thành một method của class đó.

Class được sử dụng như một bản thiết kế để tạo ra các object riêng lẻ. Các object này là các ví dụ cụ thể của class, như myCar hoặc GoldenRetriever, và mỗi object có thể có các giá trị riêng cho các attribute đã được định nghĩa trong class.

Ví dụ: Giả sử chúng ta tạo một class Ô tô để chứa các attribute như màu sắc, nhãn hiệu và kiểu dáng. Sau đó, chúng ta có thể tạo một object từ class này, gọi là myCar, để đại diện cho chiếc xe cụ thể của mình. Chúng ta có thể đặt các giá trị cho các attribute của myCar để mô tả chiếc xe của mình mà không ảnh hưởng đến các object khác. Class Ô tô này có thể được sử dụng lại để tạo ra nhiều chiếc xe khác nhau với các giá trị attribute riêng biệt.

Các nguyên lý cơ bản của OOP

Trong lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented Programming - OOP), có một số nguyên lý cơ bản mà mọi lập trình viên cần nắm vững để viết mã hiệu quả và dễ bảo trì. Những nguyên lý này không chỉ giúp tổ chức mã một cách logic hơn mà còn tăng cường khả năng tái sử dụng và mở rộng của các phần mềm. Hãy cùng TechWorks khám phá các nguyên lý cơ bản của OOP nhé!

Encapsulation 

Encapsulation (tính đóng gói) là một trong những nguyên tắc cơ bản của OOP, đề cập đến việc "gói gọn" dữ liệu và các method thao tác dữ liệu đó vào trong một đơn vị gọi là class. Mục đích của tính đóng gói là ẩn các chi tiết phức tạp bên trong của class và chỉ cung cấp giao diện bên ngoài để tương tác với dữ liệu. Bằng cách đóng gói dữ liệu, bạn sẽ làm cho thông tin trong hệ thống của mình an toàn và đáng tin cậy hơn.

Ngoài ra, bạn cũng có thể theo dõi cách thông tin được truy cập và những thao tác nào được thực hiện trên đó. Điều này giúp việc bảo trì chương trình dễ dàng hơn và đơn giản hóa quá trình gỡ lỗi.

Abstraction 

Abstraction (tính trừu tượng) tập trung vào việc ẩn các chi tiết phức tạp bên trong của một object hoặc hệ thống, chỉ cung cấp cho người dùng những thông tin cần thiết để tương tác với nó. Nói cách khác, tính trừu tượng giúp bạn tập trung vào những gì quan trọng và bỏ qua những gì không cần thiết.

Một ví dụ điển hình để giải thích điều này là việc lái một chiếc ô tô số tự động. Khi bạn có một chiếc ô tô số tự động và muốn đi từ điểm A đến điểm B, tất cả những gì bạn cần làm là cung cấp cho nó điểm đến và khởi động xe. Sau đó nó sẽ đưa bạn đến đích. Những gì bạn không cần biết là chiếc xe được sản xuất như thế nào, nó thực hiện và làm theo hướng dẫn một cách chính xác như thế nào, chiếc xe lọc ra các tùy chọn khác nhau như thế nào để tìm ra tuyến đường tốt nhất, v.v.

Khái niệm tương tự được áp dụng khi xây dựng các ứng dụng OOP. Bạn làm điều này bằng cách ẩn các chi tiết mà người dùng không cần phải xem. Tính trừu tượng giúp việc này trở nên dễ dàng hơn và cho phép bạn xử lý các dự án của mình theo từng phần nhỏ, có thể quản lý được.

Inheritance

Inheritance (tính kế thừa) là một trong những tính năng cốt lõi của OOP, cho phép bạn tạo ra các class mới bằng cách tái sử dụng các attribute và method của các class đã tồn tại. Tính kế thừa cho phép các class kế thừa các tính năng của các class khác. Ví dụ: bạn có thể phân loại tất cả các con mèo lại với nhau theo những đặc điểm chung nhất định, chẳng hạn như có bốn chân. Các giống của chúng còn phân loại chúng thành các nhóm nhỏ có các đặc điểm chung như kích thước và màu sắc.

Bạn có thể sử dụng tính kế thừa trong OOP để phân loại các đối tượng trong chương trình của mình theo đặc điểm và hiệu suất chung. Nó giúp làm việc với các đối tượng và lập trình trở nên dễ dàng hơn vì nó cho phép bạn kết hợp các đặc điểm chung vào object cha và kế thừa các đặc điểm này trong các object con. Chúng tôi sẽ đưa ra một ví dụ để bạn dễ hiểu hơn về tính kế thừa này. 

Ví dụ: Bạn tạo ra một object nhân viên trong công ty. Đầu tiên, bạn phải xác định các đặc điểm chung của tất cả nhân viên. Sau đó, bạn sẽ tạo một object quản lý, người mà kế thừa tất cả các đặc điểm của object nhân viên nhưng bổ sung thêm các đặc điểm riêng cho quản lý. Khi có thay đổi trong object nhân viên, đối tượng quản lý sẽ tự động cập nhật theo.

Polymorphism 

Polymorphism (tính đa hình) trong OOP là một trong bốn nguyên lý quan trọng của lập trình hướng đối tượng (OOP), cho phép các object thuộc các class, object, biến và method khác nhau tồn tại ở các dạng khác nhau. Nói cách khác, tính đa hình cho phép bạn sử dụng cùng một giao diện để tương tác với các object khác nhau mà không cần quan tâm đến loại objectcụ thể. Với sự trợ giúp của tính đa hình trong OOP, thật dễ dàng để biểu diễn một dạng đơn lẻ thành nhiều dạng khác nhau. 

Có hai loại đa hình chính trong lập trình hướng đối tượng. Đó là đa hình thời gian biên dịch và đa hình thời gian chạy. 

• Đa hình thời gian biên dịch (Compile-time Polymorphism): Xảy ra khi trình biên dịch có thể xác định cách thực hiện một method dựa trên kiểu của object tại thời điểm biên dịch. Nạp chồng hàm (Method Overloading) và nạp chồng toán tử (Operator Overloading) là hai kỹ thuật phổ biến để thực hiện đa hình thời gian biên dịch.
• Đa hình thời gian chạy (Runtime Polymorphism): Xảy ra khi method thực sự được thực thi phụ thuộc vào kiểu của object tại thời điểm chạy. Kỹ thuật phổ biến nhất để thực hiện đa hình thời gian chạy là đa hình ảo (Virtual Polymorphism).

Nhìn chung, tính đa hình cho phép linh hoạt và tăng hiệu quả trong khi thiết kế hệ thống phần mềm. Chúng ta có thể thêm các class mới một cách dễ dàng với sự trợ giúp của tính đa hình mà không cần sửa đổi các thực thể hiện có.

Lập trình hướng đối tượng C++ là gì?

C++ là một ngôn ngữ lập trình kết hợp các tính năng của C và Simula67, ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng đầu tiên. C++ giới thiệu khái niệm Class và Object, mở rộng khả năng của C bằng cách thêm các yếu tố lập trình hướng đối tượng. Vì vậy, C++ được coi là ngôn ngữ lập trình cấp trung, tích hợp cả tính năng của ngôn ngữ cấp cao và cấp thấp.

Ban đầu, C++ được gọi là “C with Classes” vì nó kế thừa các đặc điểm của C và bổ sung khái niệm class, giúp mã nguồn rõ ràng và dễ quản lý hơn. Bjarne Stroustrup đã phát triển C++ tại Phòng thí nghiệm AT&T Bell vào đầu thập niên 1980. Mục đích của ông là tạo ra một ngôn ngữ kết hợp ưu điểm của C và Simula67, cung cấp tính năng lập trình hướng đối tượng mà vẫn giữ được hiệu suất của C.

C++ không chỉ hỗ trợ lập trình hướng đối tượng mà còn cung cấp công cụ mạnh mẽ cho lập trình hệ thống và nhúng. Nó cho phép quản lý bộ nhớ hiệu quả, hỗ trợ lập trình đa luồng và có thư viện phong phú. Sự linh hoạt này làm cho C++ phổ biến trong nhiều lĩnh vực như phát triển hệ điều hành, ứng dụng game và phần mềm doanh nghiệp.

Lập trình hướng đối tượng C# là gì?

C# là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng do Microsoft phát triển, chạy trên nền tảng .NET Framework. Nó có các tính năng hiện đại như gõ mạnh (strong typing), lập trình mệnh lệnh (imperative), khai báo (declarative), và hướng thành phần (component-oriented). Tên “C#” lấy cảm hứng từ ký hiệu âm nhạc ‘#’, biểu thị cho sự cải tiến.

Người chính phát triển C# là Anders Hejlsberg. Năm 1999, Hejlsberg dẫn đầu nhóm tại Microsoft để tạo ra ngôn ngữ này, ban đầu gọi là “Cool”. Dự án được chấp thuận và vào tháng 7 năm 2000, ngôn ngữ này được công bố tại Hội nghị các nhà phát triển .NET và đổi tên thành C#.

C# được thiết kế để cải tiến và mở rộng khả năng của C++ và Java, với mục tiêu tạo ra một ngôn ngữ dễ sử dụng, an toàn và mạnh mẽ. Nó hỗ trợ quản lý bộ nhớ tự động, xử lý ngoại lệ, và tương thích với .NET Framework. C# cho phép phát triển nhiều loại ứng dụng từ phần mềm doanh nghiệp, ứng dụng web, đến trò chơi điện tử. Đặc biệt, nó nổi bật trong phát triển ứng dụng Windows, web với ASP.NET, và game thông qua Unity. Nhờ sự kết hợp giữa tính dễ sử dụng, hiệu suất cao và khả năng mở rộng, C# trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều lập trình viên.

Sự khác biệt giữa C++ và C# OOP

Mặc dù nghe có vẻ giống nhau nhưng thực sự C++ và C# là những ngôn ngữ lập trình khác nhau. Hãy để TechWorks giúp bạn hiểu thêm sự khác biệt giữa hai ngôn ngữ lập trình được sử dụng rộng rãi này trong OOP nhé!

Mức độ hướng đối tượng (OOP)

• C#: Là ngôn ngữ hoàn toàn hướng đối tượng. Mọi thứ trong C# đều xoay quanh các đối tượng và các lớp, giúp lập trình viên dễ dàng thiết kế và quản lý các ứng dụng phức tạp.
• C++: Hỗ trợ cả lập trình hướng thủ tục và hướng đối tượng. Nó cung cấp các tính năng hướng đối tượng dựa trên nền tảng C, cho phép lập trình viên lựa chọn phong cách lập trình phù hợp với nhu cầu cụ thể.

Quản lý bộ nhớ

• C#: Bộ nhớ được quản lý tự động bởi Common Language Runtime (CLR). Nhờ tính năng thu gom rác (garbage collection), lập trình viên không cần lo lắng về việc giải phóng bộ nhớ thủ công, giúp giảm thiểu lỗi và tăng tính ổn định của ứng dụng.
• C++: Lập trình viên phải quản lý bộ nhớ thủ công, cung cấp khả năng kiểm soát chi tiết hơn nhưng đòi hỏi kỹ năng và cẩn thận để tránh các vấn đề như rò rỉ bộ nhớ và con trỏ lơ lửng.

Biên dịch

• C#: Mã nguồn được biên dịch thành ngôn ngữ trung gian dùng chung (CIL) và chạy trên CLR. Điều này cho phép mã C# có khả năng di động cao, dễ tích hợp với các ngôn ngữ khác trên nền tảng .NET.
• C++: Mã nguồn được biên dịch trực tiếp thành mã máy, cho phép chương trình thực thi nhanh hơn nhưng hạn chế khả năng di động do phụ thuộc vào kiến trúc phần cứng cụ thể.

Sự khác biệt khác

• Tính Kế thừa: C++ hỗ trợ kế thừa đa cấp, cho phép một lớp con kế thừa từ nhiều lớp cha. Trong khi đó, C# chỉ hỗ trợ kế thừa đơn, mỗi lớp chỉ có thể kế thừa từ một lớp cha duy nhất.
• Con trỏ: C++ cho phép sử dụng con trỏ một cách rộng rãi, cung cấp khả năng kiểm soát bộ nhớ và hiệu suất cao. C# hạn chế việc sử dụng con trỏ, chỉ cho phép trong các khối mã đặc biệt được đánh dấu là "không an toàn".
• Ứng dụng: C++ thường được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng về hiệu suất và lập trình hệ thống. C# được sử dụng cho nhiều ứng dụng hơn, bao gồm phát triển web, ứng dụng di động và ứng dụng máy tính để bàn.

C# cung cấp cách tiếp cận OOP đơn giản và an toàn hơn với quản lý bộ nhớ tự động và tập trung vào các nguyên tắc hướng đối tượng. Mặt khác, C++ cung cấp nhiều quyền kiểm soát và linh hoạt hơn nhưng đòi hỏi chuyên môn lập trình viên cao hơn để quản lý bộ nhớ và có thể kết hợp các mô hình hướng thủ tục và hướng đối tượng.

Lời kết

TechWorks hy vọng qua bài viết này bạn sẽ hiểu hơn về OOP là gì. Nhìn chung, việc hiểu và áp dụng OOP trong C++ và C# sẽ giúp bạn phát triển các ứng dụng phần mềm mạnh mẽ và hiệu quả hơn trong công việc. Bằng cách nắm vững các nguyên lý của OOP và sử dụng chúng một cách hợp lý trong hai ngôn ngữ lập trình phổ biến này, Techworks mong rằng bạn sẽ có thể tạo ra những giải pháp phần mềm chất lượng cao và bền vững.