Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

3.2.2 Klassen in Eiffel
Mit den abstrakten Datentypen haben wir eine mathematische Beschreibungsform gegeben, die es erlaubt,
Klassen von Objekten vollständig, genau und eindeutig zu charakterisieren und dabei gleichzeitig eine Überspezifikation
zu vermeiden. Wir wollen nun zeigen, wie man eine solche Beschreibungsform in einer Programmiersprache
ausdrücken kann.
In der Denkweise der Programmiersprachen hat sich anstelle des Namens “abstrakter Datentyp” der Begriff
“Klasse” zur Beschreibung der Gemeinsamkeiten einer Gruppe von Objekten eingebürgert. In Eiffel ist das
Konzept der Klasse nahezu identisch mit dem der abstrakten Datentypen. Gegenüber der mathematischen
Sichtweise ändern sich nur einige der verwendeten Begriffe und Schlüsselworte.
Die einfachste Form einer Klassendefinition ist etwas ähnliches wie ein Verbundtyp in Pascal, in dem nur die
gemeinsame Struktur einer Gruppe von Objekten festgelegt wird:
class PERSON feature
name, vornamen: STRING;
geburtsjahr, todesjahr: INTEGER;
nationalität: STRING
end -- class PERSON
Abbildung 3.5: Eine einfache Klassendefinition
Die Klasse in Abbildung 3.5 beschreibt die Struktur einer Menge von Objekten, die Instanzen oder Exemplare
dieser Klasse genannt werden. Die Klasse erhält den Namen PERSON und stellt Komponenten wie name,
vorname, etc. zur Verfügung. Die Komponenten einer Klasse werden als Dienstleistungen der Klasse betrachtet,
die für eventuelle Benutzer dieser Klasse nach außen hin verfügbar sind. Dabei spielt es – von außen
betrachtet – keine Rolle, ob diese Dienstleistungen erbracht werden, indem auf eine abgespeicherte Komponente
zugegriffen wird oder indem eine Berechnung (z.B. zur Bestimmung einer eindeutigen internen Kennung)
durchgeführt wird. Diese Sicht deckt sich mit der im Abschnitt 3.2.1 angesprochenen Philosophie der abstrakten
Datentypen, die alle Dienstleistungen als Funktionen ansieht, von denen einige vielleicht keine Eingaben
benötigen.
Um dieser Sichtweise Rechnung zu tragen, werden in Eiffel alle nach außen hin sichtbaren Dienstleistungen
einer Klasse mit dem Oberbegriff feature 6 bezeichnet. Im einfachsten Fall sind Features nur Attribute, also Bestandteile
von Klassen, die tatsächlich eine Komponente der Objekte der Klasse bezeichnen. Features können
aber auch andere von der Klasse bereitgestellte Dienstleistungen sein, nämlich Routinen, die Operationen auf
den Objekten der Klasse beschreiben, wie zum Beispiel die Bestimmung aller derzeit verfügbaren (nicht ausgeliehenen)
Bücher, die von einem bestimmten Autor geschrieben wurden. Hierauf werden wir im Abschnitt
3.3 zurückkommen.
Die Schlüsselworte class, feature und end, gedruckt in einem anderen Schriftsatz, werden zur syntaktischen
Aufteilung einer Klassendefinition in Klassendeklaration und Deklaration von Features benutzt. Features vom
selben Typ können in Deklaration gruppiert werden. Für die Aneinanderreihung von Deklarationen (und später
auch von anderen Instruktionen) wird als Trennzeichen das Semikolon “;” verwendet und für Kommentare
der doppelte Bindestrich “--”. Es hat sich als gute Konvention bewährt, am Ende einer Klassendefinition den
Namen der Klasse im Kommentar zu wiederholen.
Klassen sind die Grundkomponenten, aus denen alle Eiffel-Programme aufgebaut werden. Sie beschreiben
nicht nur die Datenstrukturen, die in einem Softwareprodukt verwendet werden, sondern ebenso alle Module,
aus denen dieses Softwareprodukt aufgebaut ist – einschließlich dem “Hauptprogramm”. Diese Vorgehensweise
entspricht einer konsequenten Umsetzung der objektorientierten Sichtweise. Ein Programm ist nichts
6 Der deutsche Begriff für feature ist Merkmal. Der englische Begriff hat sich jedoch auch in der deutsprachigen Literatur
eingebürgert, da er in seinem Verwendungszweck eindeutiger zu sein scheint. Wir werden dieser Tatsache Rechnung tragen und
trotz des sich daraus ergebenden Mißbrauchs der deutschen Sprache und Grammatik den Begriff feature weiterverwenden.