Классы

3. Классы

Центральным понятием объектно-ориентированного программирования является понятие класса. Именно он реализует основные свойства: инкапсуляцию, наследование, полиморфизм.

Класс представляет собой тип, определяемый пользователем. Этот тип включает в себя совокупность полей данных и функций для работы с этими полями.

Класс объявляется:

class <имя класса>[: public <имя базового класса>]

{поля данных

спецификатор доступа

функции};

Отнесение переменной к какому-то типу данных определяет память, выделяемую для этой переменной и набор операций и функций, применяемых к таким переменным. Реализация этих принципов для типов, определяемых пользователем, осуществляется при помощи классов.

Спецификаторы доступа

Существует ряд соображений, по которым было бы целесообразно ограничить доступ к элементам данных класса. К наиболее важным из них относятся следующие:

- ограничение доступа к данным класса рамками тех функций, которые включены программистом в этот класс, позволяет локализовать программные ошибки практически до начала работы программы;

- описание класса в этом случае позволяет пользователям классов более просто знакомиться с новыми библиотеками классов;

- при ограничении доступа упрощается корректировка программ, поскольку для их изменения достаточно скорректировать описание класса и функции, являющиеся его членами, не внося изменений в те места программы, где используются объекты класса;

- функциональное разграничение классов делает возможной разработку программ, использующих концепцию параллельных процессов.

public

Этим спецификатором помечается группа данных и функций, которые доступны другим функциям программы.

protected

Помечаются защищенные данные и, возможно, функции, если есть необходимость. Эти элементы доступны только функциям - членам данного класса и производных от него классов, то есть тех классов, которые объявят себя приемниками данного.

private

Служит для задания данных и функций, доступных только функциям данного класса. Это частные данные.

По умолчанию элементы считаются частными (private) для класса и открытыми (public) для структуры (объединения также относят к классам).

Классы лучше определять в файле с расширением .h, а реализацию в файле с тем же именем, но с расширением .cpp или .c. Чаще всего класс по одиночке не определяется, а создаются библиотеки.

Для иллюстрации рассмотрим пример класса, который задает координату на экране:

class Location

{ int x;

int y;

public:

Location (int _x, int _y); //конструктор

void setx(int nx);

void sety(int ny);

int Getx()

{return x;}

int Gety()

{return y;}

};

В данном примере, использовав спецификатор public, мы сделали открытыми для других функций методы, описанные в классе.

Определить функции – члены класса можно внутри описания класса или за его пределами. В первом случае функция считается встраиваемой. Встраиваемая функция характерна тем, что компилятор C++, обрабатывая вызовы этой функции в программе, заменяет их не на вызов функции как подпрограммы, а непосредственно на объектный код, соответствующий определению этой функции. Вследствие сказанного, программист должен принимать во внимание, что встраиваемые функции, как правило, имеют короткие определения. В качестве примера можно привести определение функций Getx() и Gety().

Для определения функции – члена класса за пределами описания класса необходимо определить ее где-либо в программе после определения класса, членом которого она является.

void Location :: setx(int nx)

{x=nx;}

void Location :: sety(int ny)

{y=ny;}

Location :: Location (int _x, int _y)

{x=_x; y=_y;}

Операция разрешения контекста (::) позволяет указать компилятору, к какому из классов принадлежит определяемая функция.

Имя класса в определении пишется для того, чтобы компилятор однозначно определил к какому классу принадлежит данная функция, так как функции – члены различных классов могут иметь одинаковые имена.

При определении классов не происходит реального выделения памяти под объекты этого класса, а создаются лишь новые производные типы данных, для которых будут использоваться функции – члены класса.

Для того, чтобы начать работу с реальными объектами какого-либо класса, эти объекты необходимо сначала определить. При этом в программе необходимо указать имя класса, объект которого должен быть создан, а также имя самого объекта. У каждого из классов может быть произвольное число объектов.

4. Конструкторы и деструкторы

Конструктором называется функция-член класса, которая выделяет память под поля данных класса и производит их инициализацию, т.е. задает начальные значения в месте объявления переменных.

Имя конструктора совпадает с именем класса. Например, в классе Location конструктор имеет следующий вид: Location (int _x, int _y).

Конструктор не возвращает никакого значения, даже void.

Одним из важных свойств конструктора является его автоматический вызов при описании любого объекта какого-либо класса, использующего конструктор, что снимает с программиста задачу своевременного отслеживания инициализации вновь вводимых объектов.

В общем случае конструкторы классов могут иметь списки параметров, которые могут потребоваться при инициализации. При этом программист будет обязан задать список инициализации при описании каждого нового объекта.

Конструкторов в классе может быть много. В этом случае реализуется механизм перегрузки функции.

Если конструкторы не объявлены, компилятор сам создает конструктор без параметров по умолчанию.

Объявление объектов можно проиллюстрировать следующим образом:

void main (void)

{Location NK(0,0), KK(10,10), *PL;

cout<<KK.Getx(); //возвращаемое значение : 10

PL=&NK;

cout<<PL->Gety(); //возвращаемое значение : 0

}

Здесь при объявлении NK(0,0) и KK(10,10) неявно вызываются конструкторы.

cout<<KK.Getx() обращение идет через переменную.

cout<<PL->Gety() обращение идет через указатель.

Конструктор копий

{Location A(1,1),B,D=A;

… }

Сначала создается объект D и он инициализируется значением объекта A. Для инициализации нужно явно определить конструктор.

В конструкторе копий в качестве параметра используется простая или константная ссылка на объект.

Location::Location([const]Location &S)

{x=S.x; y=S.y}

Для каждого из объектов класса при очистке памяти компилятором создается деструктор по умолчанию. Определяется деструктор следующим образом: ~ имя. Имя деструктора совпадает с именем класса, но с символом ~ (тильда) в начале.

Деструктор решает обратную конструктором задачу, т.е. очищает память.

Если в конструкторе объекта запрашивается динамическая память или открывается файл, то при уничтожении объекта необходимо предусмотреть действия по очистке памяти и закрытию файла. В этом случае пользователю необходимо определять деструктор. Этот деструктор будет вызываться при выходе объекта из области видимости.

Локальные объекты удаляются тогда, когда они выходят из области видимости. Глобальные объекты удаляются при завершении программы.