Лекция 13

Тема: Объектно-ориентированное программирование.

Основное понятие в ООП – это объект или класс. Концепция объектов предназначена для моделирования (отображения) понятий предметной области в виде программных единиц, объединяющих в себе атрибуты и поведение (состояние и функционирование) соответствующих объектов (сущностей) предметной области.

Класс объектов – это программная структура, в которой данные и функции образуют единое целое и отражают свойства и поведение этого целого в рамках моделируемой предметной области. В объекте присутствуют только те данные, которые необходимы для описания свойств и поведения объектов данного типа. Класс объектов характеризуется уникальным набором свойств и ему присваивается уникальное имя, как и любому типу данных. В качестве переменных программы используются объекты определенного класса. Создаваемые объекты (даже одного класса) могут отличаться значениями свойств и должны отличаться именами.

Инкапсуляция – объединение в единое целое данных и функций, обрабатывающих эти данные. В С++ данные класса и объекта называют элементами данных (полями), а функции – элементами-функциями (методами). Доступ к полям и методам осуществляется через имя объекта и имена полей и методов с использованием операций «.» и «->». Это позволяет изолировать объект. В результате замена или модификация полей или методов объекта не влекут за собой не контролируемых последствий. При необходимости указания имени объекта в теле описания этого объекта используется зарезервированное слово this (указатель на объект в рамках объекта).

Наследование – свойство классов порождать своих потомков и наследовать свойства и (элементы данных и методы) своих родителей. Класс потомок автоматически наследует от родителя се элементы данных и методы, а также может содержать новые элементы данных и методы и даже перекрывать их. Родственные отношения могут отражаться путем инкапсуляции в классе в качестве элементов данных других классов. Например, построить класс стек, у которого элементом класса является стек.

Базовые классы обладают такими абстрактными свойствами, что часто непосредственно в программах не используются, а необходимы только для порождения других классов.

Полиморфизм – свойство объектов-родственников по-разному осуществлять однотипные и даже одинаково поименованные действия. Изменяя алгоритм метода в потомке, наследник получает специфические поведенческие свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке.

Создание и уничтожение объектов.

Описание класса – это программная структура, которая используется при создании объектов. Конструктор класса создает и инициализирует экземпляры объектов. Деструктор класса выполняет действия, завершающие работу с объектом, например, освобождает динамическую память, восстанавливает экран, закрывает файловые переменные.

Взаимодействие объектов и сообщения.

Благодаря инкапсуляции объекты так хорошо изолируются друг от друга, что необходимо специально заботиться механизме их взаимодействия в программе. Часто связь устанавливают при помощи указателей, что делает программу похожей на структуру данных в динамической памяти. Тогда основным содержанием программы является описание классов и совокупности взаимодействующих объектов (в библиотеках классов для доступа объекта к самому себе используется ключевое слово this). Другим способом обмена информацией между объектами является передача через глобальную переменную (буфер сообщений). Ей один объект присваивает значения, а другой – считывает. Данный способ прост в реализации, но требует тщательного контроля обмена сообщениями между объектами со стороны программиста.

Описание класса.

Описание класса имеет следующий формат:

Class / Struct / Union имя_класса {список_компонентов};

• Одно из ключевых слов Class, Struc или Union указывает на начало описания класса и определяет используемый по умолчанию статус доступа к компонентам класса и влияет на возможности наследования свойств этого класса;
• Имя_класса – идентификатор;
• Список_компонентов – перечень объявлений элементов данных и описаний методов класса.

Каждый компонент класса обладает статусом доступа. В качестве спецификаторов доступа используются ключевые слова:

ü Private (собственный) – делает данные доступными только для методов своего класса. Это позволяет решить проблему защиты данных;

ü Public (общедоступный) – предоставляет общий доступ к тем методам класса, которые организуют связь объекта с внешним миром;

ü Protected (защищенный) – используется в классах при применении механизма наследования. При отсутствии наследования спецификатор Protected идентичен спецификатору Private.

Все компоненты класса, введенные с помощью ключевых слов Struct и Union, являются по умолчанию общедоступными, а с помощью ключевого слова Class – собственными. Для изменения статуса компонентов класса, описанного с помощью ключевых слов Struct и Class, необходимо использовать спецификаторы доступа. Классы, описанные с помощью ключевого слова Union, не могут использоваться в качестве базовых классов при наследовании. У объектов, объявленных на основе подобного класса, статус изменять нельзя.

Пусть требуется описать класс, в котором элементы данных будут собственными, а методы общедоступными. Новый класс будем использовать для сложения двух целых чисел.

сlass Sum

{

private:

int x,y,s;

public:

void setx (int x1) {x=x1;}

void sety (int y1) {y=y1;}

int summa();

}

int Sum :: summa()

{

s=x+y;

return s;

}

В описании класса методы setx(), sety() – представлены полностью, а метод summa – своим прототипом.

Методы setx(), sety() они обеспечивают доступ к компонентным данным; другим функциям компонентные данные недоступны. Описания методов размещены внутри класса (т.е. методы являются встроенными inline). Тело метода реализовано в виде макрорасширения. Этим достигается экономия времени при вызове функции и выходе из нее.

После объявления класса можно описать переменные данного класса:

Sum a;

Для доступа к компонентам объекта можно использовать два способа:

1. непосредственное указание имени объекта.

a.Sum :: x или

a.x, a.y, a.s – обращение к элементам данных.

a.setx(3) – вызов метода. Такой способ возможен, если нет методов с таким же именем в базовых классах.

1. косвенное задание имени объекта с помощью указателя.

Если объявить указатель

Sum *b=&a; то обращение к элементам данных будет выглядеть

b->x; b->y; b->getx(6);

void main()

{

Sum a, *b=&a;

Int k, l;

Scanf(“%d”,k);

Scanf(”%d”,l);

a.setx(k);

a.sety(l);

printf(“\n Сумма = %d”, b->summa());

}

Конструкторы и деструкторы.

Конструкторы предназначены для инициализации элементов данных объектов. Описание их имеет вид:

Имя_конструктора (список_параметров) {тело_конструктора}

Имя конструктора должно совпадать с именем класса и тип возвращаемого значения не указывается.

Sum (int k=0, int l=0)

{

x=k;

y=l;

}

При вызове конструктора имеются следующие возможности:

ü если конструктор не вызывается явно, то он будет вызван автоматически при создании объекта со значением параметров по умолчанию;

ü если конструктор не описан явно, то он генерируется транслятором автоматически.

Конструктор Sum можно вызвать двумя способами:

Sum A=Sum(1,2);

Sum A(1,2) или Sum A(,2), тогда первому элементу данных будет присвоено нулевое значение.

Деструкторы уничтожают объекты класса и освобождают занимаемую ими память.

Описание их имеет вид:

~ имя_класса( ) {операторы_тела_деструктора}

Например:

~Sum() {}

Деструктор вызывается явно (как вызов функции) при необходимости уничтожения объекта и неявно (автоматически) для локального объекта после окончания блока, в котором объект был объявлен.

Создадим класс clock