Главная » Уроки по ООП » Урок 1. Принципы ООП. Классы и объекты

ЛЕКЦИЯ

Урок 1. Принципы ООП. Классы и объекты.

Задание:

1. Ответьте на вопросы. Ответы записать в тетрадь.

Что такое класс?

Что такое объект?

Перечислите три основных принципа ООП.

Как описывается класс?

Как объявляется объект?

Как работать с объектом, пример.

2. Ответить устно преподавателю, пользуясь тетрадью: знать в целом смысл лекции и основные моменты лекции.

 

ПРИРОДА ОБЪЕКТА

Об объектах можно думать как о существах, которые «живут» в вашей программе и коллективно решают некоторую прикладную задачу. Вы создаете этих существ, распределяете между ними обязанности и устанавливаете правила их взаимодействия.

В общем случае каждый объект «помнит» необходимую информацию, «умеет» выполнять некоторый набор действий и характеризуется набором свойств.

То, что объект «помнит», хранится в его полях.
То, что объект «умеет делать», реализуется в виде его внутренних процедур и функций, называемых методами.
Свойства объектов аналогичны свойствам, которые мы наблюдаем у обычных предметов. Значения свойств можно устанавливать и читать. Программно свойства реализуются через поля и методы.

Пример:

Объект «кнопка» имеет свойство «цвет». Значение цвета кнопка запоминает в одном из своих полей. При изменении значения свойства «цвет» вызывается метод, который перерисовывает кнопку.

Этот пример позволяет сделать важный вывод: свойства имеют первостепенное значение для программиста, использующего объект. Чтобы понять суть и назначение объекта, вы обязательно должны знать его свойства, иногда — методы, очень редко — поля (объект и сам знает, что с ними делать).

ОБЪЕКТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Компоненты в Delphi — это особые объекты, которые являются строительными кирпичиками среды визуальной разработки и приспособлены к визуальной установке свойств. Чтобы превратить объект в компонент, первый разрабатывается по определенным правилам, а затем помещается в Палитру Компонентов. Конструируя приложение, вы берете компоненты из Палитры Компонентов, располагаете на форме и устанавливаете их свойства в окне Инспектора Объектов. Внешне все выглядит просто, но чтобы достичь такой простоты, потребовалось создать механизмы, обеспечивающие функционирование объектов-компонентов уже на этапе проектирования приложения! Все это было придумано и блестяще реализовано в среде Delphi. Таким образом, компонентный подход значительно упростил создание приложений с графическим пользовательским интерфейсом и дал толчок развитию новой индустрии компонентов.

КЛАССЫ ОБЪЕКТОВ

Каждый объект всегда принадлежит некоторому классу. Класс — это обобщенное (абстрактное) описание множества однотипных объектов. Объекты являются конкретными представителями своего класса, их принято называть экземплярами класса. Например, класс СОБАКИ — понятие абстрактное, а экземпляр этого класса МОЙ ПЕС БОБИК — понятие конкретное.

ТРИ КИТА ООП

Весь мир ООП держится на трех китах: инкапсуляции, наследовании и полиморфизме.

Инкапсуляция. Наблюдаемое в объектах объединение данных и операций в одно целое было обозначено термином инкапсуляция. Применение инкапсуляции сделало объекты похожими на маленькие программные модули и обеспечило сокрытие их внутреннего устройства. Для объектов появилось понятие интерфейса, что значительно повысило их надежность и целостность.

Наследование. Этот простой принцип означает, что если вы хотите создать новый класс, лишь немногим отличающийся от того, что уже существует, то нет необходимости в переписывании заново всех полей, методов и свойств. Вы объявляете, что новый класс является потомком (или дочерним классом) имеющегося класса, называемого предком (или родительским классом), и добавляете к нему новые поля, методы и свойства. Иными словами добавляется то, что нужно для перехода от общего к частному. Процесс порождения новых классов на основе других классов называется наследованием. Новые классы имеют как унаследованные признаки, так и, возможно, новые. Например, класс СОБАКИ унаследовал многие свойства своих предков — ВОЛКОВ.

Полиморфизм. Означает, что в производных классах вы можете изменять работу уже существующих в базовом классе методов. При этом весь программный код, управляющий объектами родительского класса, пригоден для управления объектами дочернего класса без всякой модификации. Например, вы можете породить новый класс кнопок с рельефной надписью, переопределив метод отрисовки кнопки. Новую кнопку можно «подсунуть» вместо стандартной в какую-нибудь подпрограмму, вызывающую отрисовку кнопки. При этом подпрограмма «думает», что работает со стандартной кнопкой, но на самом деле кнопка принадлежит производному классу и отображается в новом стиле.

КЛАССЫ

Для поддержки ООП в язык Object Pascal введены объектные типы данных, с помощью которых одновременно описываются данные и операции над ними. Объектные типы называют классами, а их экземпляры — объектами.

Классы объектов определяются в секции type глобального блока. Описание класса начинается словом class и заканчивается словом end. По форме объявления классы похожи на обычные записи, но помимо полей данных могут содержать объявления пользовательских процедур и функций. Такие процедуры и функции обобщенно называют методами, они предназначены для выполнения над объектами различных операций.

Пример объявления класса:

Заголовки методов, следующие за списком полей, играют роль предварительных (forward) объявлений. Программный код методов помещается ниже определения класса и будет приведен позже.

Класс обычно описывает сущность, моделируемую в программе.

Например, класс TDiskGauge описывает измеритель дискового ресурса. Класс содержит два поля: DriveLetter — буква находящегося под наблюдением накопителя, и PercentCritical — процент свободного пространства на диске, с которым работает программа. Когда объем свободных ресурсов снижается до этого порога, пользователю выдается звуковое предупреждение. Функция GetPercentFree определена как метод работы над любым объектом класса TDiskGauge и возвращает процент свободного пространства на диске. Процедура CheckStatus служит для проверки состояния ресурса и выдачи звукового предупреждения.

Обратите внимание, что приведенное выше описание является не чем иным, как декларацией интерфейса для управления объектами класса TDiskGauge. Реализация методов GetPercentFree и CheckStatus отсутствует, но для создания и использования экземпляров класса она пока и не нужна. В этом как раз и состоит сила инкапсуляции, Которая делает объекты аналогичными программным модулям. Для использования модуля необходимо изучить лишь его интерфейсную часть, раздел реализации для этого изучать не требуется. Поэтому дальше от описания класса мы перейдем не к реализации методов, а к созданию на их основе объектов.

ОБЪЕКТЫ

Чтобы от описания класса перейти к объекту, следует выполнить соответствующее объявление в секции var:

var DiskGauge: TDiskGauge;

При работе с обычными типами данных этого объявления было бы достаточно для получения экземпляра типа. Однако объекты в Delphi являются динамическими данными, т.е. распределяются в «куче» (heap). Поэтому переменная DiskGauge — это просто ссылка на экземпляр объекта, которого физически еще не существует. Чтобы сконструировать объект класса TDiskGauge и связать с ним переменную DiskGauge, нужно в текст программы поместить следующий оператор (statement):

DiskGauge: = TDiskGauge.Create;

Create — это так называемый конструктор объекта; он всегда присутствует в классе и служит для создания и инициализации экземпляров. К сведению профессионалов заметим, что в памяти выделяется место только для полей объекта. Методы, так же как и обычные процедуры и функции, помещаются в область кода программы; они умеют работать с любыми экземплярами своего класса и в памяти никогда не дублируются,

Использование объекта

После создания объект можно использовать в программе — читать и устанавливать его поля, вызывать методы. Доступ к полям и методам объекта происходит с помощью уточненных имен, например:

DiskGauge.DriveLetter: = 'С';
DiskGauge. PercentCritical: = 10;
DiskGauge.CheckStatus;

Допустимо использование оператора with, например:

with DiskGauge do
begin
DriveLetter: = 'С';
PercentCritical: = 10;
CheckStatus;
end;

Если наступает время, когда объект становится не нужен в программе, он должен быть удален вызовом специального метода Destroy, например:

DiskGauge.Destroy;

Destroy — это так называемый деструктор объекта; он присутствует в классе наряду с конструктором и служит для удаления объекта из динамической памяти. После вызова деструктора переменная DiskGauge становится несвязанной и не должна использоваться для доступа к полям и методам уже несуществующего объекта. Чтобы отличать в программе связанные объектные переменные от несвязанных, последние следует инициализировать значением nil. Например, в следующем фрагменте обращение к деструктору Destroy выполняется только в том случае, если объект реально существует.

DiskGauge: = nil;
if DiskGauge <> nil then DiskGauge.Destroy;

Вызов деструктора для несуществующих объектов недопустим и при выполнении программы приведет к ошибке. Чтобы избавить программистов от лишних ошибок, в объекты ввели предопределенный метод Free, который следует вызывать вместо деструктора. Метод Free сам вызывает деструктор Destroy, но только в том случае, если значение объектной переменной не равно nil. Поэтому последнюю строчку в приведенном выше примере можно переписать следующим образом:

DiskGauge.Free;

Значение одной объектной переменной можно присвоить другой. При этом объект не копируется в памяти, а вторая переменная просто связывается с тем же объектом, что и первая:

Var DiskGauge1, DiskGauge2: TDiskGauge;
begin
{Переменные DiskGauge1 и DiskGauge2 не связаны с объектом}
DiskGauge1:=TDiskGauge.Create;{ DiskGauge1 связана с объектом, а DiskGauge2 — нет}
DiskGauge2: = DiskGauge1; {Обе переменные связаны с одним объектом}
DiskGauge2.Free; {Объект удален, переменные DiskGauge1 и DiskGauge2 с ним не связаны}
end;

Составитель: Салий Н.А.