240-1677 (Объективное программирование), страница 3

a.day = 5; // Непосредственное использование

a.month = 12; // приватной части объекта запрещено

bAA.SetDat("12,12,1990"); b.Setdat("12,12,1990");

} }

"Приватная" часть класса не обязательно должна следовать в начале определения класса. Для ее обозначения в произвольном месте определения класса можно использовать служебное слово private.

Tаким образом в первом приближении класс отличается от структуры четко определенным интерфейсом доступа к его элементам.

Объекты класса обладают всеми свойствами переменных, в том числе такими, как область действия и класс памяти (время жизни).

Последнее свойство наиболее интересно, так как процессы создания и уничтожения объектов класса могут сопровождаться вызовом функций (конструктор и деструктор). Напомним, что по классам памяти (и времени жизни) в Си различаются переменные:

- статические (внешние), создаваемые в статической памяти программы и существующие в течение всего времени работы программы;

- автоматические, создаваемые в стеке в момент вызова функции и уничтожаемые при ее завершении;

- динамические, создаваемые и уничтожаемые в свободной памяти задачи в моменты вызова функций malloc() и free() или выполнения операторов new и delete.

Соответственно в программе возможно определение статических, автоматических и динамических объектов одного класса:

class dat

{ ....... }

dat a,b; // Статические объекты

dat *p; // Ссылка на объект

void main()

{

dat c,d; // Автоматические объекты

p = new dat; // Динамический объект

...

delete p; // Уничтожение динамического объекта

} <---------------------// Уничтожение автоматических объектов

3.2. Создание и уничтожение объектов.

Конструкторы и деструкторы

-------------------------------------

Процесс создания и уничтожения объектов класса ассоциируется

при объектном программировании с созданием и уничтожением соответствующих им физических объектов. Поэтому с этими действиями

необходимо связывать определяемые программистом функции для установки начальных значений, резервирования памяти и т.д.. Неявно

вызываемые функции при создании и уничтожении объектов класса называются конструкторами и деструкторами. Они определяются как

элементы-функции класса и имена их совпадают с именем класса.

Конструкторов для данного класса может быть сколь угодно много,

если они отличаются формальными параметрами, деструктор же всегда

один и имеет имя ~.

С процессом создания объектов связано понятие их инициализации. Инициализировать объекты обычным способом нельзя. Их инициализация осуществляется либо явным присваиванием (копированием)

другого объекта, либо неявным вызовом конструктора. Если

конструктор имеет формальные параметры, то в определении переменной после ее имени должны присутствовать в скобках значения фактических параметров.

Момент вызова конструктора и деструктора определяется временем создания и уничтожения объектов:

- для статических объектов - конструктор вызывается перед

входом в main(), деструктор - после выхода из main(). Конструкторы вызываются в порядке опредлеления объектов, деструкторы - в

обратном порядке;

- для автоматических объектов - конструктор вызывается при

входе в функцию (блок), деструктор - при выходе из него;

- для динамических объектов - конструктор вызывается при выполнении оператора new, деструктор - при выполнении оператора delete.

В Си++ возможно определение массива объектов класса. При этом конструктор и деструктор вызываются для каждого элемента массива и не должны иметь параметров. При выполнении оператора delete для ссылки на массив объектов необходимо также указывать его размерность. Конструктор для массива объектов должен быть без параметров.

//--------------------------------------------------------#include

#include

static int days[] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };

class dat

{

int day,month,year;

public:

dat(int,int,int); // Конструктор с параметрами

// (возможно умолчание)

dat(char *); // Конструктор с одним параметром

dat(); // Конструктор без параметров

~dat(); // Деструктор

};

//------- Конструктор с параметром - текстовая строка ---------dat::dat(char *s)

{

int i;

char ss[80];

strcpy(ss,s);

for (i=0; ss[i] !=0; i++)

if (ss[i]=='-') ss[i]=','; // Замена '-' на ','

sscanf(ss,"%d%d%d",&day,&month,&year);

}

// Конструктор с тремя параметрами (по умолчанию 0 - текущая дата)

dat::dat(int d=0, int m=0, int y=0)

{

struct date x;

getdate(&x); // Стандартная функция получения

// текущей даты

// Проверка на значение по умолчанию

year = (y == 0) ? x.da_year : y;

month= (m == 0) ? x.da_month: m;

day = (d == 0) ? x.da_day : d;

}

//------ Конструктор без параметров --------------------------dat::dat()

{

struct date x;

getdate(&x); // Стандартная функция получения

// текущей даты

year = x.da_year ;

month= x.da_month;

day = x.da_day ;

}

//------ Деструктор ------------------------------------------dat::~dat()

{

printf("Дата ==> %2d-%2d-%4d\n",day,month,year);

}

//------------------------------------------------------dat a("12-12-1990"); // Внешняя переменная - конструктор

// вызывается перед main()

dat b[10]; // Массив объектов - конструктор без

// параметров вызывается перед main()

void xxx(dat &p)

{

dat c(12,12); // Вызывается Конструктор dat(int,int,int)

// для автоматического объекта

dat d = p; // Конструктор для автоматического объекта не

... // вызывается, т.к. объект инициализируется

... // копированием

} // При выходе из функции вызываются деструкторы

// для объектов c и d

void main()

{

int i,n;

scanf("%d",&n);

dat *p = new dat[n]; // Создание массива динамических объектов // конструктор без параметров явно вызывается

for (i=0; i<10; i++) // n раз

xxx(b[i]); // При вызове неявно передается ссылка на b[i]

for (i=0; i< n; i++) //

xxx(p[i]) // При вызове неявно передается ссылка на p[i]

delete[n] p; // Уничтожение массива динамических объектов // деструктор явно вызывается n раз

} // Деструктры для a и b[10] вызываются после

// выхода из main()

}

3.3 Ограничение доступа к объектам класса. Дружественность.

----------------------------------------------------------

Выше было дано формальное определение класса. Содержательная его сторона состоит в том, что класс выступает в Си++ как определенный программистом тип данных. Такой тип данных включает в себя:

- описание структуры объектов класса. Объект класса представляет собой совокупность элементов (структуру), каждый из которых является переменной некоторого типа или объектом ранее определенного класса;

- описание множества допустимых операций над объектом класса, которые представлены элементами-функциями;

- описание процедур создания и уничтожения объекта класса (конструктор и деструктор).

При этом внутренняя структура объектов (описанная в "приватной" части класса) доступна только элементам-функциям. Наоборот, "публичная" часть определения класса - это описание той части объекта, к которой возможен доступ из любого места программы, если доступен сам объект. Данное ограничение позволяет исключить некорректное использование объектов класса, как случайное, так и умышленное. Возможные ошибки, связанные с неправильным "поведением" объектов класса, локализуются таким образом в определении самого класса, а не в использовании его объектов.

Иногда требуются исключения из этого правила, когда к "приватной" части объекта класса требуется доступ из некоторой отдельной функции, либо из всех элементов-функций другого класса, либо из переопределяемой в другом классе операции. Тогда в определении класса, к объектам которого разрешается такой доступ, должно быть объявление функции или другого класса "дружественным". Это согласуется с тем принципом, что сам класс определяет права доступа к своим объектам "со стороны".

Объявление дружественной функции предствляет собой прототип функции, объявление переопределяемой операции или имя класса, которым разрешается доступ, с ключевым словом friend впереди. Общая схема объявления такова:

class A

{

int x; // Приватная часть класса

...

friend class B; // Функции класса B дружественны классу A

// (имеют доступ к приватной части A)

friend void C::fun(A&);

// Элемент-функция fun класса C имеет

// доступ к приватной части A

friend void xxx(A&,int);

// Функция xxx дружественна классу A

friend void C::operator+(А&);

// Переопределяемая в классе C операция

// + дружественна

// классу A

class B

{

public: int fun1(A&);// Необходим доступ к приватной части A

void fun2(A&);// ----------------------------------- }

class C

{

public: void fun(A&);// ------------------------------------ void operator+(A&);//------------------------------- ....

}

К средствам контроля доступа относятся также объявления элементов-функций постоянными (const). В этом случае элементфункция

не имеет права изменять значение текущего объекта, с которым она

вызывается. Заголовок функции при этом имеет вид

void dat::put() const

{

}

3.4 Статические элементы класса

------------------------------

Иногда требуется определить данные, которые относятся ко

всем объектам класса. Это требуется, если объекты класса разделяют некоторый общий ресурс, связаны в общий список и т.д.. С этой

целью в определении класса могут быть введены статические элементы - переменные. Такой элемент сам в объекты класса не входит, зато при обращении к нему формируется обращение к внешней переменной с именем

::

соответствующего типа. Доступность ее определяется стандартным образом в зависимости от размещения в приватной или общей части класса. Сама переменная должна быть явно определена в программе и инициализирована.

Пример: объекты класса связаны в односвязный список

--------------------------------------------------class list

{

static list *fst; // Ссылка на первый элемент

static list *lst; // Ссылка на последний элемент

list *next; // Ссылка на следующий элемент

.... .....

public:

void insfst(); // Вставить в начало списка

void inslst(); // Вставить в конец списка

void show(); // Просмотр всех объектов

void extract(); // Исключть из списка

list(); // Конструктор

~list(); // Деструктор

}

list list::fst=NULL; // Определение статических элементов

list list::lst=NULL;

//-------------------------------------------------------void insfst()

{

next = NULL;

if (fst==NULL)

fst=lst=this;

else

{ next=fst; fst=this; }

}

//-------------------------------------------------------void inslst()

{

next = NULL;

if (fst==NULL)

fst=lst=this;

else

{ lst->next=this; lst=this; }

}

//-------------------------------------------------------void list::extract()

{

list *p,*pred; // Поиск текущего и предыдущего

for (pred=NULL,p=fst; p !=NULL; // в списке

pred=p,p=p->next)

if (p=this) break; // Если найден - выход

if (p !=NULL)

{ // Найден - исключение из списка

if (pred==NULL)

fst = next;

else

pred->next=next;

}

}

//-------------------------------------------------------void list::show()

{

list *p;

for (p=fst; p !=NULL; p=p->next)

{ ...вывод информации об объекте... }

}

//------ При создании объекта он помещается в список -----------list::list()

{

insfst();

}

//------ При уничтожении объекта он исключается из списка ------list::~list()

{

extract();

}

Примером использования внутреннего списка объектов является

система всплывающих окон. При выполнении операций над одним из

окон часто требуется произвести некоторые действия с другими окнами, то есть в любой момент программе должен быть известен

список созданных объектов - окон. Последовательность объектов в

списке может отражать последовательность отображения окон на экране. Тогда при выполнении операции "всплытия" окна необходимо

изменить посложение соответствующего объекта в списке. Естественно, что конструктор и деструктор объекта включают его в список и

исключают.

Статическими могут быть объявлены также и элементы-функции.

Их "статичность" определяется тем, что вызов их не связан с конкреетным объектом и может быть выполнен по полному имени. Соответственно в них не используются неявная ссылка this. Они вводятся, как правило, для выполнения действий, относящихсмя ко всем объектам класса. Для предыдущего примера

class list

{ ...

static void show(); // Стaтическая функция просмотра

} // всего списка объектов

//-------------------------------------------------------static void list::show()

{

list *p;

for (p=fst; p !=NULL; p=p->next)

{ ...вывод информации об объекте... }

}

//-------------------------------------------------------void main()

{ ...

list::show(); // Вызов функции по полному имени

}

Лекция 4. Переопределение операторов.

------------------------------------

Напомним, что под классом понимается определяемый программистом тип данных, используемый наравне со стандартными базовыми типами. С точки зрения "равноправия" вновь вводимого типа данных желательно иметь возможность расширения (переопределения) операций языка, в которых один или несколько операндов могут быть объектами этого класса Это достигается введением элемента-функции специального вида, обращение к которой компилятор формирует при трансляции такой операции. Естественно, что такая функция должна иметь результат (значение или неявная ссылка), если предполагается использование этой операции внутри другого выражения.

Переопределение операций осуществляется в рамках стандартного синтаксиса языка Си, то есть обозначение операций и количество операндов остается прежним.

Необходимо отметить также и тот факт, что для каждой комбинации типов операндов переопределяемой операции необходимо ввести отдельную функцию, то есть транслятор не может производить перестановку операндов местами, даже если базовая операция допускает это. Например, при переопределении операции сложения объекта

класса dat с целым необходимо две функции dat+int и int+dat.

Для переопределения операции используется особая форма элемента-функции с заголовком такого вида:

operator( )

При этом имя функции состоит из ключевого слова operator и

символа данной операции в синтаксисе языка Си.

Список формальных параметров функции является списком операндов (количество, типы, способы передачи) операции.

Результат функции (тип, способ передачи) является результатом переопределяемой операции. Способ передачи и тип указывают на

возможности использования результата в других выражениях.

Имеется два способа описания функции, соответствующей переопределяемой операции:

- если функция задается как обычная элемент-функция класса,

то первым аргументом соответствующей операции является объект,

ссылка на который передается неявным параметром this;

- если первым аргументом переопределяемой операции не является объект некоторого класса, либо функция получает на вход не

ссылку на объект, а сам объект, тогда соответствующая элементфункция должна быть определена как дружественная с полным списком

аргументов. Естественно, что полное имя дружественной функцииоператора не содержит при этом имени класса.

В качестве примера рассмотрим доопределение стандартных операций над датами.

#include

#include

#include

static int days[] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };

class dat

{

int day,month,year;

public:

void next(); // Элемент-функция вычисления

// следующего для

dat operator++(); // Операция ++

dat operator+(int); // Операция "дата + целое"

// с неявным операндом через this

friend dat operator+(dat,int) // Операции с явной передачей

friend dat operator+(int, dat) // всех параметров по значению

dat(); // Конструкторы

dat(int,int,int); // (см. предыдущие примеры)

dat(char *); //

~dat(); // Деструктор

}; // (см. предыдущие примеры)

//------ Функция вычисления следующего дня --------------------// Используется ссылка на текущий объект this,

// который изменяетсмя в процессе операции

//-------------------------------------------------------void dat::next()

{

day++;

if (day > days[month])

{

if ((month==2) && (day==29) && (year%4==0)) return;

day=1;

month++;

if (month==13)

{

month=1;

year++;

}

}

}

//------ Операция инкремента даты -----------------------------//1. Форма элемента-фукнции с неявным операндом по ссылке this

//2. Возвращает копию входного объекта (операнда) до увеличения

//3. Соответствует операции dat++ (увеличение после использования)

//4. Замечание: для унарных операций типа -- или ++ использование

// их до или после операнда не имеет значения (вызывается одна

// и та же функция).

//-------------------------------------------------------

dat dat::operator++()

{

// Создается временный объект

dat x = *this; // В него копируется значение текущего объекта

dat::next(); // Увеличивается значение текущего объекта

return(x); // Возвращается временный объект

}

//------ Операция "дата + целое" ------------------------------//1. Элемент-функция с неявным первым аргументом по ссылке this

//2. Входной объект не меняется, результат возвращается копией

// внутреннего автоматического объекта x

//-------------------------------------------------------dat dat::operator+(int n)

{

dat x;

x = *this; // Копирование текущего объекта в x

while (n-- !=0) x.next(); // Вызов функции next для объекта x

return(x); // Возврат копии объекта x

}

//------ Операция "дата + целое" ------------------------------//1. Дружественная элемент-функция с полным списком аргументов

//2. Альтернативный вариант предыдущей функции

//3. Первый операнд класса dat - передается по значению,

// поэтому может модифицироваться без изменения исходного объекта

//-------------------------------------------------------dat operator+(dat p,int n)

{

while (n-- !=0) p.next(p); // Вызов функции next для объекта p

return(p); // Возврат копии объекта x

}

//------ Операция "целое + дата" -----------------------------//1. Дружественная элемент-функция с полным списком аргументов

//2. Второй операнд класса dat - передается по значению,

//поэтому может модифицироваться без изменения исходного объекта

//-------------------------------------------------------dat operator+(int n, dat p)

{

while (n-- !=0) p.next(); // Вызов функции next для объекта p

return(p); // Возврат копии объекта p