Сосонкин_Системы_ЧПУ (1087166), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Объект содержит набор данных и методов. Данные (атрибуты) определяют специфические характеристики объекта, связанные с его назначением, в то время как методы ограничивают набор действий, которые объектспособен совершить. Объект определяется с помощью класса, которыйобобщает, конкретизирует и специфицирует все свойства объекта. Например, класс «Привод» (Drive) содержит данные о состоянии, режиме и аварийных ситуациях координатного привода подачи, а также набор методов,включая процедуры запуска, останова и обработки нерегулярных ситуаций. Конкретным объектом привода является экземпляр класса «Привод».Объявление класса на языке C++ выгладить следующим образом:class CDriveГлава 4.
Технологии разработки программного обеспечения систем управления-jg-)Добавим поля данных (m-поля: m_State, m_Mode), характеризующихсостояние и режим работы привода:class CDriveunsigned long m_State;//Состояние приводаunsigned long m_Mode;// Режим приводаИнкапсуляция защищает данные объекта от несанкционированного доступа и модификации. С помощью инкапсуляции данные объекта могутбыть изменены только посредством собственных методов объекта; прямой доступ к данным объекта невозможен для клиента объекта. Например, чтобы разрешить доступ к начальному (пусковому) сигналу привода,инкапсуляция вынуждает клиентское программное обеспечение использовать специальные методы запуска и останова, которые исключают некорректное управление приводом.Добавим методы (Start, Stop), реализующие функциональные возможности привода:class CDriveunsigned long m_State;// Состояние приводаunsigned long mMode;// Режим приводаpublic:bool virtual Start();// Запуск приводаbool virtual Stop();// Останов приводаПолиморфизм означает, что разные объекты могут быть интерпретированы как одинаковые для одного и того же (своего) клиента, хотя их поведение различно.
Допустим, что существуют класс аналогового привода икласс цифрового привода со своими методами запуска для каждого класса.Для клиентского программного обеспечения отсутствует разница в запуске аналогового и цифрового приводов, хота по сути процедуры запускаабсолютно различны.Полиморфизм скрывает специфику реализации объектов от клиентского программного обеспечения, удерживая клиентов в неведении относительно тех деталей реализации объектов, которые не имеют к клиентампрямого отношения. Таким образом, он резко упрощает разработку клиентского программного обеспечения.Наследование позволяет объекту производного (порожденного) классаавтоматически наследовать при создании объекта данные и методы существующего родительского класса. Допустим, что имеется обобщенный базовый класс «Привод».
Производный от него класс - «Цифровой привод» -182В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управлениянаследует специфические данные и методы своего родителя. Наследование позволяет повторно использовать ключевые части другого объекта, чтосущественно сокращает время разработки. Функциональные возможности, полученные в результате наследования, нередко должны быть скорректированы или расширены.
Поэтому в производном классе переписывают(переопределяют) те функции, которые меняют поведение класса. Множество унаследованных классов образует иерархию (дерево) наследования.Унаследуем класс «Цифровой привод» от существующего базового класса, переопределим функции запуска и останова и добавим функцию настройки (Adjust) привода посредством некоторого набора параметровpParamStruct:class CDigitalDrive: public CDrive{public:bool virtual Start();// Запуск приводаbool virtual Stop();// Останов приводаbool virtual Adjust(void* pParamStruct); // Настройка};Одиночное наследование заставляет программиста выбирать междудвумя практически равноценными классами.
В этой связи привлекаетмножественное наследование, доступное в языке C++, когда один классиспользует структуру и поведение других классов. Однако множественное наследование может стать источником проблем (неопределенностей, конфликтов), когда родительские классы имеют общий прародитель с виртуальными функциями или элементы (данные или методы) содинаковыми именами. На рис. 112 классD унаследован одновременно от классовКласс АВ и С, которые имеют общий прародитель класс А.Класс ВЖизненный цикл объекта начинается смомента его создания, т.е. отведения участка памяти, и завершается возвращениемКласс Ссистеме этого участка памяти. Метод создания объекта называют конструктором, а меКласс Dтод освобождения объекта -деструктором.Добавим конструктор по умолчанию (т.е.Рис.
112. Иерархия классовбез параметров) и виртуальный деструктор:class CDrive1CDrive();virtual ~CDrive();// Конструктор// ДеструкторГлава 4. Технологии разработки программного обеспечения систем управления-\ g 3unsigned long m State;// Состояние приводаunsigned long m M o d e ;// Режим приводаpublic:bool virtual Start();// Запуск приводаbool virtual Stop();// Останов привода};Класс «виден» через свой внешний интерфейс, который и служит дляего объявления.
Области public, protected и private обозначают поля данных и методы, объявленные в этих областях, соответственно, как общедоступные всем клиентам, доступные только для унаследованных классов,доступные лишь для данного класса.Иногда для построения сложного механизма удобно объявить некоторую функциональную возможность (метод) в родительском классе, а реализовать эту возможность в производных классах.
Виртуальный метод,объявляющий эту функциональную возможность, называют абстрактным(pure method, чистый метод), а класс, содержащий хотя бы один абстрактный метод, -абстрактным классом, поскольку он не может иметь собственных объектов. Добавим абстрактный метод SelfTest в класс «Привод» длявыполнения самотестирования:class CDrive{unsigned long m_State; // Состояние приводаunsigned long m_Mode; // Режим приводаpublic:bool virtual Start(); // Запуск приводаbool virtual Stop(); // Останов приводаprotected:long virtual SelfTest(long Index) = 0;// Выполнение одного из внутренных тестов};Рассмотрим механизм виртуальных функций (методов), на котором построен полиморфизм объектов. Виртуальная функция (ее еще называютобобщенной) может быть переопределена в производных классах. Вызоввиртуальной функции осуществляется не непосредственно по указателю,как для обычной функции, а через ее адрес в таблице виртуальных функций. Таблица привязана к объекту, ее первый элемент служит указателемна сам объект (указатель this), далее следуют адреса виртуальных методовв порядке их объявления.Если производный класс переопределяет виртуальную функцию, то втаблицу виртуальных функций его объектов вносится адрес переопределенной, а не родительской функции.
Все вновь объявленные виртуальные-| g4В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияТаблица виртуальных функцийобъектов класса CDriveТаблица виртуальных функцийобъектов класса CDigitalDriveCDrive::thisCDigitalDrive::thisCDrive::--CDrive()CDrive::~CDriveOCDrive::StartQCDigitalDrive::StartOCDrive::StopOCDigitalDrive::StopOCDrive::Se!fTest()CDigitalDrive::SelfTest()CDigitalDrive::AdjustOРис. 113.
Таблицы виртуальных функций объектови производногородительскогоклассовфункции располагаются в таблице вслед за родительскими (рис. 113). Существует полезное правило, которое гласит: если есть сомнения, делать лиметод виртуальным, лучше сделать его виртуальным.Существует полезная категория параметризованных классов, которыев языке C++ называют шаблонами (templates). Они обобщают операциинад разнородными элементами множества. Классический пример шаблона-это класс, выполняющий операции над коллекциями с тем, чтобы добавлять, удалять, заменять элементы или сортировать их по какому-либопризнаку.При разработке проектов чрезвычайно удобна иерархическая стандартная библиотека классов MFC (Microsoft Foundation Classes), которая предлагает уже готовые программные решения.
Вершиной иерархии служиткласс CObject; который, за некоторым исключением, порождает остальные классы библиотеки.Можно построить целую группу классов, работающих с объектамиCObject как с коллекциями, создавая массивы, связанные списки и карты.В библиотечном классе CString хорошо формализовано использованиестрок. Все оконные классы MFC, включая классы стандартных управляющих элементов Windows, производны от класса CWnd. Они предлагаютширокие возможности по отладке, обработке исключений (ошибок), форматированию данных и др.
Методика использования MFC при созданиипрограммного обеспечения систем управления заслуживает отдельного рассмотрения, и это предполагается сделать в дальнейшем.4.1.3. Методические рекомендации по выбору объектов всистеме управленияОбъекты следует выбирать соответственно реальным физическим и логическим элементам системы управления. Например, объектами системыЧПУ могут быть приводы координатных осей, каналы управления, входыГлава 4. Технологии разработки программного обеспечения систем управления185и выходы системы управления электроавтоматикой, режимы управлениясистемой ЧПУ, экраны интерфейса оператора, отдельные модули системы, буферы обмена данными и т.д.Данные объекта должны соответствовать данным, характеризующиммоделируемый физический или логический элемент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
