Лекция 8.
Классы.
Класс – это определяемый пользователем тип, это абстрактный тип, он описывает модель реального физического объекта, которая представляет собой совокупность данных (характеристик объекта) и функций (описывающих поведение объекта).
Данные класса – их еще называют полями (сравнить со структурой) – это характеристики объекта.
Функции класса – методы (функции – члены класса)описывают действия над данными, эти функции-члены предназначены для доступа к данным.
В простейшем случае описание класса выглядит так:
class имя
{private:
//элементы класса секция private Секций м.б. несколько,
. . . . . . . . . . . . . . . . порядок их не важен.
public:
//элементы класса секция public
. . . . . . . . . . . . . .
};
private и public –это спецификаторы доступа, они управляют видимостью элементов класса. После privateстоятэлементы, видимые внутри класса. Этот вид доступа принят в классах по умолчанию. Доступ к этим элементам возможен только из функций, расположенных внутри класса, т.е. это возможность защиты этих элементов от доступа функций, расположенных вне класса.
В секции public описываются данные и функции, которые доступны вне класса (это интерфейс класса).
Итак, основополагающей идеей ООП является объединение данных и действий (функций), производимых над этими данными, в одном классе. Говорят : данные и методы инкапсулированы.
Рассмотрим простой пример:
class myclass
{ private:
int dan; // поля могут быть любого типа, кроме типа
char c; //этого класса, но м.б. указателями или ссылками
public: //на этот класс. Инициализация полей не допускается
void show(){cout<<dan<<’ ’<<c<<endl;}
int get_dan(){return dan;}
char get_c() {return c;}
};
Методы, определяемые подобным образом являются встраиваемыми. Можно функции внутри класса объявить, а реализацию определить вне класса, такая функция по умолчанию не является встраиваемой.
Определение объектов: Объект – это переменная типа класс.
myclass a1,a2;
myclass x[10];
myclass *pw;
myclass *qw=new myclass(65,’A’);
myclass &t=a1;
Вызов метода классаприменяется как вызов метода конкретного объекта, определяется синтаксисом для доступа к элементам структуры:
x[3]. show();
a1.show(); ‘ .’ –операция доступа к члену класса через имя объекта, отобразит на экране значения полей этого объекта.
При обращении через указатель операцию ‘->’ можно выбрать:
cout<<qw->get_dan(); cout<<(*qw).get_dan();
Замечание.В некоторых языках ООП вызовы методов называют сообщениями(посылка сообщения объекту a1 с указанием вывести данные на экран).
Можно при описании класса определить функцию, которая будет задавать значения полей класса:
void set_dan (int d) {dan=d;}
void set_c (char ch) {c=ch;}
a1.set_dan (65); a1.set_c (‘A’);
Однако лучше инициализировать объект в момент создания, а не вызовом функций. Специальные функции конструируют значение объекта в момент создания, выполняется эта функция автоматически, называется она конструктор.
Конструктор отличается от других методов класса:
а) имя конструктора совпадает с именем класса;
б)у конструктора нет типа возвращаемого значения (он вызывается автоматически и ему не надо возврашать кому-то результат работы).
Есть 3 вида конструкторов:
Если в классе конструктор по умолчанию не объявлен, то компилятор создает его сам. Без него нельзя было бы определить переменные типа класс: myclass a1;
Если для класса объявлен другой конструктор с параметрами (конструктор инициализации), то компилятор не создает свой конструктор по умолчанию. Если он нужен, то его надо объявлять самим.
myclass a (69,’D’);
myclass (myclass & x) - конструктор копирования. Он вызывается:
(1)при описании объекта с инициализацией другим объектом:
myclass a2 (a1); //a1 определен ранее.
myclass a2 =a1; // это инициализация, а не присваивание.
(2) при передаче объекта в функцию по значению.
(3) при возврате объекта из функции.
Если не указан конструктор копирования, то компилятор создает его по умолчанию.Копировщик простокопирует поля указанного в параметре объекта в поля нового объекта. Это поверхностное копирование,всеполя из указанного в параметре объекта просто копируются в переменные члены нового объекта.
myclass b(a);
Вывод:из предыдущего ясно, что в классем.б. описано несколько конструкторов, т.е. мы имеем дело с перегрузкой функций конструкторов. Требуется, чтобы транслятор мог определить однозначно в каждом случае, какой конструктор вызвать.
Деструктор –вид метода, который используется для освобождения памяти, занятой объектом, при выходе из области действия объекта. Вид деструктора:
~ имя_класса () {};
//не возвращаетзначения и не имеет //аргументов
Деструктор вызывается автоматически. Его иногда можно и не описывать. Но деструктор должен быть описан, если в объекте (в классе) есть указатель на память, выделенную динамически.
Замечание. struct является классом, отличие её – все поля у неё по умолчанию являются полями типа public,т.е. они все доступны.
Пример класса:Обыкновенная дробь p/q. Опишем 3-х файловый проект, но не сразу весь, а частями (слоями)
// fraction.h – интерфейсный файл класса
1)#include <iostream>
2)#include <fstream>
Using namespace std;
4)class frac // дробь p/q
5) { private:
6) int p; //числитель
7) unsigned int q; //знаменатель
8) public:
9) frac (); //конструктор по умолчанию
10) frac( int a, unsigned int b); //конструктор инициализации
11) frac (const frac & c); // конструктор копирования
Передаем аргумент в функцию по ссылке и в то же время хотим защитить его от изменения. Для этого указываем параметр с модификатором const.
12) ~frac() ; // деструктор
// методы
Int getp() const;
Unsigned int getq() const ;
Константный метод объявляется с ключевым словом const после списка параметров, он не может изменять значения полей класса, может вызывать только константные методы, но его можно вызывать для любых объектов.
Void setp(int a);
Void setq(unsigned int b);
Инициализация любого поля (или нескольких полей) выполняется конструктором, но записывается не в теле конструктора, а некоторым специальным способом между заголовком метода и телом функции.
9)frac :: frac () : p(0), q(1) {fout<<"frac()={"<<p<<'/'<<q<<"}"<<endl; }
Причины , по которым инициализация не проводится в теле конструктора, достаточно сложны, инициализация происходит до начала исполнения тела конструктора, в теле конструктора выполняются более сложные действия, чем обычная инициализация.
10)frac::frac (int a, unsigned int b): p(a), q(b)
{ reduce(); fout<<"frac (int a, unsigned int b)"<<endl;
if (q==0){fout<<" denominator 'q' is zero!"<<endl; exit(5); }}
11) frac::frac(const frac & c) : p(c.p), q(c.q )
{fout<<"frac(const frac&["<<c<<"])={"<<p<<'/'<<q<<"}"<<endl; }
12)frac::~frac() // деструктор
{ fout<<"Destructor ~frac() for {"<<p<<'/'<<q<<"}"<<endl; }
13)int frac::getp()const{return p;}
14)unsigned int frac::getq() const{return q;}
void frac::setp(int a){p=a;}
void frac::setq(unsigned int b)
{ if (b!=0){q=b;}
else {fout<<"Cann't divide by zero: denominator 'q' is zero!"<<endl; exit(5);}}
15)void frac::show() const
{ fout<<"{"<<getp()<<'/'<<getq()<<"}"<<endl;
fout<<"show()"<<endl;}
16)frac frac::reduce ()
{ unsigned int s0;
unsigned int s1=abs(p);
fout<<"Do reduce()..."<<endl;
unsigned int s2=q;
while (s2>0)
{ s0=s1;
s1=s2;
s2=s0%s1;}
p=p/int(s1);
q=q/s1;
fout<<"Reduce()={"<<p<<'/'<<q<<"}"<<endl;
return *this;
}
Using namespace std;
Return z;
}
//MyMasDinGlav.cpp
#include "MyDinMasHead.h"
ofstream fo("output.txt");
Void main()
{fo<<"out vectm2"<<endl<<endl;
fo<<"VEC x"<<endl;
VEC x;
Int i;
Return z;
}
//MyMasDinGlav.cpp
#include "MyDinMasHead.h"
ofstream fo("output1.txt");
Void main()
{fo<<"out vectm2"<<endl<<endl;
fo<<"VEC x"<<endl;
VEC x;
Int i;
VEC r(a);
f= a+e;
for(i=0;i<7;i++){ fo<<f[i]<<' ';}
fo<<endl;
fo<<"x=a"<<endl;
x=a;
fo<<"x:"<<endl;
for(i=0;i<5;i++)
{ fo<<x[i]<<' ';
}
out vectm1
VEC x
VEC()
Cst1 0012FF34 00365710
Cst1 0012FF24 00366D20
Cst1 0012FF14 00366D78
Cst1 0012FF04 00366EF8
Cst1 0012FEF4 00366F50
Cst1 0012FEE4 00366FB8
a:
0 1 2 3 4
VEC::operator=(VEC& y)0012FF50 00000000
x=a=b;
VEC::operator=(VEC& y)0012FF34 00365710
VEC::operator=(VEC& y)0012FF50 00367020
b:
1 2 3 4 5
VEC::operator+(VEC& y)0012FF34 0012FF24
VEC z(nm);0012FF34 0012FF24
Cst1 0012FD30 00367078
VEC::operator=(VEC& y)0012FD30 00367078
VEC(VEC& a)-cst20012FDC4 003670D0
VEC::operator+(VEC& y)0012FDC4 0012FF14
VEC z(nm);0012FDC4 0012FF14
Cst1 0012FD38 00367078
VEC::operator=(VEC& y)0012FD38 00367078
VEC(VEC& a)-cst20012FDD4 00367128
VEC::operator+(VEC& y)0012FDD4 0012FF04
VEC z(nm);0012FDD4 0012FF04
Cst1 0012FD40 00367078
VEC::operator=(VEC& y)0012FD40 00367078
VEC(VEC& a)-cst20012FDE4 00367180
VEC::operator=(VEC& y)0012FF04 00366EF8
d:
2 6 10 14 18
c:
0 2 4 6 8 VEC::operator+(VEC& y)0012FF04 0012FF14
VEC z(nm);0012FF04 0012FF14
Cst1 0012FD40 00367078
VEC::operator=(VEC& y)0012FD40 00367078
VEC(VEC& a)-cst20012FDF4 003670D0
VEC::operator=(VEC& y)0012FF04 00366EF8
d=d+c:
2 8 14 20 26
VEC(VEC& a)-cst20012FED4 00367078
VEC::operator+(VEC& y)0012FF34 0012FEF4
VEC z(nm);0012FF34 0012FEF4
Cst1 0012FD40 003670D0
VEC::operator=(VEC& y)0012FD40 003670D0
VEC(VEC& a)-cst20012FE04 00367138
VEC::operator=(VEC& y)0012FEE4 00366FB8
1 3 5 7 9 5 6
x=a
VEC::operator=(VEC& y)0012FF50 00367020
x:
1 2 3 4 5
VEC::operator=(VEC& y)0012FF34 003556A8
VEC::operator=(VEC& y)0012FF50 00356FB8
b:
1 2 3 4 5
Cst1 0012FD30 00357010
VEC::operator=(VEC& y)0012FD30 00357010
VEC(VEC& a)-cst20012FDC4 00357068
Cst1 0012FD38 00357010
VEC::operator=(VEC& y)0012FD38 00357010
VEC(VEC& a)-cst20012FDD4 003570C0
Cst1 0012FD40 00357010
VEC::operator=(VEC& y)0012FD40 00357010
VEC(VEC& a)-cst20012FDE4 00357118
VEC::operator=(VEC& y)0012FF04 00356E90
d:
2 6 10 14 18
c:
Cst1 0012FD40 00357010
VEC::operator=(VEC& y)0012FD40 00357010
VEC(VEC& a)-cst20012FDF4 00357068
VEC::operator=(VEC& y)0012FF04 00356E90
d=d+c:
2 8 14 20 26
VEC(VEC& a)-cst20012FED4 00357010
Cst1 0012FD40 00357068
VEC::operator=(VEC& y)0012FD40 00357068
VEC(VEC& a)-cst20012FE04 003570D0
VEC::operator=(VEC& y)0012FEE4 00356F50
1 3 5 7 9 5 6
x=a
VEC::operator=(VEC& y)0012FF50 00356FB8
x:
1 2 3 4 5