 |
Лекция 22. Объектно-ориентированное программирование. ü познакомиться с основными понятиями объектно-ориентированного программирования (ООП);
|
|
|
|
Лекция 22
Объектно-ориентированное программирование
Цели:
ü познакомиться с основными понятиями объектно-ориентированного программирования (ООП);
ü определить понятие класса, основные свойства классов.
1. Объектно-ориентированное программирование.
Объектно-ориентированное программирование (ООП) – это система принципов и способов организации и построения программ, которая основана на представлении программы в виде совокупности взаимодействующих некоторым образом объектов.
Для каждого объекта определяются конкретные характеристики, которые вытекают из условия задачи, то есть какие-то из них можно опустить, а какие-то оставить. Характеристики, которые определяются для конкретного объекта, называются свойствами. Сам объект может управлять своими свойствами при помощи методов – наборов функций, которые могут изменять состояние объекта (значения переменных в программе). Полностью объект описывается свойствами и методами управления свойствами.
Основным понятием ООП в языке Си++ является понятие класса.
Класс – это произвольный структурированный тип, включающий в себя свойства и методы. Класс будет соответствовать определённому объекту предметной области.
Классы обладают тремя свойствами (характеристиками как типа данных):
1. инкапсуляция,
2. наследование,
3. полиморфизм.
Инкапсуляция – это свойство класса как типа данных содержать в себе одновременно переменные и функции их обработки, то есть свойства и методы.
Наследование предполагает возможность использования свойств и методов уже созданного класса для определения нового класса, то есть можно создать так называемый базовый класс и производные классы, которые могут содержать свойства и методы базового класса. Таким образом, строится иерархия классов, или библиотека.
|
|
|
Полиморфизм – это свойство класса, позволяющее определить одно и то же по имени, но разное по смыслу действие.
Основные этапы ООП:
1. Определить основные объекты предметной области и их свойства.
2. Определить принципы взаимодействия этих объектов, таким образом, для каждого объекта определить методы управления свойствами.
3. По первым двум пунктам построить иерархию класса, то есть должны быть использованы свойства инкапсуляции, наследования и полиморфизма.
В результате может быть создана библиотека классов.
Описание классов.
Классы описываются в отдельных головных файлах, затем эти файлы подключаются в главной функции с помощью директивы include.
Простейшим образом классы можно определить с помощью конструкции:
class < имя класса>
{
< компоненты класса< (свойства и методы класса)
};
где class – служебное слово; < имя класса> – произвольно выбираемый идентификатор; < компоненты класса> – определение и описание типизированных данных (объектов) и принадлежащих классу функций (методов).
В проекте стандарта языка Си++ указано, что компонентами класса могут быть данные, функции, классы, перечисления, битовые поля, дружественные функции, дружественные классы и имена типов. В простейшем случае компоненты класса – это типизированные данные (базовые и производные) и функции. Заключённый в фигурные скобки список компонентов называют телом класса.
Телу класса предшествует заголовок. В простом случае заголовок класса включает ключ класса и его имя. Определение класса всегда заканчивается точкой с запятой. В качестве простейшего примера класса можно использовать структуру, но класс отличается от обычного структурированного типа, по крайней мере, включением компонентных функций. Например, следующая конструкция вводит класс «комплексное число»:
|
|
|
class complex // Вариант класса «комплексное число»
{
float re; // Вещественная часть
float im; // Мнимая часть
// Определение значения комплексного числа
void def(float re1, float im1)
{
re=re1; im=im1;
}
// Вывести на экран значение комплексного числа
void disp( )
{
cout < < “real=” < < re;
cout < < “, imag=” < < im;
}
};
В отличие от структурного типа в класс (тип) complex, кроме компонентных данных (re, im), включены две компонентные функции def() и disp( ).
Класс (как и его частный случай – структура), определённый пользователем, обладает правами типа. Следовательно, можно определить и описать объекты класса и описать объекты класса и создавать производные типы.
Итак, класс – это тип, определённый программистом. Каждый тип служит для определения объектов. Для описания объектов класса используется конструкция:
< имя класса> < имя объекта>;
Например:
complex x1, x2, D; // При объявлении класса complex
complex *point=& D; // Указатель на объект класса complex
complex dim[8]; // Массив объектов класса complex
complex & Name=x2; // Ссылка на объект класса complex
В определении объекта (класса) входят данные (элементы), соответствующие компонентным данным класса. Компонентные функции класса позволяют обработать данные конкретных объектов класса. Но в отличие от компонентных данных компонентные функции не тиражируются при создании конкретных объектов класса. Если перейти на уровень реализации, то место в памяти выделяется именно для элементов каждого объекта класса. Определение объектов класса предусматривает выделение участка памяти и деление этого участка на фрагменты, соответствующие отдельным элементам объекта, каждый из которых отображает отдельный компонент данных класса. Таким образом, и в объекте x1, и в объекте dim[8] класса complex входит по два элемента типа float, представляющих вещественную и мнимую части комплексных чисел.
Как только объекты класса определены, появляется возможность обращения к его компонентам, во-первых, с помощью имён, каждое из которых имеет формат:
< имя объекта> . < имя класса> :: < имя элемента>
|
|
|
Имя класса с операцией уточнения области действия ‘:: ’ обычно может быть опущено, и чаще всего для доступа к данным конкретного объекта заданного класса (как и в случае структур) используется уточнённое имя:
< имя объекта> . < имя элемента>
При этом возможности те же, что и при работе с элементами структур. Например, можно явно присвоить значения элементам объектов класса complex:
x1. re=dim[8]. re=1. 24;
x1. im=2. 3; dim[8]. im=0. 0;
|
|
|
