 |
Объектно-ориентированное программирование
|
|
|
|
Исторически сложилось так, что программирование возникло и развивалось как процедурное программирование, которое предполагает, что основой программы является алгоритм, процедура обработки данных.
Объектно-ориентированное программирование (ООП) - это методика разработки программ, в основе которой лежит понятие объекта, как некоторой структуры, описывающей объект реального мира, его поведение. Задача, решаемая с использованием методики ООП, описывается в терминах объектов и операций над ними, а программа при таком подходе представляет собой набор объектов и связей между ними.
Замечание
Строго говоря, для того, чтобы разрабатывать приложения в Delphi на базе предоставляемых средой разработки компонентов, знание концепции ООП не является необходимым. Однако для более глубокого понимания того, как программа взаимодействует с компонентами, что и почему Delphi добавляет в текст программы, материал данной главы весьма полезен.
Класс
Классический язык Pascal позволяет программисту определять свои собственные сложные типы данных - записи (records). Object Pascal, поддерживая концепцию объектно-ориентированного программирования, дает возможность определять классы. Класс - это сложная структура, включающая в себя помимо описания данных описание процедур и функций, которые могут быть выполнены над представителем класса - объектом.
Вот пример описания простого класса:
TTPerson=class
Private
fname: string [15];
f address: string [35];
public
procedure show;
end;
Данные класса называются полями, процедуры и функции - методами. В приведенном примере TTPerson - это имя класса, fname и faddress - имена полей, show - имя метода.
Замечание
Согласно принятому в Delphi соглашению имена полей должны начинаться с буквы f (от слова field - поле).
|
|
|
В программе описание класса помещают в раздел описания типов (type).
Объект
В программе представители класса - объекты, объявляются в разделе var. Например, так:
var
student: TTPerson;
professor: TTPerson;
Следует обратить особое внимание на то, что в Object Pascal объект - это динамическая структура. Переменная-объект содержит не данные, а ссылку на данные объекта. Поэтому программист должен позаботиться о выделении памяти для этих данных.
Выделение памяти осуществляется при помощи специального метода класса - конструктора, которому обычно присваивают имя create (создать). Чтобы подчеркнуть особую роль и поведение конструктора, в описании класса вместо слова procedure используется слово constructor. Ниже приведено описание класса TTPerson, в состав которого введен конструктор.
TTPerson = class
private
fname: string [ 15];
f address: string [35];
constructor create; // конструктор
public
procedure show; // метод
end;
Выделение памяти для данных объекта происходит присваиванием значения результата применения метода-конструктора к типу (классу) объекта. Например, после выполнения инструкции
professor: =TTPerson.create;
выделяется необходимая память для данных объекта professor.
Помимо выделения памяти, конструктор, как правило, решает задачу присваивания полям объекта начальных значений, т. е. осуществляет инициализацию объекта. Ниже приведен пример реализации конструктора для объекта TTPerson.
constructor TTPerson.create;
begin
fname: = ‘ ‘;
faddress:=’’';
end;
Реализация конструктора несколько необычна. Во-первых, в теле конструктора нет привычных инструкций New, обеспечивающих выделение динамической памяти (всю необходимую работу по выделению памяти выполняет компилятор). Во-вторых, формально, конструктор не возвращает значения, хотя в программе обращение к конструктору осуществляется как к методу-функции.
После объявления и инициализации объект можно использовать, например, установить значение поля объекта. Доступ к полю объекта осуществляется указанием имени объекта и имени поля, которые отделяются друг от друга точкой. Хотя объект является ссылкой, однако правило доступа к данным с помощью ссылки, согласно которому после имени переменной, являющейся ссылкой, надо ставить значок ^ на объекты не распространяется. Например, для доступа к полю fname объекта professor вместо
|
|
|
professor^. Fname
надо писать
professor.fname
Очевидно, что такой способ доступа к полям объекта более естественен.
Если в программе некоторый объект больше не используется, то можно освободить память, занимаемую полями этого объекта. Для выполнения этого действия используют метод-деструктор free. Например, чтобы освободить память занимаемую полями объекта professor, достаточно записать
professor.free;
Метод
Методы класса (процедуры и функции, объявление которых включено в описание класса) выполняют действия над объектами класса. Чтобы метод был выполнен, надо указать имя объекта и имя метода, отделив одно имя от другого точкой. Например, инструкция
professor. Show;
вызывает применение метода show к объекту professor. Фактически инструкция применения метода к объекту - это специфический способ записи инструкции вызова процедуры.
В программе методы класса определяются точно так же, как обычные процедуры и функции, за исключением того, что имя процедуры или функции, являющейся методом, состоит из двух частей: имени класса, к которому принадлежит метод, и имени метода. Имя класса от имени метода отделяется точкой.
Ниже приведен пример определения метода show приведенного выше класса TTPerson.
// метод show класса TTPerson
procedure TTPerson. show;
begin
ShowMessage(‘Имя:'+fname+#13+'Адрес: '+faddress);
end;
Следует обратить внимание на то, что в инструкциях метода доступ к полям объекта осуществляется без указания имени объекта.
Инкапсуляция и свойства объекта
Под инкапсуляцией понимается скрытие полей объекта с целью обеспечения доступа к ним только посредством методов класса.
В Object Pascal ограничение доступа к полям объекта реализуется при помощи свойств объекта. Свойство объекта характеризуется полем, хранящем значение свойства, и двумя методами, обеспечивающими доступ к полю свойства. Метод установки значения свойства называется методом записи свойства (write), метод получения значения свойства называется методом чтения свойства (read).
|
|
|
В описании класса перед именем свойства записывают слово property (свойство). После имени свойства указывается его тип, затем имена методов, обеспечивающих доступ к значению свойства. После слова read указывается имя метода, обеспечивающего чтение свойства, после слова write - записи свойства имя метода. Ниже приведен пример описания класса TTPerson, содержащего два свойства: Name и Address.
type
TName=string[15];
TAddress=string[35];
TTPerson = class
Private
FName:Tname; // значение св-ва Name
Faddress:TAdress; // значение св-ва Address
Constructor Create (Name:Tname);
Procedure Show;
Function GetName:TName;
Function GetAddress:TAddress;
Procedure SetAddress (NewAddress: TAddress);
Public
Property Name: Tname
read GetName;
Property Address: Taddress
read GetAddress
write SetAddress;
end;
В программе для установки значения свойства не обязательно записывать инструкцию применения к объекту метода установки значения свойства, можно записать обычную инструкцию присваивания значения свойству. Например, чтобы присвоить значение свойству Adress объекта student, достаточно записать
Student.Address:= 'С.Петербург, ул.Садовая 21, кв. 3';
Компилятор перетранслирует приведенную инструкцию присваивания значения свойству в инструкцию вызова метода
Student.SetAddress (' С. Петербург, ул. Садовая 21, кв.3'),•
Внешне использование свойств в программе ничем не отличается от использования полей объекта. Вместе с тем между свойством и полем объекта существует принципиальное отличие: при присвоении и чтении значения свойства автоматически вызывается процедура, которая выполняет некоторую работу.
В программе на методы свойства можно возложить некоторые дополнительные задачи. Например, с помощью метода можно проверить корректность присваиваемых свойству значений, установить значения других, логически связанных со свойством, полей, вызвать вспомогательную процедуру.
Оформление данных объекта как свойства позволяет ограничить доступ к полям, хранящим значения свойств объекта, например можно разрешить только чтение. Чтобы инструкции программы не могли изменить значение свойства, в описании свойства надо указать только имя метода чтения. Попытка присвоить значение свойству, предназначенному только для чтения, вызывает ошибку времени компиляции. В приведенном выше описании класса TTperson свойство Name доступно только для чтения, а свойство Address - для чтения и записи.
|
|
|
Установить значение свойства, защищенного от записи, можно во время инициализации объекта. Ниже приведены методы класса ттрегзоп, обеспечивающие создание объекта класса ттрегзоп и доступ к его свойствам.
//конструктор объекта TTPerson
Constructor TTPerson.Create (Name:TName);
begin
FName: Name; end;
// метод получения значения свойства Name
Function TTPerson.GetName;
begin
Result: =FName;
end;
// метод получения значения свойства Address
Function TTPerson.GetAddress;
begin
Result: =FAddress;
end;
// метод изменения значения свойства Address
Procedure TTPerson.SetAddress (NewAddress: TAddress);
Begin
if FAddress =' '
then FAddress: =NewAddress;
end;
Приведенный конструктор объекта TTPerson создает объект и устанавливает значение поля FName, определяющего значение свойства Name.
Инструкции программы, обеспечивающие создание объекта класса TTPerson и установку его свойства, могут быть, например, такими:
student: =TTPerson. create (' Иванов ');
student.address:='yл. Садовая, д.З, кв.25';
Наследование
Концепция объектно-ориентированного программирования предполагает возможность определять новые классы посредством добавления полей, свойств и методов к уже существующим классам. Такой механизм получения новых классов называется порождением. При этом новый, порожденный, класс (потомок) наследует свойства и методы своего базового, родительского класса.
В объявлении класса-потомка указывается класс родителя. Например, класс TEmployee (сотрудник) может быть порожден от рассмотренного выше класса ттрегзоп путем добавления поля Department (отдел). Объявление класса TEmployee в этом случае может выглядеть так:
TEmployee = class (TTPerson)
FDepartment: integer; // номер отдела
constructor Create (Name:TName;Dep: integer);
end;
Заключенное в скобки имя класса TTPerson показывает, что класс TEmployee является производным от класса TTPerson. В свою очередь, класс ттрегзоп является базовым для класса TEmployee.
Класс TEmployee имеет свой собственный конструктор, который обеспечивает инициализацию класса родителя и своих полей. Вот пример реализации конструктора класса TEmployee:
constructor TEmployee.Create(Name:Tname;Dep:integer);
begin
inherited Create (Name);
FDepartment: =Dep;
end;
В приведенном примере директивой inherited вызывается конструктор родительского класса, затем присваивается значение полю класса потомка.
После создания объекта производного класса в программе можно использовать поля и методы родительского класса. Ниже приведен фрагмент программы, демонстрирующей эту возможность.
|
|
|
engineer: =TEmployee.create (' Сидоров ', 413);
engineer.address:='yл.Блохина, д.8, кв.10';
Первая инструкция создает объект типа TEmployee. Вторая устанавливает значение свойства, которое относится к родительскому классу.
Директивы Protected и Private
Помимо объявлений элементов класса (полей, методов, свойств) описание класса, как правило, содержит директивы protected (защищенный) и private (закрытый), которые устанавливают степень видимости элементов класса в программе.
Элементы класса, объявленные в секции protected, доступны только в порожденных от него классах. Область видимости элементов класса этой секции не ограничивается модулем, в котором находится описание класса. Обычно в секцию protected помещают описание методов класса.
Элементы класса, объявленные в секции private, видимы внутри модуля. Эти элементы не доступны за пределами модуля, даже в производных классах. Обычно в секцию Private помещают описание полей класса, а методы, обеспечивающие доступ к этим полям, помещают в секцию protected.
Ниже приведено описание класса TTPerson, в которое включены директивы управления доступом.
TTPerson = class
private
Fname:TName; { значение св-ва Name }
Faddress:TAddress; (значение св-ва Address)
protected
Constructor Create (Name:TName);
Function GetName:TName;
Function GetAddress:TAddress;
Procedure SetAddress(NewAddress:TAddress);
Property Name:Tname
read GetName;
Property Address:Taddress
read GetAddress
write SetAddress;
end;
Замечание
Если надо чтобы элементы класса были полностью скрыты, то определение класса следует поместить в отдельный модуль.
Полиморфизм и виртуальные методы
Полиморфизм - это возможность использовать одинаковые имена для методов, входящих в различные классы. Концепция полиморфизма обеспечивает при применении метода к объекту использование именно того метода, который соответствует классу объекта.
Пусть определены три класса, один из них является базовым для двух других.
type // базовый класс
TPerson=class
fname: string; { имя }
constructor Create (name: string);
function info: string;
virtual;
end;
// производный от базового Tperson
TStud=class (TPerson)
fgr: integer; { номер группы }
constructor Create (name: string; gr: integer);
function info: string; override;
end;
// производный от базового Tperson
Tprof=class (TPerson)
fdep: string; { название кафедры }
constructor Create(name:string;dep:string);
function info: string; override;
end;
В каждом из этих классов определен метод info. В базовом классе при помощи директивы virtual метод info объявлен виртуальным. Объявление метода виртуальным дает возможность дочернему классу произвести замену виртуального метода своим собственным. В каждом дочернем классе определен свой метод info, который замещает соответствующий метод родительского класса (метод порожденного класса, замещающий виртуальный метод родительского класса, помечается директивой override). Ниже приведено определение метода info для каждого класса.
function TPerson.info: string;
begin
result=’’;
end;
function TStud.info:string;
begin
result:=fname+' гp. '+IntTostr(fgr);
end;
function TProf.info: string;
begin
result:=fname+' каф. '+fdep;
end;
В программе список людей можно представить массивом объектов класса TPerson.
list:array[1..SZL]of TPerson;
Замечание
Здесь следует вспомнить, что объект - это указатель.
Объявить подобным образом список можно потому, что Object Pascal позволяет указателю на родительский класс присвоить значение указателя на дочерний класс. Поэтому элементами массива list могут быть как объекты класса TStud, так и объекты класса Tprof.
Вывод списка можно осуществить применением метода info к элементам массива, например, так:
st:=’’;
for i:=l to SZL do // SZL - размер массива-списка
if list[i] <> NIL
then st:=st+info.list[i]+#13; ShowMessage(st);
Во время работы программы каждый элемент массива может содержать как объект типа TStud, так и объект типа Tprof. Концепция полиморфизма обеспечивает применение объекту именно того метода, который соответствует типу объекта.
Процедура TForml.Button1click, которая запускается в результате щелчка на кнопке Добавить (Button1), создает объект list[n] класса TStud или TProf. Класс создаваемого объекта определяется состоянием радиокнопки студент (RadioButton1),
Процедура TForml.Button2Click, которая выполняется в результате щелчка на кнопке Список (Button2), применяя метод info к каждому объекту списка (элементу массива), формирует строку, представляющую собой весь список.
Классы и объекты Delphi
Для реализации интерфейса Delphi использует библиотеку классов, которая -содержит большое количество разнообразных классов, поддерживающих форму и различные компоненты (командные кнопки, поля редактирования и т. д.).
Во время проектирования формы приложения Delphi автоматически добавляет в текст программы необходимые объекты. Если сразу после запуска Delphi просмотреть содержимое окна редактора кода, то там можно обнаружить следующие строки:
type
Tform1 = class (TForm)
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: Tform1
Это описание класса исходной, пустой, формы приложения и объявление объекта - формы приложения.
Когда программист, добавляя необходимые компоненты, создает нужную форму, Delphi формирует описание класса формы. Когда программист создает функцию обработки события формы или ее компонента, Delphi добавляет объявление метода в описание класса формы приложения.
Помимо классов визуальных компонентов в библиотеку классов входит класс обработки исключительных ситуаций (ошибок), класс общего управления приложением и другие. Рассмотрение этих классов в задачу данной книги не входит.
Создание простого текстового редактора
1. Поместите компонент Bevel (на странице Additional) на новую форму и присвойте его свойству Align значение alTop.
2. На компонент Bevel поместите четыре кнопки. Озаглавьте их &0реn..., &Save, Save &As... и E&xit.
Многоточие в конце имени представляет собой секретный код Windows, означающий, что щелчок на кнопке вызовет еще один диалог, а не приведет к немедленному выполнению некоторого действия.
3. Поместите на форму компонент Memo и установите следующим образом его свойства:
Свойство Значение
Align alClient
ScrollBars ssBoth
Lines (пусто)
4. Измените заголовок формы на My Editor. Затем поместите на форму компонент OpenDialog и присвойте его свойствам следующие значения:
Свойство Значение
Default Ext ТХТ
Options.ofHideReadOnly True
Options.ofFileMustExist True
Options.ofNoReadOnlyReturn True
Title Open Text File
5. Для того чтобы открыть окно Filter Editor (Редактор фильтра), дважды щелкните на свойстве Filter.
6. Заполните две первые строки в колонке Filter Name (Имя фильтра) названиями фильтров Text files и All files, а в колонке Filter (Фильтр) введите соответствующие фильтры: *.ТХТ и *.*.
7. Поместите на форму компонент SaveDialog и установите для его свойств такие значения:
Свойство Значение
Default Ext ТХТ
Options.ofHideReadOnly True
Options.ofOverwritePrompt True
Options.ofNoReadOnlyReturn True
Title Save Text File
8. Введите тот же набор фильтров, что и для диалога открытия файла.
9. Создайте обработчик события OnClick для кнопки Exit, содержащий одну команду Close;
10. Для обработчика события OnClick кнопки Open используйте следующие строки:
WITH OpenDialog1 DO
IF Execute THEN
BEGIN
Memo1.Lines.LoadFromFile(Filename);
HistoryList.Add(Filename);
Caption:='My Editor-'+
ExtractFilename(Filename);
SaveDialog1.Filename:=Filename;
Filename: = ’’;
End;
11. Дважды щелкните на кнопке Save и введите следующую строку в качестве ее обработчика события OnClick:.
Memo1. Lines.SaveToFile(SaveDialog1.Filename);
12. Наконец, для кнопки Save As укажите следующее:
WITH SaveDialog1 DO
IF Execute THEN
BEGIN
Memo1.Lines.SaveToFile(Filename);
Caption:='My Editor - ' +
ExtractFilename(Filename);
End;
Мы создали простой текстовый редактор. Он позволяет загружать, редактировать и сохранять небольшие и средние файлы. Возможности этого редактора приблизительно такие же, как и у приложения Notepad (Блокнот) Windows. Можно вырезать, копировать и вставлять текст, используя стандартные комбинации клавиш Windows. Имя каждого открытого файла добавляется в список диалога открытия файла на случай, если вам потребуется открыть его снова. Этот проект нам еще понадобится, поэтому сохраним его. Назовем модуль MYEDITU.PAS, а главный проект - MYEDIT.PRJ.
Диалог выбора шрифта.
Загрузите опять проект MyEdit и поместите на форму компонент FontDialog. Переместите кнопку Exit вправо и вставьте кнопку с заголовком &Font между кнопками Save As и Exit. В обработчик события OnClick новой кнопки поместите следующий код:
WITH FontDialog1 DO
IF Execute THEN
BEGIN
Memo1.Font:= Font;
Следующую строку поместите в обработчик события OnApply компонента FontDialog:
Memo1.Font:= FontDialog1. Font;
Запустите программу и загрузите файл. С помощью кнопки Font выберите какой-нибудь шрифт. Используя все возможности, создайте самый необычный вариант. Содержимое файла будет отображаться выбранным вами шрифтом с применением указанного размера, стиля и цвета. Опять откройте диалог выбора шрифта и переместите его так, чтобы он не закрывал самого окна редактора. Внесите несколько изменений в окне диалога и щелкните на кнопке Apply (Применить). Изменения станут действительными немедленно, а диалог Font (Шрифт) не закроется. Это упрощает испытание различных возможностей. Обратите внимание, что в этом примере программы, после того как была использована кнопка Apply (Применить), вы никак не сможете отменить внесенные изменения. С другой стороны, это не такая уж и большая беда - если не устраивает только что выбранный шрифт, можно вернуть шрифт, использовавшийся раньше.
Сохраните обновленный проект MyEdit, обладающий теперь возможностью изменять шрифты.
Компонент Memo не обладает способностью отображать больше одного шрифта сразу. Для этого существуют другие компоненты.
|
|
|
12 |
