Лекции для студентов

Объектно-ориентированное программирование — Класс как обобщение структуры

Объекты и классы

Классом называется набор типизированных данных и функций, объединенных в новый тип данных. В отличие от структуры, типизированные данные и функции имеют различные уровни доступа. Переменная, объявленная в программе, имеющая определенный классом тип данных, называется объектом этого класса. Таким образом, класс — это структура, состоящая из некоторых переменных (и констант) и функций, а объект — это область памяти, которую занимает структура при ее объявлении. Для создания объектов предусмотрены принадлежащие классу функции, заполняющие поля объектов. Эти функции называются конструкторами. При удалении объектов вызываются функции, принадлежащие классу и предназначенные для освобождения памяти, — деструкторы.

Класс как обобщение структуры

Выше мы дали определение класса, как конструкции, состоящей из полей и функций. В частности, этому определению удовлетворяет структура. В действительности, структура в Си++ реализована как класс, все поля которой, по умолчанию, общедоступны в том смысле, что доступ к ним осуществляется через имена имя_структуры.поле, имя_структуры.функция(аргументы), или указатели указатель->поле, указатель->функция(аргументы).

Простейшим образом класс можно определить с помощью конструкции:

где первая пара фигурных скобок обозначает альтернативный выбор одного из ключевых слов, а вторая пара включает в себя поля и имена функций, которые принадлежат классу. Такие функции называются составными функциями класса. Заключенный в фигурные скобки список компонент называется телом класса. Определение тела класса заканчивается точкой с запятой.

Пример 1. Будем использовать ключевое слово struct для определения класса двумерного вектора, для которого определены функции ввода и вывода данных, составляющих объект.

#include

#include

// Класс вектор

struct Vector

{

double x, y; // Координаты вектора

// Функция вывода на экран координат вектора

void get()

{

cout<<"x="<

cin>>x>>y;

}

};

void main()

{

clrscr(); // Очистка экрана

Vector v, w[2]; // Определение векторов

v.put(); w[0].put(); w[1].put(); // Ввод координат векторов

// Вывод координат векторов

cout<<"\nКоординаты вектора v: ";

v.get();

cout<<"Координаты вектора w[0]: ";

w[0].get();

cout<<"Координаты вектора w[1]: ";

w[1].get();

getch(); // Ожидание нажатия клавиши

}

Результаты работы программы

Введите через пробел координаты вектора (x и y): 12.4 3.56

Введите через пробел координаты вектора (x и y): 2.34 5.6

Введите через пробел координаты вектора (x и y): 7 8.02

Координаты вектора v: x=12.4 y=3.56

Координаты вектора w[0]: x=2.34 y=5.6

Координаты вектора w[1]: x=7 y=8.02

Тело составной функции может быть определено вне класса. В таком случае для этой функции указывается имя класса, членом которой она является:

тип_возвращаемого_значения имя_класса::функция(аргументы) {…}

Следует помнить, что указатель на объект, к которому принадлежит составная функция, определяется с помощью ключевого слова this. В частности, в предшествующем примере в функциях put() и get() переменные x и y будут равны (*this).x и (*this).y.

Пример 2. Рассмотрим подпрограмму перегрузки операции присваивания для структуры, состоящей из строки и ее длины. В теле класса эта функция объявлена как

str& operator = (const str&);

она будет возвращать адрес объекта, полученного после присваивания. Это позволит применять цепочки присваиваний, например, str1 = str2 = str3. Аргумент функции сделаем ссылочным, чтобы избежать копирования всего объекта в стек при вызове операции присваивания. В стек теперь будет сохраняться адрес объекта.

#include

#include

#include

// Класс строка

struct Str

{

char *s; // Указатель на строку

int len; // Длина строки

void init(const char*); // Функция инициализации строки

Str operator = (const Str); // Перегрузка операции =

};

// Перегрузка операции =

Str Str::operator = (const Str st)

{

len = st.len; // Выяснение длины новой строки

delete s; // Удаление старого содержимого

s = new char[len + 1]; // Выделение памяти под новую строку strcpy(s, st.s); // Копирование строки

return *this; // Возвращение полученной строки по значению

}

// Функция инициализации строки

void Str::init(const char* s)

{

len = strlen(s); // Выяснение длины строки

Str::s = new char[len + 1]; // Выделение памяти под строку strcpy(Str::s, s); // Копирование строки

}

void main()

{

clrscr(); // Очистка экрана

Str str1, str2, str3; // Создание строк

str1.init("Пирамида"); // Инициализация первой строки

str3 = str2 = str1; // Присваивание значения первой строки

// остальным двух строкам

cout<<"Объект str3 = " << str3.s << '\n'; // Вывод третьей строки

getch(); // Ожидание нажатия клавиши

}

Результаты работы программы

Объект str3 = Пирамида

В этом примере мы столкнулись со следующей проблемой: подпрограмма init имеет формальный параметр с именем s, совпадающим с именем строки s в классе Str. Для того чтобы отличать имя строки в классе, применяется модификатор расширения области видимости «::». В данном случае к строке класса применяется обращение Str::s.