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;

Уточнённое имя принадлежит классу (т.е. компонентной) функции

< имя объекта>. < обращение к компонентной функции>

обеспечивает вызов компонентов функции класса для обработки данных именно того объекта, имя которого использовано в уточнённом имени. Например, можно таким образом определить значения компонентных данных для определённых выше объектов класса complex:

x1. def(); // Параметры выбираются по умолчанию: re==0.0, im==0.0

x2. def(4.3, 20.0); // Комплексное число 4.3+i*20.0

C помощью принадлежащей классу complex функции disp() можно вывести на экран значения компонентных данных любого из объектов класса. Например, следующий вызов принадлежащей классу complex функции:

x2. disp();

приведёт к печати

real=4.3, imag=20.0;

Другой способ доступа к элементам объекта некоторого класса предусматривают явное использование указателя на объект класса и операции косвенного выбора компонента (' –> '):

< указатель на объект класса> -> < имя класса>

Определив, как сделано выше, указатель point, адресующий объект D класса complex, можно следующим образом присвоить значения данного объекта D:

point -> re=2.3; // Присваивание значения элементу области D

point -> im=6.1; // Присваивание значения элементу области D

Указатель на объект класса позволяет вызывать принадлежащие классу функции для обработки данных того объекта, который адресуется указателями. Формат вызова функции:

< указатель на объект класса> -> < обращение к компонентной функции>

Например, вызвать компонентную функцию disp() для данных объекта D позволяет выражение

point -> disp();

В качестве второго примера рассмотрим класс, описывающий товары на складе магазина. Компонентами класса будут:

· Название товара

· Оптовая (закупочная) цена

· Розничная (торговая) наценка

· Функция ввода данных о товаре

· Функция печати (вывода на дисплей) сведений о товаре с указанием розничной цены.

Определение класса:

// GOODS.H - класс «товары на складе магазина»

#include “iostream.h”

class goods

{

char name [40];

float price;

static int percent; // Торговая наценка, в %

// Компонентные функции

void input () // Ввод сведений о товаре

{

cout < < «Наименование товара:»; cin > > name;

cout < < «Закупочная цена:»; cin > > price;

}

void disp() // Вывод данных о продаваемом товаре

{

cout < < «\n» < < name;

cout < < «, розничная цена:»;

cout < < long (price * (1.0 + goods:: percent *0.01));

}

};

Торговая наценка определена как статический компонент класса. Статические компоненты классов не «дублируются» при создании объектов класса, то есть каждый статический компонент существует в единственном экземпляре. Доступ к статическому компоненту возможен только после его инициализации. Для инициализации используется конструкция:

< тип> < имя класса>:: < имя компонента> < инициализатор>;

В нашем примере может быть такой вариант:

int goods:: percent=12;

Это предложение должно быть размещено в глобальной области после определения класса. Только при инициализации статический компонент класса получает память и становится доступным. Для обращения к статическому компоненту используется квалифицированное имя:

< имя класса>:: < имя компонента>

Кроме того, статический компонент доступен «через» имя конкретного объекта:

< имя объекта>. < имя класса>:: < имя компонента>

либо

< имя объекта>. < имя компонента>