Для иллюстрации рассмотрим пример класса, который задает координату на экране:
class Location
{ int x;
int y;
public:
Location (int _x, int _y); //конструктор
void setx(int nx);
void sety(int ny);
int Getx()
{return x;}
int Gety()
{returny;}
};
В данном примере, использовав спецификаторpublic, мы сделали открытыми для других функций методы, описанные в классе.
Определить функции – члены класса можно внутри описания класса или за его пределами. В первом случае функция считается встраиваемой. Встраиваемая функция характерна тем, что компилятор C++, обрабатывая вызовы этой функции в программе, заменяет их не на вызов функции как подпрограммы, а непосредственно на объектный код, соответствующий определению этой функции. Вследствие сказанного, программист должен принимать во внимание, что встраиваемые функции, как правило, имеют короткие определения. В качестве примера можно привести определение функций Getx() и Gety().
Для определения функции – члена класса за пределами описания класса необходимо определить ее где-либо в программе после определения класса, членом которого она является.
void Location :: setx(int nx)
{x=nx;}
void Location :: sety(int ny)
{y=ny;}
Location :: Location (int _x, int _y)
{x=_x; y=_y;}
Операция разрешения контекста (::) позволяет указать компилятору, к какому из классов принадлежит определяемая функция.
Имя класса в определении пишется для того, чтобы компилятор однозначно определил к какому классу принадлежит данная функция, так как функции – члены различных классов могут иметь одинаковые имена.
При определении классов не происходит реального выделения памяти под объекты этого класса, а создаются лишь новые производные типы данных, для которых будут использоваться функции – члены класса.
Для того, чтобы начать работу с реальными объектами какого-либо класса, эти объекты необходимо сначала определить. При этом в программе необходимо указать имя класса, объект которого должен быть создан, а также имя самого объекта. У каждого из классов может быть произвольное число объектов.
Конструктором называется функция-член класса, которая выделяет память под поля данных класса и производит их инициализацию, т.е. задает начальные значения в месте объявления переменных.
Имя конструктора совпадает с именем класса. Например, в классеLocation конструктор имеет следующий вид: Location (int _x, int _y).
Конструктор не возвращает никакого значения, даже void.
Одним из важных свойств конструктора является его автоматический вызов при описании любого объекта какого-либо класса, использующего конструктор, что снимает с программиста задачу своевременного отслеживания инициализации вновь вводимых объектов.
В общем случае конструкторы классов могут иметь списки параметров, которые могут потребоваться при инициализации. При этом программист будет обязан задать список инициализации при описании каждого нового объекта.
Конструкторов в классе может быть много. В этом случае реализуется механизм перегрузки функции.
Если конструкторы не объявлены, компилятор сам создает конструктор без параметров по умолчанию.
Объявление объектов можно проиллюстрировать следующим образом:
void main (void)
{Location NK(0,0), KK(10,10), *PL;
cout<<KK.Getx(); //возвращаемое значение : 10
PL=&NK;
cout<<PL->Gety(); //возвращаемое значение : 0
}
Здесь при объявлении NK(0,0) и KK(10,10) неявно вызываются конструкторы.
cout<<KK.Getx() обращение идет через переменную.
cout<<PL->Gety() обращение идет через указатель.
Конструктор копий
{LocationA(1,1),B,D=A;
… }
Сначала создается объект D и он инициализируется значением объекта A. Для инициализации нужно явно определить конструктор.
В конструкторе копий в качестве параметра используется простая или константная ссылка на объект.
Location::Location([const]Location &S)
{x=S.x; y=S.y}
Для каждого из объектов класса при очистке памяти компилятором создается деструктор по умолчанию. Определяется деструктор следующим образом: ~ имя. Имя деструктора совпадает с именем класса, но с символом ~ (тильда) в начале.
Деструктор решает обратную конструктором задачу, т.е. очищает память.
Если в конструкторе объекта запрашивается динамическая память или открывается файл, то при уничтожении объекта необходимо предусмотреть действия по очистке памяти и закрытию файла. В этом случае пользователю необходимо определять деструктор. Этот деструктор будет вызываться при выходе объекта из области видимости.
Локальные объекты удаляются тогда, когда они выходят из области видимости. Глобальные объекты удаляются при завершении программы.
5. Наследование
Применительно к C++ наследование – это механизм, посредством которого один класс может наследовать свойства другого. Наследование позволяет строить иерархию классов, переходя от более общих к более специальным.
Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется базовым классом.
Класс, который наследует называет, называется производным классом.
Обычно процесс наследования начинается с задания базового класса. Базовый класс определяет все те качества, которые будут общими для всех производных от него классов. В сущности, базовый класс представляет собой наиболее общее описание ряда характерных черт. Производный класс наследует эти общие черты и добавляет свойства, характерные только для него.
Наследование, при котором указывается один базовый класс, называется простым.
Если указываются несколько классов, то наследование называется множественным.
Объявление выглядит следующим образом:
class имя класса : public имя базового класса
Например, class D: public A
{ … }
После имени класса D имеется двоеточие, за которым следует ключевое слово public и имя класса A. Для компилятора это указание на то, что класс D будет наследовать все компоненты класса A. Само ключевое слово public информирует компилятор о том, что, поскольку класс A будет наследоваться, значит, все открытые элементы базового класса будут также открытыми элементами производного класса. Однако все закрытые элементы базового класса останутся закрытыми и к ним не будет прямого доступа из производного класса. Причина, по которой закрытые члены класса становятся недоступными для производных классов – поддержка инкапсуляции. Если бы закрытые члены класса становились открытыми просто посредством наследования этого класса, инкапсуляция была бы совершенно несостоятельна.
При множественном наследовании объявление выглядит так:
class D: public A [, public C]
{ тело класса D}
Рассмотрим пример:
enumBool
{false, true}; //константы сводятся к int. Они изменяются с шагом равным единице.
class Point: public Location
{protected:
Bool vis;
public:
Point (int _x, int _y);
void Show();
void Hide();
};
Point::Point (int_x, int_y) : Location(_x, _y)
{vis=false;}
Здесь класс Point наследует свойства базового класса Location.
Наследование и контроль доступа
Спецификатор доступа определяет то, как элементы базового класса наследуются производным классом. Если спецификатором доступа наследуемого базового класса является ключевое слово public, то все открытые члены базового класса остаются открытыми и в производном. Если спецификатором доступа наследуемого базового класса является ключевое слово private, то все открытые члены базового в производном классе становятся закрытыми. В обоих случаях все закрытые члены базового класса в производном классе остаются закрытыми и недоступными.
Важно понимать, что если спецификатором доступа является ключевое слово private, то хотя открытые члены базового класса становятся закрытыми в производном, они остаются доступными для функций – членов производного класса.
Доступ к полям базового класса в производном классе может быть сохранен или ужесточен, но никогда не может быть облегчен. Чтобы нагляднее представить себе этот принцип, обратимся к таблице:
| Доступ наследования | Доступ компонентов в базовом классе | Доступность компонентов базового класса в производном классе |
| public | private protected public | Нет доступа protected public |
| protected | private protected public | Нет доступа protected protected |
| private | private protected public | Нет доступа private private |
6. Указатель this
Когда функция, принадлежащая классу, вызывается для обработки данных конкретного объекта, этой функции автоматически и неявно передается указатель на тот объект, для которого функция вызвана. Этот указатель имеет фиксированное имя this и незаметно для программиста (“тайно”) определен в каждой функции класса следующим образом:
имя_класса * constthis=адрес обрабатываемого объекта;
Имя this является служебным (ключевым) словом. Явно описать или определить указатель this нельзя и не нужно. В соответствии с неявным определением this является константным указателем, т.е. изменить его нельзя, однако в каждой принадлежащей классу функции он указывает именно на тот объект, для которого функция вызывается. Говорят, что указатель this является дополнительным (скрытым) параметром каждой нестатической компонентной функции. Другими словами, при входе в тело принадлежащей классу функции указатель this инициализируется значением адреса того объекта, для которого вызвана функция. Объект, который адресуется указателем this, становится доступным внутри принадлежащей классу функции именно с помощью указателя this. При работе с компонентами класса внутри принадлежащей классу функции можно было бы везде использовать этот указатель.