Что вам необходимо знать

Программы на C++ широко используют классы. Говоря кратко, классы позволяют вашим программам группировать для определенного объекта его данные и методы (функции), которые оперируют этими данными, в одной переменной. Как видите, классы очень похожи на структуры, которые вы рассматривали в уроке 18. Классы C++ являются основой объектно-ориентированного программирования. Следующие уроки расширяют возможности предоставляемые классами. Упоминавшаяся в этом уроке метка public, по являющаяся в определении класса, делает элементы класса доступными для всей программы. Из урока 22 вы больше узнаете о частных и общих элементах класса. До изучения урока 22 убедитесь, что освоили следующие основные концепции:

1. В известном смысле объект представляет собой сущность, с которой ваши программы выполняют разные операции.

2. Программы на C++ представляют объекты посредством классов.

3. Класс, подобно структуре, содержит элементы. Элементы класса могут хранить информацию (данные) или быть функциями (методами), которые оперируют этими данными.

4. Каждый класс имеет уникальное имя.

5. После определения класса вы можете объявлять объекты этого класса, используя имя класса в качестве типа.

6. Для обращения к элементам класса (как к данным, так и к функциям) ваши программы используют оператор точку.

7. Программы могут определять функцию класса внутри или вне определения класса. Если вы определяете функцию вне определения класса, вам следует указать имя класса и использовать оператор глобального разрешения, напримерclass:: function.

УРОК 22. ЧАСТНЫЕ И ОБЩИЕ ДАННЫЕ

В уроке 21 вы создали свои первые классы в C++. При этом вы включали метку public в определение класса, чтобы обеспечить программе доступ к каждому элементу класса. Из данного урока вы узнаете, как атрибуты public и private управляют доступом к элементам класса со стороны программы. Вы узнаете, что ваши программы могут обратиться к общим (public) элементам из любой функции. С другой стороны, ваша программа может обращаться к частным (private) элементам только в функциях данного класса. Этот урок подробно исследует частные и общие элементы. К концу данного урока вы освоите следующие основные концепции:

• Чтобы управлять тем, как ваши программы обращаются к элементам класса, C++ позволяет вам определять элементы как частные или общие.

• Частные элементы дают возможность классу скрыть информацию, которую программе не требуется знать.

• Класс, использующий частные элементы, обеспечивает интерфейсные функции, которые обращаются к частным элементам класса.

Как уже вкратце обсуждалось в уроке 21, вы должны поместить в определение класса столько информации об объекте, сколько считаете необходимым. При этом объекты становятся самообеспеченными, что может повысить возможность их повторного использования несколькими программами.

Сокрытие информации

Как вы уже знаете, класс содержит данные и методы (функции). Для использования класса программы просто должны знать информацию, которую хранит класс (его элементы данных) и методы, которые манипулируют данными (функции). Вашим программам не требуется знать, как работают методы. Более того, программы должны знать только, какую задачу выполняют методы. Например, предположим, что у вас есть класс file. В идеале ваши программы должны знать только то, что этот класс обеспечивает методы file.print, который печатает отформатированную копию текущего файла, или file.delete, который удаляет файл. Вашей программе не требуется знать, как эти два метода работают. Другими словами, программа должна рассматривать класс как "черный ящик". Программа знает, какие методы необходимо вызвать и какие параметры им передать, но программа ничего не знает о рельной работе, выполняющейся внутри класса (в "черном ящике").

Сокрытие информации представляет собой процесс, в результате которого программе предоставляется только минимальная информация, необходимая для использования класса. Частные и общие элементы класса помогают вам получить информацию, скрытую внутри вашей программы. В уроке 21 каждый из созданных вами классов использовал метку public для объявления всех элементов класса общими, т.е. видимыми для всей программы. Таким образом, программа могла бы непосредственно обратиться к любому элементу класса, используя оператор точку:

class employee

{  public:     char name [64];     long employee_id;     float salary;     void show_employee(void);  }

При создании класса вы могли бы иметь элементы, чьи значения используются только внутри класса, но обращаться к которым самой программе нет необходимости. Такие элементы являются частными (private), и их следует скрывать от программы. Если вы не используете метку public, то по умолчанию C++ подразумевает, что все элементы класса являются частными. Ваши программы не могут обращаться к частным элементам класса, используя оператор точку. К частным элементам класса могут обращаться только элементы самого класса. При создании класса вам следует разделить элементы на частные и общие, как показано ниже:

class some_class

{  public:     int some_variable;     void initialize_private(int, float); //———> Общие элементы     void show_data(void);  private:     int key_value; //—————————————> Частные элементы     float key_number;  }

Как видите, метки public и private легко позволяют определять, какие элементы являются частными, а какие общими. В данном случае программа может использовать оператор точку для обращения к общим элементам, как показано ниже:

some_class object; // Создать объект  object.some_variable = 1001;  object.initialize_private(2002, 1.2345);  object.show_data()

Если ваша программа пытается обратиться к частным элементам key_value или key_number, используя точку, компилятор сообщает о синтаксических ошибках.

Как правило, вы будете защищать элементы класса от прямого доступа к ним делая их частными. При этом программы не могут непосредственно присваивать значения таким элементам, используя оператор точку. Вместо того чтобы присвоить значение, программа должна вызвать метод класса. Предотвращая прямой доступ к элементам данных, вы, таким образом, можете гарантировать, что им всегда будут присваиваться допустимые значения. Например, предположим что объект nuclear_reactor вашей программы использует переменную с именем melt_down, которая всегда должна содержать значение в диапазоне от 1 до 5. Если элемент melt_down является общим, программа может непосредственно обратиться к элементу, изменяя его значение произвольным образом:

nuclear_reactor.melt_down = 101

Если вместо этого вы делаете переменную частной, то можете использовать метод класса, например assign_meltdown, чтобы присвоить значение этой переменной. Как показано ниже, функция assign_meltdown может проверять присваиваемое значение, чтобы убедиться, что оно является допустимым:

int nuke::assign_meltdown(int value)

{     if ((value > 0) && (value <= 5))

   {        melt_down = value;        return(0); // Успешное присваивание     } else  return(-1); // Недопустимое значение  }

Методы класса, которые управляют доступом к элементам данных, представляют собой интерфейсные функции. При создании классов вы будете использовать интерфейсные функции для защиты данных своих классов.

Общие и частные элементы

Классы C++ содержат данные и элементы. Чтобы указать, к каким элементам классов ваши программы могут обращаться напрямую, используя оператор точку, C++ позволяет вам определять элементы класса как общие{public) и частные (private). Таким образом, ваши программы могут непосредственно обращаться к любым общим элементам класса, используя оператор точку. С другой стороны, к частным элементам можно обратиться только через методы класса. Как правило, вы должны защищать большинство элементов данных класса, объявляя их частными. Следовательно, единственным способом, с помошью которого ваши программы могут присвоить значение элементам данных, является использование функций класса, которые способны проверить и скорректировать присваиваемые значения.