DiVM / OOP / 12_116608_1_51491

class function TTextReader.GetClassName: string; begin

Result := ClassName; end;

Метод ClassName объявлен в классе TObject и возвращает имя класса, к которому применяется. Очевидно, что надуманный метод GetClassName просто дублирует эту функциональность для класса TTextReader и всех его наследников.

Методы класса применимы и к классам, и к объектам. В обоих случаях в параметре Self передается ссылка на класс объекта. Пример:

var

Reader: TTextReader; S: string;

begin

// Вызов метода с помощью ссылки на класс

S := TTextReader.GetClassName; // S получит значение 'TTextReader'

//Создание объекта класса TDelimitedReader Reader := TDelimitedReader.Create('MyData.del');

//Вызов метода с помощью ссылки на объект

Методы классов могут быть виртуальными. Например, в классе TObject определен виртуальный метод класса NewInstance. Он служит для распределения памяти под объект и автоматически вызывается конструктором. Его можно перекрыть в своем классе, чтобы обеспечить нестандартный способ выделения памяти для экземпляров. Метод NewInstance должен перекрываться вместе с другим методом FreeInstance, который автоматически вызывается из деструктора и служит для освобождения памяти. Добавим, что размер памяти, требуемый для экземпляра, можно узнать вызовом предопределенного метода класса

InstanceSize.

3.12.3. Виртуальные конструкторы

Особыевозможности ссылок на классы проявляется в сочетании с виртуальными конструкторами. Виртуальный конструктор объявляется с ключевым словом virtual. Вызов виртуального конструктора происходит по фактическому значению ссылки на класс, а не по ее формальному типу. Это позволяет создавать объекты, классы которых неизвестны на этапе компиляции. Механизм виртуальных конструкторов применяется в среде Delphi при восстановлении компонентов формы из файла. Восстановление компонента происходит следующим образом. Из файла считывается имя класса. По этому имени отыскивается ссылка на класс (метакласс). У метакласса вызывается виртуальный конструктор, который создает объект нужного класса.

var

P: TComponent;

T: TComponentClass; // TComponentClass = class of TComponent;

...

T := FindClass(ReadStr); P := T.Create(nil);

...

На этом закончим изучение теории объектно-ориентированного программирования и в качестве практики рассмотрим несколько широко используемых инструментальных классов среды Delphi. Разберитесь с их назначением и работой. Это поможет глубже понять ООП и пригодится на будущее.

3.13. Классы общего назначения

Как показывает практика, в большинстве задач приходится использовать однотипные структуры данных: списки, массивы, множества и т.д. От задачи к задаче изменяются только

151

их элементы, а методы работы сохраняются. Например, для любого списка нужны процедуры вставки и удаления элементов. В связи с этим возникает естественное желание решить задачу "в общем виде", т.е. создать универсальные средства для управления основными структурами данных. Эта идея не нова. Она давно пришла в голову разработчикам инструментальных пакетов, которые быстро наплодили множество вспомогательных библиотек. Эти библиотеки содержали классы объектов для работы со списками, коллекциями (динамические массивы с переменным количеством элементов), словарями (коллекции, индексированные строками) и другими "абстрактными" структурами. Для среды Delphi тоже разработаны аналогичные классы объектов. Их большая часть сосредоточена в модуле Classes. Наиболее нужными для вас являются списки строк (TStrings, TStringList) и потоки (TStream, THandleStream, TFileStream, TMemoryStream и TBlobStream).

Рассмотрим кратко их назначение и применение.

3.13.1. Классы для представления списка строк

Для работы со списками строк служат классы TStrings и TStringList. Они используются в библиотеке VCL повсеместно и имеют гораздо большую универсальность, чем та, что можно почерпнуть из их названия. Классы TStrings и TStringList служат для представления не просто списка строк, а списка элементов, каждый из которых представляет собой пару строка-объект. Если со строками не ассоциированы объекты, получается обычный список строк.

Класс TStrings используется визуальными компонентами и является абстрактным. Он не имеет собственных средств хранения строк и определяет лишь интерфейс для работы с элементами. Класс TStringList является наследником TStrings и служит для организации списков строк, которые используются отдельно от управляющих элементов. Объекты TStringList хранят строки и объекты в динамической памяти.

Свойства класса TStrings описаны ниже. Count: Integer — число элементов в списке.

Strings[Index: Integer]: string — обеспечивает доступ к массиву строк по индексу. Первая строка имеет индекс, равный 0. Свойство Strings является основным свойством объекта.

Objects[Index: Integer]: TObject — обеспечивает доступ к массиву объектов. Свойства Strings и Objects позволяют использовать объект TStrings как хранилище строк и ассоциированных с ними объектов произвольных классов.

Text: string — позволяет интерпретировать список строк, как одну большую строку, в которой элементы разделены символами #13#10 (возврат каретки и перевод строки).

Наследники класса TStrings иногда используются для хранения строк вида Имя=Значение, в частности, строк INI-файлов (см. гл. 6). Для удобной работы с такими строками в классе TStrings дополнительно имеются следующие свойства.

Names[Index: Integer]: string — обеспечивает доступ к той части строки, в которой содержится имя.

Values[const Name: string]: string — обеспечивает доступ к той части строки, в которой содержится значение. Указывая вместо Name ту часть строки, которая находится слева от знака равенства, вы получаете ту часть, что находится справа.

Управление элементами списка осуществляется с помощью следующих методов:

Add(const S: string): Integer — добавляет новую строку S в список и возвращает ее позицию. Новая строка добавляется в конец списка.

AddObject(const S: string; AObject: TObject): Integer — добавляет в список строку S и

ассоциированный с ней объект AObject. Возвращает индекс пары строка-объект.

152

AddStrings(Strings: TStrings) — добавляет группу строк в существующий список. Append(const S: string) — делает то же, что и Add, но не возвращает значения. Clear — удаляет из списка все элементы.

Delete(Index: Integer) — удаляет строку и ассоциированный с ней объект. Метод Delete, также как метод Clear не разрушают объектов, т.е. не вызывают у них деструктор. Об этом вы должны позаботиться сами.

Equals(Strings: TStrings): Boolean — Возвращает True, если список строк в точности равен тому, что передан в параметре Strings.

Exchange(Index1, Index2: Integer) — меняет два элемента местами.

GetText: PChar — возвращает все строки списка в виде одной большой нультерминированной строки.

IndexOf(const S: string): Integer — возвращает позицию строки S в списке. Если заданная строка в списке отсутствует, функция возвращает значение -1.

IndexOfName(const Name: string): Integer — возвращает позицию строки, которая имеет вид Имя=Значение и содержит в себе Имя, равное Name.

IndexOfObject(AObject: TObject): Integer — возвращает позицию объекта AObject в массиве

Objects. Если заданный объект в списке отсутствует, функция возвращает значение -1.

Insert(Index: Integer; const S: string) — вставляет в список строку S в позицию Index.

InsertObject(Index: Integer; const S: string; AObject: TObject) — вставляет в список строку S и

ассоциированный с ней объект AObject в позицию Index.

LoadFromFile(const FileName: string) — загружает строки списка из текстового файла. LoadFromStream(Stream: TStream) — загружает строки списка из потока данных (см. ниже).

Move(CurIndex, NewIndex: Integer) — изменяет позицию элемента (пары строка-объект) в списке.

SaveToFile(const FileName: string) — сохраняет строки списка в текстовом файле. SaveToStream(Stream: TStream) — сохраняет строки списка в потоке данных.

SetText(Text: PChar) — загружает строки списка из одной большой нуль-терминированной строки.

Класс TStringList добавляет к TStrings несколько дополнительных свойств и методов, а также два свойства-события для уведомления об изменениях в списке. Они описаны ниже.

Свойства:

Duplicates: TDuplicates — определяет, разрешено ли использовать дублированные строки в списке. Свойство может принимать следующие значения: dupIgnore (дубликаты игнорируются), dupAccept (дубликаты разрешены), dupError (дубликаты запрещены, попытка добавить в список дубликат вызывает ошибку).

Sorted: Boolean — если имеет значение True, то строки автоматически сортируются в алфавитном порядке.

Методы:

Find(const S: string; var Index: Integer): Boolean — выполняет поиск строки S в списке строк.

Если строка найдена, Find помещает ее позицию в переменную, переданную в параметре

Index, и возвращает True.

Sort — сортирует строки в алфавитном порядке.

153

События:

OnChange: TNotifyEvent — указывает на обработчик события, который выполнится при изменении содержимого списка. Событие OnChange генерируется после того, как были сделаны изменения.

OnChanging: TNotifyEvent — указывает на обработчик события, который выполнится при изменении содержимого списка. Событие OnChanging генерируется перед тем, как будут сделаны изменения.

Ниже приводится фрагмент программы, демонстрирующий создание списка строк и манипулирование его элементами:

var

Items: TStrings; I: Integer;

begin

// Создание списка

Items := TStringList.Create; Items.Add('Туризм'); Items.Add('Наука'); Items.Insert(1, 'Бизнес');

...

// Работа со списком

for I := 0 to Items.Count - 1 do Items[I] := UpperCase(Items[I]);

...

// Удаление списка

Items.Free; end;

3.13.2. Классы для представления потока данных

В среде Delphi существует иерархия классов для хранения и последовательного вводавывода данных. Классы этой иерархии называются потоками. Потоки лучше всего представлять как файлы. Классы потоков обеспечивают различное физическое представление данных: файл на диске, раздел оперативной памяти, поле в таблице базы данных (таблица 3.1).

Класс Описание

TStream Абстрактный поток, от которого наследуются все остальные. Свойства и методы класса TStream образуют базовый интерфейс потоковых объектов.

THandleStream Поток, который хранит свои данные в файле. Для чтения-записи файла используется дескриптор (handle), поэтому поток называется дескрипторным. Дескриптор

— это номер открытого файла в операционной системе. Его возвращают низкоуровневые функции создания и открытия файла.

TFileStream Поток, который хранит свои данные в файле. Отличается от ThandleStream тем, что сам открывает (создает) файл по имени, переданному в конструктор.

TMemoryStream Поток, который хранит свои данные в оперативной памяти. Моделирует работу с файлом. Используется для хранения промежуточных результатов, когда файловый поток не подходит из-за низкой скорости

154

передачи данных.

TResourceStream Поток, обеспечивающий доступ к ресурсам в Windowsприложении.

TBlobStream Обеспечивает последовательный доступ к большим полям таблиц в базах данных.

Таблица 3.1. Классы потоков

Потоки широко применяются в библиотеке VCL и наверняка вам понадобятся. Поэтому ниже кратко перечислены их основные общие свойства и методы.

Общие свойства:

Position: Longint — текущая позиция чтения-записи. Size: Longint — текущий размер потока в байтах. Общие методы:

CopyFrom(Source: TStream; Count: Longint): Longint — копирует Count байт из потока Source

в свой поток.

Read(var Buffer; Count: Longint): Longint — читает Count байт из потока в буфер Buffer,

продвигает текущую позицию на Count байт вперед и возвращает число прочитанных байт. Если значение функции меньше значения Count, то в результате чтения был достигнут конец потока.

ReadBuffer(var Buffer; Count: Longint) — читает из потока Count байт в буфер Buffer и

продвигает текущую позицию на Count байт вперед. Если выполняется попытка чтения за концом потока, то генерируется ошибка.

Seek(Offset: Longint; Origin: Word): Longint — продвигает текущую позицию в потоке на

Offset байт относительно позиции, заданной параметром Origin. Параметр Origin может иметь одно из следующих значений: 0 — смещение задается относительно начала потока; 1

— смещение задается относительно текущей позиции в потоке; 2 — смещение задается относительно конца потока.

Write(const Buffer; Count: Longint): Longint — записывает в поток Count байт из буфера

Buffer, продвигает текущую позицию на Count байт вперед и возвращает реально записанное количество байт. Если значение функции отличается от значения Count, то при записи была ошибка.

WriteBuffer(const Buffer; Count: Longint) — записывает в поток Count байт из буфера Buffer

и продвигает текущую позицию на Count байт вперед. Если по какой-либо причине невозможно записать все байты буфера, то генерируется ошибка.

Ниже приводится фрагмент программы, демонстрирующий создание файлового потока и запись в него строки:

155

var

Stream: TStream; S: AnsiString; StrLen: Integer;

begin

// Создание файлового потока

Stream := TFileStream.Create('Sample.Dat', fmCreate);

...

// Запись в поток некоторой строки

StrLen := Length(S) * SizeOf(Char);

Stream.Write(StrLen, SizeOf(Integer)); // запись длины строки

3.14. Итоги

Теперь для вас нет секретов в мире ООП. Вы на достаточно серьезном уровне познакомились с объектами и их свойствами; узнали, как объекты создаются, используются и уничтожаются. Если не все удалось запомнить сразу — не беда. Возвращайтесь к материалам главы по мере решения стоящих перед вами задач, и работа с объектами станет простой, естественной и даже приятной. Когда вы достигните понимания того, как работает один объект, то автоматически поймете, как работают все остальные. По мере накопления опыта вырастет и сложность ваших программ, поэтому в следующей главе мы рассмотрим то, с чем вы встретитесь очень скоро — ошибки программирования.

Глава 4. Исключительные ситуации и надежное программирование

Когда программист после компиляции получает готовый к исполнению файл, он искренне верит, что программа будет работать именно так, как он хочет. Пока она в его заботливых руках, так оно обычно и бывает. Когда же программа попадает в более суровые условия — к новому пользователю и на другой компьютер — с ней может произойти все, что угодно. “Новый хозяин“ может вместо ожидаемых цифр ввести буквы, извлечь корень из отрицательного числа, делить на ноль и выполнять множество других необдуманных, часто случайных действий. Особенно это касается интерактивных (диалоговых) приложений, а таких — громадное большинство. Из этого следует, что программист должен организовать мощную оборону от всех посягательств на жизнедеятельность своей программы в процессе ее выполнения. О том, как это сделать, рассказывается в этой главе.

4.1. Ошибки и исключительные ситуации

Вы должны отдавать себе отчет в том, что в любом работающем приложении могут происходить ошибки. Причины этих ошибок бывают разными. Некоторые из них носят субъективный характер и вызваны неграмотными действиями программиста. Но существуют и объективные ошибки, их нельзя избежать при проектировании программы, но можно обнаружить во время ее работы. Примеров таких ошибок сколько угодно: недостаточный объем свободной памяти, отсутствие файла на диске, выход значений исходных данных из допустимого диапазона и т.д.

Хорошая программа должна справляться со своими ошибками и работать дальше, не зацикливаясь и не зависая ни при каких обстоятельствах. Для обработки ошибок можно, конечно, пытаться использовать структуры вида if <error> then Exit. Однако в этом случае ваш стройный и красивый алгоритм решения основной задачи обрастет уродливыми проверками так, что через неделю вы сами в нем не разберетесь. Из этой почти тупиковой

156

ситуации среда Delphi предлагает простой и элегантный выход — механизм обработки исключительных ситуаций.

Исключительная ситуация (exception) — это прерывание нормального хода работы программы из-за невозможности правильно выполнить последующие действия.

Представим, что подпрограмма выделяет область динамической памяти и загружает в нее содержимое некоторого файла. Если в системе окажется недостаточно памяти, то данные будет негде разместить и попытка загрузить файл приведет к ошибке. Скорее всего, вся программа будет аварийно завершена из-за того, что оператор загрузки данных обратится по недоступному для программы адресу. Как этого избежать? При обнаружении проблемы подпрограмма должна создать исключительную ситуацию — прервать нормальный ход своей работы и передать управление тем операторам, которые смогут обработать ошибку. Как правило, операторы обработки исключительных ситуаций находятся в одной из вызывающих подпрограмм.

Механизм обработки исключительных ситуаций лучше всего подходит для взаимодействия программы с библиотекой подпрограмм. Подпрограммы библиотеки обнаруживают ошибки, но в большинстве случаев не знают, как на них реагировать. Вызывающая программа, наоборот, знает, что делать при возникновении ошибок, но, как правило, не умеет их своевременно обнаруживать. Благодаря механизму обработки исключительных ситуаций обеспечивается связь между библиотекой и использующей ее программой при обработке ошибок.

Механизм обработки исключительных ситуаций довольно сложен в своей реализации, но для программиста он прост и прозрачен. Для его использования в язык Delphi введены специальные конструкции try...except...end, try...finally...end и оператор raise, рассмотренные в этой главе.

4.2. Классы исключительных ситуаций

Исключительные ситуации в языке Delphi описываются классами. Каждый класс соответствует определенному типу исключительных ситуаций. Когда в программе возникает исключительная ситуация, создается объект соответствующего класса, который переносит информацию об этой ситуации из места возникновения в место обработки.

Классы исключительных ситуаций образуют иерархию, корнем которой является класс Exception. Класс Exception описывает самый общий тип исключительных ситуаций, а его наследники — конкретные виды таких ситуаций (таблица 4.1). Например, класс EOutOfMemory порожден от Exception и описывает ситуацию, когда свободная оперативная память исчерпана.

В следующей таблице приведены стандартные классы исключительных ситуаций, объявленные в модуле SysUtils. Они покрывают практически весь спектр возможных ошибок. Если их все-таки окажется недостаточно, вы можете объявить новые классы исключительных ситуаций, порожденные от класса Exception или его наследников.

157

Abort.

EInOutError Ошибка доступа к файлу или устройству вводавывода. Код ошибки содержится в поле ErrorCode.

возникающих при работе с динамической памятью. Является базовым для классов EOutOfMemory и EInvalidPointer.

Внимание! Создание исключительных ситуаций этого класса (и всех его потомков) полностью берет на себя среда Delphi, поэтому никогда не создавайте такие исключительные ситуации с помощью оператора raise.

EOutOfMemory Свободная оперативная память исчерпана (см. EHeadException).

EInvalidPointer Попытка освободить недействительный указатель (см. EHeadException). Обычно это означает, что указатель уже освобожден.

EIntError Общий класс исключительных ситуаций целочисленной арифметики, от которого порождены классы EDivByZero, ERangeError и EIntOverflow.

158

результате переполнения разрядной сетки.

StrToDateTime.

EVariantError Невозможность преобразования варьируемой переменной из одного формата в другой.

EAccessViolation Приложение осуществило доступ к неверному адресу в памяти. Обычно это означает, что программа обратилась за данными по неинициализированному указателю.

EPrivilege Попытка выполнить привилегированную инструкцию процессора, на которую программа не имеет права.

EStackOverflow Стек приложения не может быть больше увеличен.

EControlC Во время работы консольного приложения пользователь нажал комбинацию клавиш Ctrl+C.

EAssertionFailed Возникает при вызове процедуры Assert, когда первый параметр равен значению False.

EPackageError Проблема во время загрузки и инициализации библиотеки компонентов.

EOSError Исключительная ситуация, возникшая в операционной системе.

Таблица 4.1. Классы исключительных ситуаций

Наследование классов позволяет создавать семейства родственных исключительных ситуаций. Примером такого семейства являются классы исключительных ситуаций вещественной математики, которые объявлены в модуле SysUtils следующим образом.

type

EMathError = class(Exception); EInvalidOp = class(EMathError); EZeroDivide = class(EMathError); EOverflow = class(EMathError); EUnderflow = class(EMathError);

Класс исключительных ситуаций EMathError является базовым для классов EInvalidOp, EZeroDivide, EOverflow и EUnderflow, поэтому, обрабатывая исключительные ситуации класса EMathError, вы будете обрабатывать все ошибки вещественной математики, включая

EInvalidOp, EZeroDivide, EOverflow и EUnderflow.

159

Нетрудно заметить, что имена классов исключений начинаются с буквы E (от слова Exception). Этого правила полезно придерживаться при объявлении собственных классов исключений, например:

type

EMyException = class(Exception) MyErrorCode: Integer;

end;

Как описываются классы исключительных ситуаций понятно, рассмотрим теперь, как такие ситуации обрабатываются.

4.3. Обработка исключительных ситуаций

4.3.1. Создание исключительной ситуации

Идея обработки исключительных ситуаций состоит в следующем. Когда подпрограмма сталкивается с невозможностью выполнения последующих действий, она создает объект с описанием ошибки и прерывает нормальный ход своей работы с помощью оператора raise. Так возникает исключительная ситуация.

raise EOutOfMemory.Create('Маловато памяти');

Данный оператор создает объект класса EOutOfMemory (класс ошибок исчерпания памяти) и прерывает нормальное выполнение программы. Вызывающие подпрограммы могут эту исключительную ситуацию перехватить и обработать. Для этого в них организуется так называемый защищенный блок:

try

//защищаемые от ошибок операторы except

//операторы обработки исключительной ситуации

end;

Между словами try и except помещаются защищаемые от ошибок операторы. Если при выполнении любого из этих операторов возникает исключительная ситуация, то управление передается операторам между словами except и end, образующим блок обработки исключительных ситуаций. При нормальном (безошибочном) выполнении программы блок except...end пропускается (рисунок 4.1).

160