Объединение данных и операций в одну сущность — объект — тесно связано с понятием инкапсуляции, которое означает сокрытие внутреннего устройства. Инкапсуляция делает объекты похожими на маленькие программные модули, в которых скрыты внутренние данные и у которых имеется интерфейс использования в виде подпрограмм. Переход от понятий «структура данных» и «алгоритм» к понятию «объект» значительно повысил ясность и надежность программ.

Второй кит ООП — наследование. Этот простой принцип означает, что если вы хотите создать новый класс объектов, который расширяет возможности уже существующего класса, то нет необходимости в переписывании заново всех полей, методов и свойств. Вы объявляете, что новый класс является потомком (или дочерним классом) имеющегося класса объектов, называемого предком (или родительским классом), и добавляете к нему новые поля, методы и свойства. Процесс порождения новых классов на основе других классов называется наследованием. Новые классы объектов имеют как унаследованные признаки, так и, возможно, новые. Например, класс СОБАКИ унаследовал многие свойства своих предков — ВОЛКОВ.

Третий кит — это полиморфизм. Он означает, что в производных классах вы можете изменять работу уже существующих в базовом классе методов. При этом весь программный код, управляющий объектами родительского класса, пригоден для управления объектами дочернего класса без всякой модификации. Например, вы можете породить новый класс кнопок с рельефной надписью, переопределив метод рисования кнопки. Новую кнопку можно "подсунуть" вместо стандартной в какую-нибудь подпрограмму, вызывающую рисование кнопки. При этом подпрограмма "думает", что работает со стандартной кнопкой, но на самом деле кнопка принадлежит производному классу кнопок и отображается в новом стиле. Пока достаточно самого поверхностного понимания всех приведенных выше понятий, ниже мы рассмотрим их подробнее и покажем, как они реализованы в среде Delphi.

3.2. Классы

Для поддержки ООП в язык Delphi введены объектные типы данных, с помощью которых одновременно описываются данные и операции над ними. Объектные типы данных называют классами, а их экземпляры —

объектами.

156

Классы объектов определяются в секции type глобального блока. Описание класса начинается с ключевого слова class и заканчивается ключевым словом end. По форме объявления классы похожи на обычные записи, но помимо полей данных могут содержать объявления пользовательских процедур и функций. Такие процедуры и функции обобщенно называют методами, они предназначены для выполнения над объектами различных операций. Приведем пример объявления класса, который предназначен для чтения текстового файла в формате "delimited text" (файл в таком формате представляет собой последовательность строк; каждая строка состоит из значений, которые отделены друг от друга символом-разделителем):

type

TDelimitedReader = class // Поля

FileVar: TextFile; Items: array of string; Delimiter: Char;

// Методы

procedure PutItem(Index: Integer; const Item: string); procedure SetActive(const AActive: Boolean);

function ParseLine(const Line: string): Integer; function NextLine: Boolean;

function GetEndOfFile: Boolean; end;

Класс содержит поля (FileVar, Items, Delimiter) и методы (PutItem, SetActive, ParseLine, NextLine, GetEndOfFile). Заголовки методов, (всегда) следующие за списком полей, играют роль упреждающих (forward) описаний. Программный код методов пишется отдельно от определения класса и будет приведен позже.

Класс обычно описывает сущность, моделируемую в программе. Например, класс TDelimitedReader представляет собой "читатель" текстового файла с разбором считываемых строк на элементы (подстроки), которые отделены друг от друга некоторым символом, называемым разделителем.

Класс содержит несколько полей:

FileVar — файловая переменная, необходимая для доступа к файлу;

Delimiter — символ, который служит разделителем элементов;

Items — массив элементов, полученных разбором последней считанной строки;

Класс также содержит ряд методов (процедур и функций):

157

PutItem — помещает элемент в массив Items по индексу Index; если индекс превышает верхнюю границу массива, то размер массива автоматически увеличивается;

SetActive — открывает или закрывает файл, из которого производится чтение строк;

ParseLine — осуществляет разбор строки: выделяет элементы из строки и помещает их в массив Items; возвращает количество выделенных элементов;

NextLine — считывает очередную строку из файла и с помощью метода ParseLine осуществляет ее разбор; в случае успешного чтения очередной строки функция возвращает значение True, а иначе — значение False (достигнут конец файла);

GetEndOfFile — возвращает булевское значение, показывающее, достигнут ли конец файла.

Обратите внимание, что приведенное выше описание является ничем иным, как декларацией интерфейса для работы с объектами класса

TDelimitedReader. Реализация методов PutItem, SetActive, ParseLine, NextLine

и GetEndOfFile на данный момент отсутствует, однако для создания и использования экземпляров класса она пока и не нужна.

В некотором смысле объекты похожи на программные модули, для использования которых необходимо изучить лишь интерфейсную часть, раздел реализации для этого изучать не требуется. Поэтому дальше от описания класса мы перейдем не к реализации методов, а к созданию на их основе объектов.

3.3. Объекты

Чтобы от описания класса перейти к объекту, следует выполнить соответствующее объявление в секции var:

var

Reader: TDelimitedReader;

При работе с обычными типами данных этого объявления было бы достаточно для получения экземпляра типа. Однако объекты в среде Delphi являются динамическими данными, т.е. распределяются в динамической памяти. Поэтому переменная Reader — это просто ссылка на экземпляр (объект в памяти), которого физически еще не существует. Чтобы сконструировать объект (выделить память для экземпляра) класса

158

TDelimitedReader и связать с ним переменную Reader, нужно в тексте программы поместить следующий оператор:

Reader := TDelimitedReader.Create;

Create — это так называемый конструктор объекта; он всегда присутствует в классе и служит для создания и инициализации экземпляров. При создании объекта в памяти выделяется место только для его полей. Методы, как и обычные процедуры и функции, помещаются в область кода программы; они умеют работать с любыми экземплярами своего класса и не дублируются в памяти.

После создания объект можно использовать в программе: получать и устанавливать значения его полей, вызывать его методы. Доступ к полям и методам объекта происходит с помощью уточненных имен, например:

Reader.NextLine;

Кроме того, как и при работе с записями, допустимо использование оператора with, например:

with Reader do NextLine;

Если объект становится ненужным, он должен быть удален вызовом специального метода Destroy, например:

Reader.Destroy; // Освобождение памяти, занимаемой объектом

Destroy — это так называемый деструктор объекта; он присутствует в классе наряду с конструктором и служит для удаления объекта из динамической памяти. После вызова деструктора переменная Reader становится несвязанной и не должна использоваться для доступа к полям и методам уже несуществующего объекта. Чтобы отличать в программе связанные объектные переменные от несвязанных, последние следует инициализировать значением nil. Например, в следующем фрагменте обращение к деструктору Destroy выполняется только в том случае, если объект реально существует:

Reader := nil;

...

if Reader <> nil then Reader.Destroy;

159

Вызов деструктора для несуществующих объектов недопустим и при выполнении программы приведет к ошибке. Чтобы избавить программистов от лишних ошибок, в объекты ввели предопределенный метод Free, который следует вызывать вместо деструктора. Метод Free сам вызывает деструктор Destroy, но только в том случае, если значение объектной переменной не равно nil. Поэтому последнюю строчку в приведенном выше примере можно переписать следующим образом.

Reader.Free;

После уничтожения объекта переменная Reader сохраняет свое значение, продолжая ссылаться на место в памяти, где объекта уже нет. Если эту переменную предполагается еще использовать, то желательно присвоить ей значение nil, чтобы программа могла проверить, существует объект или нет. Таким образом, наиболее правильная последовательность действий при уничтожении объекта должна быть следующая:

Reader.Free;

Reader := nil;

С помощью стандартной процедуры FreeAndNil это можно сделать проще и элегантнее:

FreeAndNil(Reader); // Эквивалентно: Reader.Free; Reader := nil;

Значение одной объектной переменной можно присвоить другой. При этом объект не копируется в памяти, а вторая переменная просто связывается с тем же объектом, что и первая:

var

R1, R2: TDelimitedReader; // Переменные R1 и R2 не связаны с объектом begin

R1 := TDelimitedReader.Create; // Связывание переменной R1 с новым объектом

//Переменная R2 пока еще не связана ни с каким объектом R2 := R1; // Связывание переменной R2 с тем же объектом, что и R1

//Теперь обе переменные связаны с одним объектом R2.Free; // Уничтожение объекта

//Теперь R1 и R2 не связаны ни с каким объектом

end;

Объекты могут выступать в программе не только в качестве переменных, но также элементов массивов, полей записей, параметров процедур и функций. Кроме того, они могут служить полями других объектов. Во всех этих случаях программист фактически оперирует указателями на экземпляры

160