Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

c#2_oop

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
262.84 Кб
Скачать

Введение в ООП

Опорный конспект для самостоятельной работы

Цель: - изучение теоретических основ ООП; формирование практических навыков создания классов, полей, свойств, методов, конструкторов, объектов на языке C# в среде MS Visual Studio.

Учебный модуль включает:

лекцию, содержащую теоретический материал с демонстрацией практических примеров (2ч);

практические занятия, проводимые в форме лабораторных работ, содержащих упражнения, примеры их выполнения и задания (4 ч);

самостоятельную работу, предусматривающую изучение теоретического материала, подготовку к практическим занятиям и выполнение индивидуальных заданий (проектов) (4ч).

Текущий контроль осуществляется в ходе выполнения практических (лабораторных) работ (проектов).

Понятие объекта

Вреальном мире каждый объект обладает свойствами и поведением (набором статических и динамических характеристик). Поведение объекта зависит от его состояния и внешних воздействий.

Впрограммировании понятие объекта похоже на обыденный смысл этого слова

Объект представляется как совокупность данных, характеризующих его состояние, и методов их обработки, моделирующих его поведение.

В объектно-ориентированном программировании предметная область представляется как совокупность взаимодействующих объектов.

Реализуется событийная модель взаимодействия объектов: объекты обмениваются сообщениями и, реагируя на них, выполняют действия.

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры.

Абстрагирование. Инкапсуляция

При представлении реального объекта в программе необходимо выделить его существенные особенности и игнорировать несущественные.

Абстрагирование - выделение существенных и отбрасывание второстепенных для данной задачи свойств. Программный объект — это абстракция (привести примеры).

Детали реализации объекта скрыты, они используются через его интерфейс — совокупность

правил доступа.

Инкапсуляция (encapsulation) - сокрытие деталей реализации.

Позволяет представить программу в укрупненном виде — на уровне объектов и их взаимосвязей, и, следовательно, управлять большим объемом информации.

Объект — это инкапсулированная абстракция с четко определенным интерфейсом.

Наследование

Наследование (inheritance) - это процесс, посредством которого один объект может приобретать свойства другого.

Наследование дает возможность многократного использования программного кода.

Для объекта можно определить наследников, корректирующих и/или дополняющих его поведение.

Наследование применяется для:

-исключения из программы повторяющихся фрагментов кода;

-упрощения модификации программы;

-упрощения создания новых программ на основе существующих.

Благодаря наследованию появляется возможность использовать объекты, исходный код которых недоступен, но в которые требуется внести изменения.

Наследование позволяет создавать иерархии объектов. Иерархия представляется в виде дерева, в котором более общие объекты (предки) располагаются ближе к корню, а более специализированные (наследники)— на ветвях и листьях.

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры иерархии классов .NET

Полиморфизм

Полиморфизм – использование одного имени (методов, операций, объектов)

для решения нескольких схожих задач или для обращения к объектам разного типа. Идея полиморфизма: "один интерфейс, множество методов".

Реализации полиморфизма: перегрузка методов, перегрузка операций, виртуальные методы, переопределение методов, параметризованные классы.

Чаще всего понятие полиморфизма связывают с механизмом виртуальных методов.

Понятие класса

Класс - обобщенное понятие, описывающее характеристики и поведение множества сходных объектов (называемых экземплярами этого класса).

В программе класс является типом данных, определяемым пользователем.

Представляет собой фрагмент программы, описывающий одну логическую сущность, например, модель реального объекта или процесса.

Элементами (members) класса являются данные и методы их обработки.

Все классы .NET имеют общего предка — класс object, и организованы в единую иерархическую структуру. Классы логически группируются в пространства имен, которые служат для упорядочивания имен классов и предотвращения конфликтов имен: в разных пространствах имена могут совпадать. Пространства имен могут быть вложенными. Любая программа использует пространство имен System.

Описание класса

[ модификаторы ] class имя [ : предки ]

{ тело класса }

Имя класса задается по общим правилам языка C#.

Тело класса — описания его элементов { в фигурных скобках }.

Модификаторы (modifier) определяют свойства класса, а также доступность для других элементов программы: internal - внутренний (по умолчанию, можно опустить);

public – общедоступный; protected – защищенный; protected internal; private – закрытый; static – статический; abstract – абстрактный; sealed – бесплодный;

Составить таблицу описаний модификаторов с указанием области применения [1-3].

 

Таблица 1. Модификаторы класса

 

 

Модификатор

Описание

 

 

internal

Доступ только из данной программы или сборки (по умолчанию)

 

 

 

 

public

Общедоступный класс. Доступ не ограничен

 

 

protected

Защищенный класс. Доступ только из элементов данного и производных

 

классов

 

 

 

 

protected internal

Доступ только из данного и производных классов

 

или из данной программы или сборки

 

 

 

 

new

Задает новое описание класса взамен унаследованного от предка.

 

Применяется в иерархиях (для вложенных классов).

 

 

 

 

private

Закрытый класс (для вложенных классов).

 

Доступ только из описанных в нем элементов

 

 

static

Статический класс.

 

 

abstract

Абстрактный класс. Применяется в иерархиях

 

 

 

 

sealed

Бесплодный класс. Применяется в иерархиях

 

 

 

 

 

Простейшие примеры описания класса

class Demo { }

//пустой класс, доступность по умолчанию internal

public class Computer

// общедоступный класс с одним методом

{ public void ShowInfo()

 

 

{ Console.WriteLine( " RAM = 1024 " ) ; }

}

Привести примеры использования всех модификаторов [1-3].

Состав класса

Класс может содержать следующие функциональные элементы (members):

поля - характеристики класса (как правило, скрытые private);

свойства - обеспечивают “ умный” доступ к полям;

конструкторы - определяют инициализацию объектов (экземпляров класса);

методы - определяют поведение класса;

набор операций, позволяющих копировать, присваивать, сравнивать объекты

ипроизводить с ними другие действия, требующиеся по логике класса;

исключения – используются для сообщений об ошибках путем генерации исключений. Методы реализуют функционал класса. Каждый метод класса должен решать только одну задачу. Необходимо четко представлять, какие параметры метод должен получать и какие результаты формировать. Необходимо стремиться к максимальному сокращению области действия каждой переменной. Это упрощает отладку программы, поскольку ограничивает область поиска ошибки. Элементы (поля, методы), характеризующие класс в целом, следует описывать как статические.

Составить таблицу (схему) элементов классов (см рис [1]). Привести примеры.

Описание объекта (экземпляра класса)

Класс является обобщенным понятием, определяющим характеристики и поведение множества конкретных объектов, называемых экземплярами (объектами) этого класса.

Классы создаются программистом до выполнения программы. Экземпляры класса (объекты) создаются системой во время выполнения. Программист задает создание экземпляра класса с помощью операции new:

Computer comp1 = new Computer();

Computer comp2 = new Computer(“IBM”, 2048);

Для каждого объекта при его задании в памяти выделяется отдельная область для хранения его данных. Кроме того, в классе могут присутствовать статические элементы, которые существуют в единственном экземпляре.

Разобрать примеры описаний классов и экземпляров [1-3].

Данные: поля и константы

Содержащиеся в классе данные могут быть переменными или константами.

Переменные, описанные в классе, называются полями класса.

При описании полей обязательно указывают тип и имя; можно также указывать атрибуты и модификаторы, задающие доступность и другие характеристики

[модификаторы ] [ const ] тип имя [ = начальное_значение ]

Примеры: public int

a = 27; public static string str = "программа";

double y;

//по умолчанию закрытое поле данных (private)

Составить таблицу описаний модификаторов полей и констант класса [1-3].

Все поля в C# сначала автоматически инициализируются нулем соответствующего типа.

Например, полям типа int присваивается 0, double 0.0 , а ссылкам на объекты — значение null). После этого полю присваивается значение, заданное при его явной инициализации.

using System; Примеры классов class Brosok

{ public const double g = 9.81;

public int t = 12;

public double v;

public static string s = “ Скорость";

double z; } class Program {

static void Main() {

Brosok br = new Brosok();

 

Console.WriteLine( br.t );

 

Console.WriteLine(Brosok.g );

 

Console.WriteLine(Brosok.s );

}

}

//константа

//общедоступные поля

//статическое поле класса

//закрытое поле данных (private)

//создание экземпляра класса Brosok

//обращение к полю

//обращение к константе

//обращение к статическому полю

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры.

Методы

Метод — функциональный элемент класса, реализующий вычисления или другие действия. Методы определяют поведение класса и составляют его интерфейс.

Метод в программе — законченный фрагмент кода, к которому можно обратиться по имени. Он описывается один раз, а вызываться может многократно при необходимости. Один и тот же метод может обрабатывать различные данные, переданные ему в качестве аргументов.

Описание метода

[ модификаторы ] тип имя( [параметры] ) { тело метода }

Модификаторы, задающие доступность и другие характеристики:

public, private, protected, internal, protected internal; abstract, virtual, override, new, static, sealed.

Составить таблицу описаний модификаторов [1-3]. Привести примеры.

class Calc

 

 

{

public static void Privet()

 

//определение общедоступного статического метода void

 

{ Console.WriteLine("Привет"); }

 

public int Area(int a, int b)

// определение закрытого метода int

 

{ return (a*b); }

}

 

class Program

 

 

{

static void Main()

 

 

 

{ Prog.Privet();

 

//вызов статического метода, определенного в другом классе

 

Calc ar = new Calc();

 

//создание объекта ar – экземпляра класса Calc

 

int s = ar.Area(4, 6); }

}

//вызов метода объекта ar

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры.

Метод класса имеет непосредственный доступ к его полям или через set – get (свойства).

public void SetY(int x)

{ y = x; }

public int GetY()

{

return y; }

Параметры методов

Параметры определяют множество значений аргументов, которые можно передавать в метод.

Для каждого параметра должны задаваться его тип и имя.

Список аргументов при вызове как бы накладывается на список параметров, поэтому они должны попарно соответствовать друг другу.

Имя метода вместе с типами и модификаторами его параметров составляет сигнатуру метода. Методы в классе различают благодаря сигнатуре. В классе не должно быть методов с одинаковыми сигнатурами.

Метод со спецификатором static, должен обращаться только к статическим полям класса.

Статический метод вызывается через имя класса, а обычный — через имя экземпляра.

При вызове метода:

Выделяется память под параметры метода.

Каждому из параметров сопоставляется соответствующий аргумент. Проверяется соответствие типов аргументов и параметров и при необходимости выполняется их преобразование. (при невозможности выдается диагностическое сообщение).

Выполняются вычисления и/или другие действия (тело метода).

Если метод возвращает значение, оно передается в точку вызова; если метод имеет тип void, управление передается на выражение, следующее после вызова.

class SomeClass

 

{ static int Max(int a, int b)

// метод выбора максимального значения

{ return a > b ? a : b ;

}

static void Main()

 

{

 

int a=2, b=4;

 

int x=Max(a, b);

// вызов метода

Console.WriteLine(x);

// результат: 4

short d=5, e=3;

 

int y=Max(d,e);

// аргументы совместимого типа

Console.WriteLine(y);

// результат: 5

int z = Max(a+d, b*e);

// аргументы-выражения

Console.WriteLine(z);

// результат: 12

}

 

}

 

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры вызова методов с разными параметрами.

Перегрузка методов

Перегрузкой методов (overloading) называется использование методов с одним и тем же именем, но различным количеством и типами параметров.

Компилятор определяет, какой именно метод требуется вызвать, по типу фактических параметров. Это называется разрешением (resolution) перегрузки.

int max( int a, int b )

// возвращает наибольшее из двух целых

int max( int a, int b, int c )

// возвращает наибольшее из трех целых

int max ( int a, string s )

// возвращает наибольшее из параметра a и длины строки s

Console.WriteLine( max( 1, 2 ) );

// 2

Console.WriteLine( max( 1, 2, 3 ) );

// 3

Console.WriteLine( max( 1, "12345" ) );

// 5

Перегрузка методов - проявление полиморфизма

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры перегрузки методов ( см. пример 2 лаб работы 06)

Способы передачи аргументов в метод. Типы параметров

В С# четыре типа параметров:

параметры-значения -для исходных данных метода;

параметры-ссылки (ref) - для изменения аргумента;

выходные параметры (out) - для формирования аргумента;

параметры-массивы (params) - для переменного количества аргументов.

Правила применения параметров

Для параметров-значений используется передача по значению. Этот способ применяется для исходных данных метода.

При вызове метода на месте аргумента параметра-значения может быть выражение (а также его частные случаи — переменная или константа). Должно существовать неявное преобразование типа выражения к типу параметра.

Параметры-ссылки и выходные параметры передаются по адресу. Этот способ применяется для передачи побочных результатов метода.

При вызове метода на месте аргумента параметра-ссылки ref может находиться только имя инициализированной переменной точно того же типа. Перед именем параметра и аргумента указывается ключевое слово ref.

При вызове метода на месте выходного параметра out может находиться только имя переменной точно того же типа. Ее инициализация не требуется. Перед именем параметра и

аргумента указывается ключевое слово out.

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры передачи аргументов.

Передача аргументов: параметры-значения и ссылки ref:

class Class1

 

 

{ static void P( int a, ref int b )

 

 

{ a = 44; b = 33;

 

 

Console.WriteLine( "внутри метода {0} {1}", a, b );

}

static void Main()

 

 

{ int a = 2, b = 4;

 

 

Console.WriteLine( "до вызова {0} {1}", a, b );

 

P( a, ref b );

 

 

Console.WriteLine( "после вызова {0} {1}", a, b );

} }

Использование выходных параметров out:

 

class Class2

 

 

{ static void P( int x, out int y )

 

 

{ x = 44; y = 33;

 

 

Console.WriteLine( "внутри метода {0} {1}", x, y );

}

static void Main()

 

 

{ int a = 2, b;

// инициализация b не требуется

P( a, out b );

 

 

Console.WriteLine( "после вызова {0} {1}", a, b );

} }

Методы с переменным количеством аргументов, как правило, требуют обработки исключений:

class Class3

{public static double Average( params int[] a )

{ if ( a.Length == 0 ) throw new Exception( "Недостаточно аргументов");

double sum = 0;

foreach ( int elem in a ) sum += elem; return sum / a.Length; }

static void Main()

 

 

 

 

 

 

 

{ try

 

 

 

 

 

 

 

{ short z = 1, e = 13, w = 4;

Console.WriteLine( Average( z, e, w ) );

//

6

byte v = 18;

Console.WriteLine( Average( z, e, w, v) );

 

//

9

int[] b = { -11, -4, 12, 14, 32, -1, 28 };

Console.WriteLine( Average( b ) );

// 38

Console.WriteLine( Average() );

}

// недостаточно аргументов

catch( Exception e ) { Console.WriteLine( e.Message ); return; }

 

 

 

catch

{ Console.WriteLine( "ошибка" ); return; }

} }

 

 

Конструкторы

Конструктор – особый вид метода, предназначенный для инициализации объекта (конструктор экземпляра) или класса (статический конструктор).

Конструктор объекта инициализирует данные экземпляра. Конструктор класса — данные класса. Конструктор объекта вызывается при создании экземпляра класса с помощью ключевого слова new. Имя конструктора совпадает с именем класса.

Свойства конструкторов

Конструктор не возвращает значение, даже типа void.

Класс может иметь несколько конструкторов с разными параметрами для разных видов инициализации.

Если не указано ни одного конструктора или некоторые поля не были инициализированы, полям значимых типов присваивается нуль (0, 0.0), полям ссылочных типов — значение null.

Конструктор, вызываемый без параметров, называется конструктором по умолчанию.

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры создания и использования конструкторов ( см. пример 1 лаб работы 06; пример 2 лаб работы 07).

Статические конструкторы

Статический конструктор (конструктор класса) инициализирует статические поля класса.

Он не имеет параметров, его нельзя вызвать явным образом.

Система сама определяет момент, в который требуется его выполнить. Это происходит до создания первого экземпляра объекта и до вызова любого статического метода.

Статический конструктор, как любой статический метод, не имеет доступа к полям объекта.

Привести примеры статических конструкторов [1-3],

Свойства

∙ Свойства (properties) служат для организации доступа к полям класса. Как правило, свойство определяет методы доступа к закрытому полю.

Свойства обеспечивают разделение между внутренним состоянием объекта и его интерфейсом.

Синтаксис: [ модификаторы]

тип имя

 

 

{

{

get

код_доступа

}

 

 

{

set

код_доступа

}

}

При обращении к свойству автоматически вызываются указанные в нем блоки чтения (get) и установки (set). Может отсутствовать либо часть get, либо set, но не обе одновременно.

Если отсутствует set, свойство доступно только для чтения (read-only), если отсутствует get - только

для записи (write-only).

 

 

public class Letter

 

 

{

private string caption;

// закрытое поле

 

public string Caption {

// общедоступное свойство

 

{ get

{

return caption; }

// способ получения свойства

 

set

{

if (caption != value)

caption = value; }

// способ установки свойства

}

}

 

 

 

 

Проработать теоретический материал [1-3], привести примеры создания и использования свойств ( см. пример 1 лаб работы 07).

Операции класса. Перегрузка операций

В языке С# можно переопределить большинство стандартных операций для своих классов. Это позволяет применять свои объекты (экземпляры класса пользовательского типа) в составе выражений аналогично переменным стандартных типов, например:

MyObj a, b, c; ...

 

c = a + b;

// операция сложения объектов класса MyObj

Определение собственных операций класса называют перегрузкой операций.

Операции класса описываются с помощью методов специального вида (функций-операций): public static имя_класса operator операция( параметры ) {… }

Например: public static MyObj operator + ( MyObj m ) { … }

В языке C# три вида операций класса: унарные, бинарные и операции преобразования типа.

Правила описания операций класса

операция описывается как открытый статический метод класса (модификаторы public static);

параметры в операцию должны передаваться по значению (то есть не должны предваряться ключевыми словами ref или out);

сигнатуры всех операций класса должны различаться;

типы, используемые в операции, должны иметь не меньшие права доступа, чем сама операция (т.е. должны быть доступны при использовании операции).

Повторить типы данных, проработать теоретический материал [1-3]. Рассмотреть особенности переопределения унарных и бинарных операций.

Унарные операции

 

Можно переопределять: + - ! ~ ++ -- true

false

например: public static MyObj operator -- ( MyObj m )

// декремент

Особенности переопределения унарной операции:

 

Параметр функции-операции должен иметь тип этого же класса.

Операция должна возвращать: для операций +, -, ! и ~ величину любого типа; для операций ++ и -- величину типа класса, для которого она определяется.

Операции не должны изменять значение передаваемого им операнда.

Операция, возвращающая данные типа класса должна создать новый объект этого класса, выполнить с ним необходимые действия и передать его в качестве результата.

Префиксный и постфиксный инкремент/декремент не различаются

class Dog

 

 

{ public static Dog operator ++ (Dog d)

// инкремент

{ Dog tmp = new Dog (d.ves+1, d.rost+2, d.name);

 

return tmp; }

}

 

Dog amur = new Dog();

amur++;

 

Разобрать примеры переопределения унарных операций [1-3].

Бинарные операции

 

Можно переопределять: + - * / % & | ^ << >> == !=

> < >= <= ,

например: public static MyObj operator + ( MyObj m1, MyObj m2 )

// сложение

public static bool MyObj operator == ( MyObj m1, MyObj m2 )

// сравнение

Особенности переопределения бинарной операции:

 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]