Информатика в техническом университете / Информатика в техническом университете. Объектно ориентированное программирование

2. Средства ООП в Borland Pascal 7.0

(^Снежинка 1 у. .^Снежинка N ^ (Снежинка N-f 1^... (^Снежинка М j Падающие снежинки Снежинки, меняюпще размер

Рис. 2.4. Объектная декомпозиция для программы «Снежинки»

Пр имечание. Псевдообьект Основная программа имеет смысл вводить при вьшолнении объектной декомпозиции программных систем, которые будут реализовьшаться в среде MS DOS, для конкретизации источника сообщений, получаемых объектами предметной области задачи.

Для реализации двух типов объектов Снежинок построим иерархию классов (рис. 2.5). Класс Snow содержит основные поля и методы, используемые для изображения снежинок. Он является родительским классом, а классы Snowl и Snow2 - его потомками.

Объекты - снежинки получают сообщения «Создать и инициализировать» и «Изменить внешний вид». Соответственно классы снежинок должны содержать методы обработки этих сообщений. Для инициализации полей реализован метод Init. Определения закона изменения внешнего вида снежинки осуществляется в специальном методе Drag. Закон изменения размера снежинки описан в методе Drag класса Snowl, а закон перемещекмя по экрану

водноименном методе класса Snow2.

Впрограмме инициализируется массив указателей на динамические объекты - снежинки разных типов, т.е. каждый раз при вызове полиморфного метода Drag должен определяться требуемый аспект, соответствующий типу реально созданного объекта. Следовательно, метод Drag должен быть объявлен виртуальным (3-й случай - раздел 2.3). Этот метод также должен бьггь объявлен

вбазовом классе, так как иначе компилятор будет возражать против его вызова

Поля: V - вектор параметров Методы: Init - конструктор

Done - деструктор

Create - отображение снежинки Drag - изменение состояния

(абстрактный метод) Поля: Vh - скорость изменения снежинки Методы: Drag - увеличение размера

снежинки

Методы: Drag - перемещение снежинки

Рис. 2.5. Иерархия классов программы «Снежинки»

80

2.4. Динамические объекты

ПО указателю на объект базового класса. Поскольку реальное наполнение данного метода вьшолняется в других классах, в базовом класса метод Drag описьгоается абстрактным («пустым»).

Program SnowOb;

Uses graph,dos, crt;

Type

Ptr = ^Vt; {указатель на массив}

V^[5]:=Random(30)+2(y; {максимальныйрадиус (размер снежинки)}

End;

Destructor Snow.Done; {освобождение поля V}

и: =u+pi/6; untilu>2*pi;

End;

Procedure Snow.Drag; Begin End;

81

2. Средства ООП в Borland Pascal 7.0

Туре

Snow] = Object(Snow) {первый потомок}

a:=Detect; Initgraph(a,r, 'D:\BP\BGr);randomize; Setbkcolor(Black); {черный фон экрана}

к: =40; {количество снежинок на экране}

for i:=0 to к do {инициализировать и вывести объекты}

82

2.5. Создание библиотек классов

begin т: -random(2); {определить тип снежинки}

ifm^l then S[i]:=New(SdlMt(l)) else SfiJ:=New(Sd2Mt(l)); S[i]\Create;

end;

repeat { цикл изменения объектов} for i: =0 to к do

begin SfiJ^.Drag; {изменить снежинку}

ifSfiJ^. V^[6]=0 then {если флаг «объект отключен»} begin

Dispose(S[iJ,Done); {уничтожить объект} ifrandom(2)^0then SfiJ:=New(Sdl,Init(l)) else S[i]:=New(Sd2,Init(l)); {создать новый}

end;

until Keypressed;

for i: =1 to к do {уничтожить оставшиеся объекты}

Dispose(SfiJ,Done);

End.

2.5. Создание библиотек классов

При создании библиотек классов целесообразно скрыть детали реализации классов. В этом случае описание классов можно выполнить в интерфейсном разделе модуля, а тела методов определить в разделе реализации. Также можно описывать внутренние классы, которые полностью определяются в разделе реализации. В свою очередь класс, определенный в интерфейсном разделе модуля, может иметь потомков в разделе реализации модуля.

В случае, когда модуль В использует модуль А, модуль В может опре­ делять производные классы от любого класса, экспортируемого модулем А.

Созданные модули могут поставляться в виде подключаемых (.tpu) фай­ лов с распечаткой классов, их полей и методов, определенных в интерфейсном разделе модуля. Пользователи такого модуля могут, используя механизмы наследования и полиморфизма, создавать на его основе новые классы.

Библиотека может экспортировать не только классы, но и объекты этих классов. Если необходимо экспортировать объекты, содержащие виртуальные методы, то для таких переменных в разделе инициализации можно разместить вызовы конструкторов.

Спомощью стандартной директивы private можно объявить часть полей

иметодов скрытыми от пользователей модуля. Они будут доступны только внутри модуля, где объявлен класс.

Все, что объявлено после директивы private, становится недоступным извне. Использование только данной директивы накладывает ограничения на

83

2. Средства ООП в Borland Pascal 7.0

последовательность описания классов, где используются как общедоступные, так и скрытые поля и методы.

Чтобы описание класса сделать более гибким, используют директиву public. Данная директива делает поля и методы класса общедоступными вне модуля Unit.

Структура модуля с описанием класса и экспортируемых объектов вьп-лядит следующим образом:

Unit <имя модуля>;

Interface {интерфейсный раздел}

Туре

<имя класса> = object private <скрьггые поля>;

public <доступные поля>; private <скрьггые методы>; public <доступные методы>;

End;

Var <объявление экспортируемых объектов класса> Implementation {раздел реализации}

{реализащ1я методов}

Begin {раздел иншщализащш}

{вызовы конструкторов экспортируемых объектов}

End.

Рассмотрим пример, в котором описание класса размещается в модуле.

Пример 2.10. Размещение описания класса в модуле. Для демонстращш используем пример 2.7, в котором:

1) описание класса вьшесем за пределы основной программы в отдельный модуль Unit;

2) с помощью директивы private скроем динамическое поле А (вектор атрибутов окна) метод ColorWin класса WinD.

Следует иметь в виду, что только после создания модуля Objjunit.tpu скрытые поля и методы с помощью директивы private будут недоступны пользователям.

Unit ObjJUnit;

Interface {интерфейсный раздел}

Uses Crt;

Type

Vow = array [L.6] of byte;

APtr = ^Vaw; {указатель на массив}

WinPtr = ^WinD; {указатель на объект}

84

Текст основной программы, использующий модуль ObjUnit:

Program ModOb;

Uses ObjUnit; {подключение созданного модуля}

Var

V:WinPtr; {указатель на динамический объект}

А: Vow; {вектор атрибутов окна}

Begin

А[1]:=1; А[2]:=1; Af3J:=80; Af4J:=25; {координаты окна}

A[5J:=7; A[6J: -1; {цвет фона и символов} New(V,Init(A)); {размещение динамического объекта} ifV^nilthenHalt(2);

V\MakeWin; {применение доступных методов} Dispose(V,Done) {освобождение объекта и полей}

End

Попыгка обратиться непосредственно к полям класса с помощью составных имен, например для их инициализации:

УЛА^[1]:=1; УЛА^[2]:=1; УЛАф]:=60; УЛА'^[4]:=20; УЛА^[5]:=3; УЛА^[1]:=2;

85

2. Средства ООП в Borland Pascal 7.0

приведет к ошибке 44 {Field identifier expected - «ожидается имя поля или метода класса»). Обусловлено это тем, что стандартная директива private делает недоступными поля класса WinD из основной программы примера 2.7.

Аналогичная ошибка обнаружится при прямом обращении:

V^.ColorWin;

Метод ColorWin будет также недоступен из основной программы, как и поля класса Win. С другой стороны, данный метод можно использовать внутри модуля, в частности в методе МакеWin.

2.6. Композиция и наполнение

Для реализации объектов, находящихся между собой в отношении включения (см. рис. 1.15), могут использоваться механизмы наследования или композиции.

Композицией называется такое отношение между классами, когда один является частью второго.

Композиция реализуется включением в класс о б ъ е к т н ы х п о л е й и применяется в тех случаях, когда наследование по каким-либо причинам невозможно или нецелесообразно.

Borland Pascal 7.0 предоставляет возможность использования в классах объектных полей. Рассмотрим это на примере.

Пример 2.11. Использование объектных полей. Рассмотрим прог­ рамму, в которой класс Выводимая строка (OutS) объявлен как часть класса Окно (Win). Это реализовано включением в структуру класса Win объектного поля ObField.

Program Compos; Uses Crt;

Type

OutS = Object {класс Выводимая строка} S:string; {строка вывода}

Cs:byte; {цвет символов строки}

Procedure Init(Sn:string;Csn:byte); {инициализация полей} Procedure Print; {вывод строки}

End;

Procedure OutS.Init; Begin S:=Sn; Cs:=Csn End; Procedure OutS.Print; Begin Textcolor(Cs); Write(S) End; Type

Win = Object {класс Окно} X1,Y1,X2,Y2, {координатыокна} Cfibyte; {цвет фона}

86

2.6. Композиция и наполнение

Ob_Field: OutS; {статическое объектное поле}

Procedure Init(Xnl, Ynl,Xn2, Yn2,Cfii:byte; Obn: OutS);

Procedure Make Win; {изображение окна}

End;

Procedure Win.MakeWin; Begin

Window(XlJlX2J2); Textbackground(Cfi; Clrscr;

ObFieldPrint; {обращение к методу Print класса OutS как к методу поля класса Win}

End;

Var V:Win; FrOutS; {объявление экземпляров классов}

Begin

KInit{ 'Объектное поле \1); {инициализировать объекты}

V.Init(20J0,35, ЮДЕ); {¥ - параметр-объект}

V.Маке Win; {изобразить окна и вывести строку}

Readkey;

End.

Наполнение отличается от композиции тем, что вместо объектных полей используются поля, содержащие указатели на объекты.

Пример 2.12. Использование полей - указателей на объекты.

Рассмотрим программу, в которой автоматически генерируется заданное количество окружностей (объектов), перемещающихся по линейному закону

впределах определенной зоны экрана (рис. 2.6).

Впрограмме осуществляется анализ на столкновение всех окружностей друг с другом и с зоной. При столкновении окружности меняют направление движения, «оттолкнувшись» друг от друга.

Диаграмма объектов для данного примера представлена на рис.2.7. Для реализации объектов программы потребуются классы: Zona (зона) и Cir (окружность). Класс Zona будет включать поля, определяющие размер зоны на экране, поле N - для хранения количества окружностей и поле Р - массив указателей на объекты класса Cir. Он также будет включать методы инициализации Init, изображения зоны Out и перемещения окружностей Run. Удобно определить внутренний метод Control, который будет определять наличие столкновений всех созданных объектов-окружностей друг с другом и зоной (рис.2.8).

Класс Cir существенно проще. Он должен содержать поля, определяющие его местонахождение, радиус и цвет, а также метод перемещения и внутренний

87

2. Средства ООП в Borland Pascal 7.0

Рис. 2.6. Вид экрана при выполнении программы «Окружности»

метод изображения. Запрос зоны о местоположении окружности можно реализовать простым обращением к соответствующим полям объекта.

Рассмотрим работу программы, акцентируя внимание на использовании полей указателей на объекты. Вначале задаются параметры зоны и определяется количество размещаемых окружностей. Далее инициализируются объекты типа Cir и объект типа Zona. В результате полю Р объекта Z будет передан массив указателей на объекты типа Cir.

В методе Control объекта Z отслеживается ситуация возможного столкновения друг с другом всех созданных экземпляров классов. Если прогноз на столкновение каких-либо объектов для следующего шага положительный, то метод Control изменяет направление движения окружностей.

Рис. 2.7. Диаграмма обьектов программы «Окружности»

1 — местоположение и размер окружности; 2 — переместить окружность

88

2.6. Композиция и наполнение

Рис. 2.8. Диаграмма классов программы «Окружности»

Такое управление становится возмоэюным благодаря использованию указателей, переданных объекту типа Zona.

Procedure Move; {перемещение окружности}

End; Constructor Cir.Init;

Begin R: =Rn; С =Cn; Dx: =Dxn; Dy: =Dyn; X: =Xn; Y:=Yn End; Procedure Cir Out;

Begin Setcolor(C); Circle(X,Y,R) End; Procedure Cir.Move;

89