методические указания для выполнения лабораторных работ / Структура программ Lazarus

Структура программ Lazarus

Любая программа в Lazarus состоит из файла проекта (файл с расширением dpr) и одного или нескольких модулей (файлы с расширениями pas). Каж­дый из таких файлов описывает программную единицу Lazarus.

Структура проекта

Файл проекта представляет собой программу, написанную на языке Lazarus и предназначенную для обработки компилятором. Эта программа автоматически создается Lazarus и содержит лишь несколько строк. Чтобы увидеть их, запус­тите Lazarus и выберите команду Проект ► Просмотр исходника главного меню. Lazarus покажет окно кода с вкладкой Projectl, содержащее такой текст:

program Project1;

{$mode objfpc}{$H+}

uses

{$IFDEF UNIX}{$IFDEF UseCThreads}

cthreads,

{$ENDIF}{$ENDIF}

Interfaces, // this includes the LCL widgetset

Forms

{ add your units here }, Unit1;

begin

Application.Initialize;

Application.CreateForm(TForm1, Form1);

Application.Run;

end.

В окне кода полужирным шрифтом выделяются так называемые зарезервированные слова, синим шрифтом комментарии, а красным шрифтом директивы компилятора. Как видим, текст программы начинается зарезервированным словом program и заканчивается словом end с точкой за ним. Сочетание слова end со следующей за ним точ­кой называется терминатором программной единицы: как только в тексте программы встретится такой терминатор, компилятор прекращает анализ программы и игнорирует оставшуюся часть текста.

Зарезервированные слова играют важную роль в Lazarus, придавая программе в целом свойство текста, написанного на почти естественном английском языке. Каждое зарезервированное слово (а их в Lazarus несколько десятков) несет в себе условное сообщение для компилятора, который анализирует текст программы так же, как читаем его и мы: слева направо и сверху вниз.

Комментарии, наоборот, ничего не значат для компилятора, и он их игнори­рует. Комментарии важны для программиста, который с их помощью поясня­ет те или иные места программы. В Lazarus комментари­ем считается любая последовательность символов, заключенная в фигурные скобки, в скобки со звездочками (*...*), а символы // указывают компилятору, что комментарий располагается за ними и продолжается до конца текущей строки.

Директива компилятора - компонент программы, управляющий последующей компиляцией программы. Директивы начинаются символом $, ко­торый стоит сразу за открывающей фигурной скобкой.

Например:

{$H-} Определяет, что строка будет обработан как ShortString

{$H+}  Определяет, что строка будет обработан как AnsiString

  

Слово program со следующим за ним именем программы и точкой с запятой образуют заголовок программы. За заголовком следует раздел описаний, в котором программист (или Lazarus) описывает используемые в программе идентификаторы. Идентификаторы обозначают элементы программы, такие как типы, переменные, процедуры, функции. Здесь же с помощью предложения, которое начина­ется зарезервированным словом uses (использовать), программист сообща­ет компилятору о тех фрагментах программы (модулях), которые необходи­мо рассматривать как неотъемлемые составные части программы и которые располагаются в других файлах (например, Forms и Unit1).

Собственно тело программы начинается со слова begin (начать) и ограничи­вается терминатором end с точкой. Тело состоит из нескольких операторов языка Lazarus. В каждом операторе реализуется некоторое действие — измене­ние значения переменной, анализ результата вычисления, обращение к под­программе и т. п. В теле нашей программы — три исполняемых оператора:

Application.Initialize;

Application.CreateForm(TForm1, Form1);

Application.Run;

Каждый из них реализует обращение к одному из методов объекта Application. Объектом называется специальным образом оформленный фрагмент программы, заключающий в себе данные и подпрограммы для их обработки. Данные называются полями объекта, а подпрограммы — его методами. Объект в целом предназначен для решения какой-либо конкретной задачи и воспринимается в программе как неделимое целое (иными словами, нельзя из объекта "выдернуть" отдельное поле или метод). Объекты играют чрезвы­чайно важную роль в современных языках программирования. Они приду­маны для того, чтобы увеличить производительность труда программиста и одновременно повысить качество разрабатываемых им программ. Два глав­ных свойства объекта — функциональность и неделимость — делают его са­мостоятельной или даже самодостаточной частью программы и позволяют легко переносить объект из одной программы в другую. Разработчики Lazarus придумали для нас с вами сотни объектов, которые можно рассматривать как кирпичики, из которых программист строит многоэтажное здание про­граммы. Такой принцип построения программ называется объектно-ориен­тированным программированием (ООП).

В объекте Application собраны данные и подпрограммы, необходимые для нормального функционирования Windows-программы в целом. Lazarus авто­матически создает объект-программу Application для каждого нового про­екта. Строка

Application.Initialize;

означает обращение к методу initialize объекта Application. Прочитав эту строку, компилятор создаст код, который заставит процессор перейти к вы­полнению некоторого фрагмента программы, написанного для нас разработ­чиками Lazarus. После выполнения этого фрагмента (программисты говорят: после выхода из подпрограммы) управление процессором перейдет к следую­щей строке программы, в которой вызывается метод CreateForm и т. д.

Метод Application.Initialize вызывается "на всякий случай": в реальной программе он обычно ничего не делает. Его назначение — выполнить подпро­грамму, имя которой размещается в системной переменной InitProc.

Метод CreateForm объекта Application создает и показывает на экране ок­но главной формы, а метод Run реализует бесконечный цикл получения и обработки поступающих от Windows сообщений о действиях пользователя. Когда пользователь щелкнет на кнопке Close, Windows передаст программе специальное сообщение, которое, в конечном счете, заставит программу прекратить работу и освободить назначенные ей системные ресурсы (память и процессор).

Следует сказать, что файл проекта полностью формируется самой Lazarus и в большинстве случаев не предназначен для редактирования. Именно по этой причине файл проекта имеет особое расширение и обычно не показывается в окне кода. При разработке сложных проектов этот файл можно использо­вать для выполнения некоторых специфических действий перед началом работы программы.

Структура модуля

Модули — это программные единицы, предназначенные для размещения отдельных частей программ. С помощью содержащегося в них программ­ного кода реализуется вся поведенческая сторона программы.

Любой модуль имеет следующую структуру:

• заголовок;

• секция интерфейсных объявлений;

• секция реализаций;

• терминатор.

Заголовок открывается зарезервированным словом unit, за которым следует имя модуля и точка с запятой. Секция интерфейсных объявлений открыва­ется зарезервированным словом interface, а секция реализаций — словом implementation (выполнение). Терминатором модуля, как и терминатором программы, является слово end с точкой. Следующий фрагмент программы является синтаксически правильным вариантом модуля:

unit Unitl;

interface // Секция интерфейсных объявлений

{ Здесь находятся описания процедур и функций модуля, которые могут использоваться другими модулями }

implementation // Секция реализаций

{ Здесь находятся описания (текст) процедур и функций модуля }

initialization // Код, выполняемый при запуске программы end.

В секции интерфейсных объявлений описываются программные элементы (типы, классы, процедуры и функции), которые могут использоваться другими модулями, а в секции реализаций раскрывается механизм работы этих элементов. Раздел инициализации initialization является не обязательным. Он необходим для выполнения кода при запуске программы.

Ниже приведен текст модуля простого примера.

unit Unit1;

interface // Открытый интерфейс модуля

{Список подключаемых модулей}

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics,

Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls;

{Объявление класса формы}

type

TForm1 = class(TForm)

Label1: TLabel;

Button1: TButton;

procedure Button1Click (Sender: TObject);

private // Закрытый раздел класса

{ Private declarations }

{Сюда могут помещаться объявления переменных, функций и

процедур, включаемых в класс формы, но не доступных для

других модулей}

public // Открытый раздел класса

{ Public declarations }

{Сюда могут помещаться объявления переменных, функций и

процедур, включаемых в класс формы и доступных для

других модулей}

end;

var

Form1: TForm1;

{Сюда могут помещаться объявления типов, констант,

переменных, функций и процедур, к которым будет доступ

из других модулей, но которые не включаются в класс

формы}

implementation // Реализация модуля

{$R *.DFM}

{Сюда могут помещаться предложения uses, объявления типов,

констант, переменных, к которым не будет доступа из

других модулей. Тут же должны быть реализации всех

объявленных в разделе interface функций и процедур,

а также могут быть реализации любых дополнительных, не

объявленных ранее функций и процедур.}

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

Label1.Caption := 'Это мое приложение!';

end;

end.

Lazarus является объектно-ориентированным языком программирования. В основе объектной модели Паскаля лежат понятия класса и объекта. Класс — это сложная структура, включающая, помимо описания данных, описание процедур и функций, которые могут быть выполнены над представителем класса — объектом.

В разделе interface после предложения uses, содержащего список подключаемых библиотечных модулей, можно увидеть объявление класса формы, подготовленное Lazarus. Имя класса формы — TForm1. В класс включены те объекты, которые размещены на форме — метка Label1 и кнопка Button1. Кроме того в класс включено объявление обработчика щелчка на кнопке — процедура Button1Click.

Стандартный класс TForm реализует все нужное дли создания и функциони­рования пустого Windows-окна. Класс TForm1 порожден от этого клас­са, о чем свидетельствует строка

TForm1 = class(TForm)

в которой за зарезервированным словом class в скобках указывается имя родительского класса. Термин "порожден" означает, что класс TForm1 унаследовал все возможности родительского класса TForm и добавил к ним собственные в виде дополнительных компонентов. Перечень вставленных нами компонен­тов и составляет значительную часть описания класса.

В классе предусмотрено также два раздела: private — закрытый раздел класса, и public — открытый раздел класса. То, что вы или Lazarus объявите в разделе public, будет доступно для других классов и модулей. То, что объявлено в разделе private, доступно только в пределах данного модуля.

После завершения объявления класса формы вы можете видеть строки

var

Form1: TForm1

Это объявляется переменная Form1 класса TForm1, т.е. объявляется форма как объект класса TForm1.

Программный доступ к свойствам и методам объектов

Рассмотрим теперь, как получить из программы доступ к свойствам и методам объектов. Если вас интересует какое-то свойство объекта, то ссылка на него осуществляется в следующем формате:

<имя объекта>.<имя свойства>

После имени объекта пишется без пробела символ точки, а затем так же без пробела пишется имя свойства. Например, ссылка на свойство Caption метки Label1 осуществляется записью Label1.Caption (см. в тексте примера предыдущего раздела процедуру TForm1.Button1Click).

Иногда свойство объекта является в свою очередь объектом. Тогда в обращении к этому свойству указывается через точки вся цепочка предшествующих объектов. Например, метки имеют свойство Font — шрифт, которое в свою очередь является объектом. У этого объекта имеется множество свойств, в частности, свойство Color — цвет шрифта. Чтобы сослаться на цвет шрифта метки Label1, надо написать Label1.Font.Color. Это означает: свойство Color объекта Font, принадлежащего объекту Label1. Например, оператор

Label1.Font.Color:=clRed;

сделает надпись метки Label1 красной.

Аналогичная нотация с точкой используется и для доступа к методам объекта. Например, для метки, как и для большинства других объектов, определен метод Free, который уничтожает метку и освобождает занимаемую ею память. Если вы в какой-то момент решили уничтожить метку Label1 в своем приложении, то вы можете написать оператор

Label1.Free;

Теперь посмотрим, чем различаются константы, переменные, функции и процедуры, включенные и не включенные в описание класса.

Если в приложении создается только один объект данного класса (в нашем примере — только один объект формы класса TForm1), то различие в основном чисто внешнее. Для процедур, объявленных в классе, в их описании в разделе implementation к имени процедуры должна добавляться ссылка на класс. В нашем примере имя процедуры Button1Click в описании этой процедуры в разделе implementation заменяется на TForm1.Button1Click. Для процедур, объявленных вне класса, такой замены не требуется.

Обращение к переменным и процедурам, описанным внутри и вне класса, из процедур, описанных вне класса, различается. К переменным и процедурам, описанным вне класса, обращение происходит просто по их именам, а к переменным и процедурам, описанным в классе, через имя объекта класса. Например, если вы вне класса хотите описать какую-то процедуру, изменяющую надпись метки Label1, вы должны обратиться к ее свойству Caption следующим образом: Form1.Label1.Caption. Только через ссылку на объект Form1 внешние по отношению к классу процедуры могут получить доступ ко всему, объявленному в классе.

Все эти ссылки на объект не требуются в процедурах, объявленных в классе. Поэтому в процедуре TForm1.Button1Click ссылка на объект Label1 не содержит дополнительной ссылки на объект формы.

В объектно-ориентированных языках есть 3 основных понятии: инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляцией называется объединение в классе данных и подпрограмм для их обработки. Инкапсуляция позволяет создавать класс, как нечто целостное, имеющее определённую функциональность.

Наследование – это когда любой класс может быть порождён другим классом. Порождённый класс автоматически наследует все поля, методы, свойства и события.

Полиморфизм позволяет использовать одинаковые имена для методов, входящих в различные классы.