3.1. Объявление классов и объектов

Класс – это определяемый пользователем тип данных, описывающий с точки зрения объектно-ориентированного программирования некоторый объект из предметной области решаемой задачи. Объект – это экземпляр класса, переменная типа, описываемого классом. Таким образом, разница между понятиями класс и объект схожа с разницей между понятиями «тип данных» и «экземпляр типа». Объект существует в памяти, класс же является шаблоном, по которому создается объект.

Определение класса в программе можно сделать одним из трех способов с использованием ключевых слов class, struct или union:

сlass имя класса { список членов};

struct имя класса { список членов};

union имя класса { список членов};

Здесь имя класса – имя определяемого пользовательского типа данных, список членов – список свойств и методов класса, сделанных согласно синтаксису языка С++. Различия между тремя представленными объявлениями класса заключаются, во-первых, в разных правах доступа, присваиваемых компонентам класса по умолчанию, а также в способе расположения компонент класса в памяти. Для классов, объявленных с использованием ключевых слов srtuct и union, компоненты класса по умолчанию являются доступными для окружения. Для классов, объявленных через class, компоненты по умолчанию недоступны вне класса.

Рассмотрим пример объявления класса, описывающего работу с одномерным массивом целых чисел.

//Листинг 1. Определение класса – «массив целых чисел»

struct array

{ int *mas; // указатель на начало массива

int n; //количество элементов в массиве

void InitMas(int k) //функция инициализации - выделения динамической памяти

//под массив

{if (k>0)

{n=k;

mas=new int[n];

}}

void DelMas() //функция уничтожения массива

{n=0;

delete []mas;

}

void ReadMas() //функция ввода массива в клавиатуры

{ cout<<"Вывод массива";

for (int i=0;i<n;i++)

cin>>mas[i];

}

void WriteMas() //функция вывода элементов массива на экран

{ cout<<"Вывод массива";

for (int i=0;i<n;i++)

cout<<mas[i];

cout<<'\n';

}};

В определении класса описаны два компонентных члена данных: n и mas. Они хранят некоторые значения, описывающие параметры класса-массива. Также в классе определены компонентные функции или методы класса: InitMas, DelMas, ReadMas и WriteMas, назначение которых – обрабатывать данные, хранящиеся в членах данных класса. Согласно принципу инкапсуляции, методы класса являются его интерфейсной частью, посредством использования этих методов необходимо работать с массивом. Набор методов класса невелик, он позволяет лишь выделять и освобождать динамическую память под массив, а также вводить с клавиатуры и выводить на экран значения элементов массива. Расширить набор методов, например, функциями сортировки массива или поиска максимума или минимума читатель сможет самостоятельно. Теперь рассмотрим пример использования определенного выше класса.

//Листинг2. Пример использования объектов класса «массив целых чисел»из листинга 1

main()

{ array m,m1;

m.InitMas(4);

m1.InitMas(5);

m.ReadMas();

m.WriteMas();

m1.ReadMas();

m1.WriteMas();

m1.DelMas();

m.DelMas();

}

Общий синтаксис определения объекта класса не отличается от определения обычной переменной:

имя_класса имя_объекта;

В приведенном примере сначала определяются два объекта класса array с именами m и m1. При этом в памяти выделяется по 6 байт на каждый объект: 2 под n и 4 под mas (при условии использования far указателей). При создании объекта память выделяется только под компонентные данные, методы класса существуют в памяти в единственном экземпляре и все объекты используют их совместно. Далее для каждого из объектов вызываются методы класса. Обращение к методам и компонентным данным возможно через имя уже определенного объекта по следующему синтаксису:

имя_объекта.имя_члена_данных

имя_объекта.имя_метода(список_фактических_параметров)

Необходимо отметить, что метод класса нельзя вызвать независимо от объекта. Если рассмотреть, например, тело функции InitMas, то можно заметить, что эта функция изменяет значения компонентных данных n и mas. Однако нигде внутри тела метода не определяется, с компонентами какого именно объекта должна работать функция. Очевидно, что в теле класса это и невозможно определить, поскольку данный метод будет обрабатывать компонентные данные различных объектов. Привязка метода класса к конкретному объекту осуществляется в момент вызова метода. Компонентные функции при их вызове неявно получают дополнительный аргумент - указатель на переменную объектного типа, для которой вызвана функция, и в теле функции можно обращаться ко всем компонентам объекта. Так, например, для вызова m.InitMas(4) компонентная функция InitMas будет работать с компонентами объекта m, а для вызова m1.InitMas(5)- с компонентами объекта m1.

Память под объект можно выделять динамически, что иллюстрируется следующим примером:

//Листинг3. Обращение к компонентам класса при динамическом выделении памяти

//под объект

main()

{ array *ptm;

ptm=new array;

ptm->InitMas(4); //можно также (*ptm).InitMas(4)

ptm->ReadMas();

ptm->WriteMas();

prm->DelMas();

}