ЭЛЕМЕНТЫ КЛАССОВ

Лекция 8 ЭЛЕМЕНТЫ КЛАССОВ

8.1 Конструкторы

Основное назначение конструктора – создать объект и элементам данных этого объекта присвоить некоторые начальные значения. Иногда этот процесс называют инициализацией объекта.

Создание объекта является основной задачей конструктора.

Присваивание элементам данных объекта некоторых значений может осуществляться различными способами.

В зависимости от способа определения значений элементов данных объекта различают:

– конструкторы с умолчанием;

– конструкторы с заданием параметров;

– множественные конструкторы.

Конструктор с умолчанием вызывается в программе, без каких либо параметров. Например,

treyg t1 = new treyg();

Это означает, что элементам данных объекта t1 присваиваются некоторые фиксированные значения – обычно нулевые.

Реализация такого конструктора может включать операторы присваивания полям данным класс некоторых фиксированных значений.

Например, в наш класс можно добавить конструктор с умолчанием, который присваивает (по умолчанию) сторонам треугольника фиксированные значения 3, 4 и 5. В этом можно убедиться, если добавить метод печати периметра объекта:

public treyg()

{

a = 3; b = 4; c = 5;

}

public void printO()

{

p = a + b + c;

ss = "Периметр треугольника = " + p.ToString();

}

Рисунок 8.1 – Использование в программе конструктора с фиксированными начальными значениями

Конструкторы с заданием параметров позволяют определять начальные значения элементов данных объекта во время создания объекта.
Объявление таких конструкторов в классе выглядит следующим образом:

public treyg(int sa, int sb, int sc)

{

a = sa; b = sb; c = sc;

}

Многие программисты включают в реализацию конструктора проверку на допустимые значения элементов данных объектов, создавая так называемые «умные» конструкторы. Например, в реализацию конструктора класса треугольник, можно включить следующие проверки элементов данных:

– все стороны треугольника данных должны быть больше 0;

– сумма любых двух сторон треугольника должна быть больше третьей стороны.

Если условия не выполняются необходимо выдать сообщение и присвоить элементам данных объекта некоторые фиксированные значения или повторить ввод.

Объявление такого «умного» конструктора ни чем не отличается от объявления обычного конструктора, а реализация включает все необходимые проверки в функции ввода данных класса, например:

public treyg(int sa, int sb, int sc)

{

vvod(sa,sb,sc);

}

Изменим код программы нашего обработчика события следующим образом – умышленно введем в конструкторе неправильные значения сторон треугольника:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

int A, B, C;

treyg t = new treyg(3,5,9);

t.printO();

A = Convert.ToInt32(textBox1.Text);

B = Convert.ToInt32(textBox2.Text);

C = Convert.ToInt32(textBox3.Text);

t.vvod(A,B,C);

textBox4.Text = t.ss;

}

Работа программы на рисунке 1.6

Рисунок 8.2 – Работа программы с заведомо неправильными значениями в конструкторе

Множественные конструкторы используют перегрузку функций при обработке аргументов разного типа.

Такие конструкторы используются, когда значения данных могут задаваться в различных формах, например, целым или вещественным числами или строкой.

Обычно такие конструкторы применяются для обработки дат.

Используя перегрузку функций можно в описание класса включать несколько конструкторов, «понимающих» данные различного типа.

Например, текущую дату можно задавать по умолчанию или вводить разными способами. Возможны, например, следующие три варианта значений ввода даты:

целыми числами (месяц, день и год – 23 12 07);

некоторым текстом (23 декабря 2007 года);

набором с использованием дополнительных символов (20.10.07 или 17/09/2007).

class date

{
. . .

date() { . . . }
date(int mm, int dd, int gg) { . . . }

date (string tekct) { . . . }

. . .

};

При инициализации объекта возможен любой из предложенных вариантов.

8.2 Деструкторы

В языке С# классы могут содержать специальные методы деструкторы. В функциональном плане они должны осуществлять действия, обратные тем, что реализуют конструкторы. Однако особенностью деструкторов языка С# является то, что они не занимаются освобождением памяти, выделяемой конструктором соответствующим объектом (за этим следит сборщик мусора), а освобождают ресурсы, выделенные объекту, например, закрывают связанные с ним файлы, связь с сервером базы данных, связь с другим компьютером и т.д.

Также как у конструктора имя деструктора совпадает с именем класса, но перед именем деструктора устанавливается символ «~» – тильда. Например, если бы наш класс treyg содержал деструктор, то его запись выглядела бы следующим образом:

public ~treyg()

{ тело_деструктора }

Деструктор нельзя вызвать непосредственно в программе — он автоматически вызывается сборщиком мусора при удалении объекта из кучи. Освобождение ресурсов, выделяемых объекту, на практике осуществляется автоматически после того, как надобность в них отпадает, поэтому деструкторы конструктивно присутствуют в структуре класса, но, как правило, не создаются – либо используются по умолчанию.

8.3 Свойства

Один из принципов объектно-ориентированного программирования является инкапсуляция. Формально инкапсуляция это объединение полей и методов класса с целью защиты данных от непосредственного доступа из программы. Поля объекта используется через его интерфейс – совокупность правил доступа или свойства. Скрытие полей объекта – их инкапсуляция (от слова «капсула») осуществляется через свойства.

Свойства представляют собой специальные методы, которые на самом деле состоят из двух методов – get() и set() и некоторого поля объекта. Метод get() возвращает текущее значение соответствующего поля объекта, а метод set() помещает в поле объекта новое значение. Эти методы вызываются автоматически всякий раз, когда программа хочет получить значение «свойства» или изменить его. С точки зрения синтаксиса свойства ничем не отличаются от полей: они могут стоять в левой части оператора присваивания либо являться членом выражения в его правой части. Например, закрытому полю int a можно записать следующее свойство целого типа Aa.

public class treyg

{

private int a, b, c, p;

public int Aa

{

get { return a;}

set { a = value;}

}

public string ss;

. . .

В программе, после создания объекта t полю a можно присвоить новое значение через свойство Aa следующим образом:

int A, B, C;

treyg t = new treyg();

A = Convert.ToInt32(textBox1.Text);

B = Convert.ToInt32(textBox2.Text);

C = Convert.ToInt32(textBox3.Text);

t.Aa = A;

или переменной программы А присвоить значение поля а объекта t следующим образом:

A = t.Aa;

где t.Aa – это свойство класса treyg.

В приведенном примере свойством t.Аа мы фактически закрытое поле а класса treyg превратили в открытое поле – это можно сделать проще объявив в классе вместо спецификатора private спецификатор public.

Естественно свойства предназначены для реализации более сложной логики доступом к закрытому полю класса. В нашем примере в свойство установки нового значения полю класса мы можем включить проверку значения на условие > 0 и на реализацию только одной попытки записи, например:

set { if (a == 0 && value > 0) a = value;}

Любой из методов доступа свойства (но не оба сразу) может отсутствовать. В этом случае мы получаем свойства, предназначенные только для чтения или только для записи.

8.4 Параметр по ссылке this

Специальное поле указатель (this), который формируется автоматически при создании объекта и содержит адрес созданного объекта.

Фактически связь полей объекта с методами класса происходит через параметр this. Каждый метод класса может непосредственно обращаться к параметру this для работы с элементами текущего объекта. Поскольку значение this всегда соответствует текущему объекту (объекту, с которым в текущий момент работает программа), то методы класса будут работать с элементами текущего объекта.

Использование параметра this применяется во многих конструкторах для инициализации полей объектов. Многие авторы при описании конструкторов классов в качестве имен формальных параметров используют имена полей классов и для того чтобы различать поля классов и имена формальных параметров перед именами полей классов указывается параметр this. Например, наш конструктор treyg в этом случае необходимо было бы записать следующим образом:

public treyg(int a, int b, int c)

{

this.a = a; this.b = b; this.c = c;

}

Избежать конфликта имен можно более простым способом – просто выбрав другие имена для формальных параметров (что мы и сделали в программе).

Параметр this нельзя использовать при обращении к статическим элементам класса, так как они принадлежат не конкретному объекту, а классу в целом.

В языке С# применяется еще один параметр по ссылке base, который используется для работы с базовым (родительским) объектом. Если Вы внимательно посмотрите исходный код файла Form1.Designer.cs, а именно метод void Dispose(bool disposing), то в последних строках кода этого метода обычно находится запись base.Dispose(disposing);, которая позволяет при удалении объекта из памяти удалять и родительский (базовый) объект.

8.5 События класса

Важной составной частью ООП является реализованный в классах механизм событий. С помощью этого механизма один объект (источник события) может сообщить другому объекту (получателю события) об изменении своего состояния.

Обычно механизм события используется в многопоточных процессах при синхронизации – упорядочения очередности работы этих потоков. Однако этот же механизм можно использовать в Windows-приложениях, в которых такие элементы, как кнопки, флажки, переключатели и т. п., выдают информацию о взаимодействии с ними пользователя. Например, все объекты-кнопки (класса Button) при щелчке мышью возбуждают событие OnClick. Но для одной кнопки это событие приведет, например, к вводу набранных значений, для другой выполнит некоторое преобразование значений (например, их сортировку), а для третьей откроет окно другой формы.

Каждый элемент управления, размещаемый на форме, имеет определенный набор событий, «пустые» обработчики которых можно получить с помощью окна свойств этого элемента. Однако разработчики программ могут разработать свои специальные обработчики событий. Для реализации механизма события – извещение клиентов некоторого класса о факте наступления события класс-источник события должен:

объявить событие как член класса (наряду с полями, методами, свойствами) — для объявления используется зарезервированное слово event;

передать клиентам класса (получателям события) в нужный момент информацию о наступившем событии, сопроводив ее необходимыми параметрами;

получить от клиента (клиентов) ответ и, проанализировав его, выполнить связанное с событием действие.

Две последних операции (обмен информацией с клиентами) обычно реализуются с помощью делегатов, которые мы будем рассматривать в следующих лекциях.

8.6 Перегрузка операций класса

В некоторых классах используются фрагменты кода (блоки), в заголовках которых используется имя класса (но не конструктор) после которого, но до круглых скобок формальных параметров, используется служебное слово operator. С помощью этого слова обозначается механизм перегрузки операций, который позволяет использовать в обычных математических выражениях переменный типа класс. Например, если для класса «студент» перегружена операция сложения (operator+) и в программе созданы два объекта типа «студент» – ct1 и ct2, то можно записать выражение ct1 + ct2.

Что означает сложение двух объектов? Может быть, мы объединяем их имена или суммируем возраст?

Для этих целей и используется перегрузка операций, которая четко прописывает, что должно суммироваться при суммировании двух объектов, например, необходимо суммировать их оценки.

Служебное слово operator указывает, что осуществляется перегрузка операции, а операция « + », что перегружается операция сложения.

Определение собственных операций класса с помощью указания operator называют перегрузкой операций. Перегрузка обычно применяется для классов, описывающих математические или физические понятия, то есть таких классов, для которых семантика операций делает программу более понятной.

Перегрузка операции класса описываются с помощью методов специального вида (функций-операций).

Формат записи перегрузки операции имеет следующий вид:

спецификаторы имя класса operator имя операции (формальные параметры) {тело }

В качестве спецификаторов обычно одновременно используются ключевые слова public и static. Кроме того, операцию можно объявить как внешнюю (extern).

Тело операции определяет действия, которые выполняются при использовании операции в выражении. Тело представляет собой блок, аналогичный телу других методов класса.

Например:

public static int operator+ (Stydent S1, Stydent S2)

{

return S1.Ocenka + S2.Ocenka;

}

Если мы определили перегружаемую операцию для « + », то это не означает, что мы определили перегрузку операции «++» или «+=». Это другие операции и их необходимо определять самостоятельно.

Если мы вводим перегружаемую операцию для некоторого класса, то ее действия должны быть ограничены только данными этого класса.

Необходимо отметить, что перегрузка операций не создает новые операции, а только адаптирует существующие к данным типа класс.

При описании перегрузки операций необходимо соблюдать следующие правила:

– операция должна быть описана как открытый статический метод класса (спецификаторы public static);

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

– форматы записей всех операций класса должны различаться.

Перегрузка операций обычно используется с целью обеспечения более естественного синтаксиса выражений для типов, определяемых пользователем.

Пример использования перегрузки операции для подсчета суммы оценок первых двух студентов:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApplication1

{

public partial class Form1 : Form

{

public class Stydent

{

int Ocenka;

string Name;

public string ss;

public int Aa

{

get { return Ocenka;}

set {if (value>=2 && value <=5) Ocenka = value; else ss="Вводите правильно значение оценки \r\n";}

}

public void Vvod(string name)

{

Name = name;

}

public static int operator+ (Stydent S1, Stydent S2)

{

return S1.Ocenka + S2.Ocenka;

}

}

public Stydent[] styd = new Stydent[5];

public static int n=0;

public Form1()

{

InitializeComponent();

textBox1.Text = "";

n = 0;

}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

int Oc;

string fio,In;

Stydent st = new Stydent();

fio = textBox2.Text;

st.Vvod(fio);

In = textBox3.Text;

Oc = Convert.ToInt32(In);

st.Aa = Oc;

styd[n] = st;

textBox1.AppendText("Имя студента " + fio + " Его оценка = " + styd[n].Aa.ToString() +"\r\n");

if (st.Aa != 0) n++;

if (n == 2) textBox1.AppendText("Сумма оценок двух студентов = " + (styd[0] + styd[1]).ToString() + "\r\n");

}

}

}

Рисунок 8.3 – Пример перегрузки операции сложения

8.7 Вопросы для самопроверки

8.7.1 Для чего предназначен конструктор с умолчанием?

8.7.2 Для чего предназначен конструктор с заданием параметров?

8.7.3 Как называется процесс определения нескольких методов с одинаковыми именами?

8.7.4 Как называются несколько конструкторов одного класса?

8.7.5 Когда вызывается деструктор класса tka?

8.7.6 Как обычно называется метод, если тип его возвращаемого значения объявлен void?

8.7.7 Как должен заканчиваться в языке С# метод если его тип не void?

8.7.8 Какие формальные параметры метода С# называются параметры-ссылки?

8.7.9 Как называется объединение в одной структуре полей и методов их обработки?

8.7.10 Какой механизм используется в классах для доступа к «закрытым» полям класса?

ЭЛЕМЕНТЫ КЛАССОВ