Лекции по программированию. Основные понятия классификация программного обеспечения
 Скачать 1.57 Mb.
|
Раздел завершения finalization является необязательным и может присутствовать только вместе с разделом инициализации initialization. В разделе завершения располагается список операторов, которые будут выполняться при завершении модуля, что обычно происходит при окончании работы приложения. Разделы finalization модулей приложения выполняются в порядке, противоположном выполнению разделов initialization этих модулей. класса. Инкапсуляция позволяет защитить по интерфейсу доступ к полям и методам. Доступ разрешается лишь к открытым методам и полям. Полная совокупность методов и тонкости их реализаций являются скрытыми.type TMyClass = class IntField: Integer; function MyFunc(a: Integer): Integer; procedure MyProc; end; Путем использования принципа инкапсуляции появляется возможность осуществлять обмен готовыми к работе программными заготовками. Например, библиотека классов Delphi - это, фактически, набор кирпичиков для построения прикладных программ. Наследование. Число абстракций в сложных программных системах намного превышает наши возможности их осознания. Инкапсуляция частично помогает устранить это препятствие, убирая из поля зрения внутреннее содержание абстракций. Однако значительное упрощение понимания сложных задач достигается за счет усложнения иерархии. Под иерархией здесь понимается упорядочение абстракций, расположение их по уровням. Усложнение иерархии от уровня к уровню достигается за счет наследования. Принцип наследования оперирует с понятиями «предок - потомок» и предусматривает расширение набора свойств наследника за счет принятия всех свойств предка. Любой класс может быть порожден от другого класса. Для этого при его объявлении указывается имя класса-родителя: TChildCIass = class (TParentClass ) Порожденный класс автоматически наследует поля, методы и свойства своего родителя и может добавлять их новыми. Таким образом, принцип наследования обеспечивает поэтапное создание сложных классов и разработку собственных библиотек классов. Все классы в ObjectPascalпорождены от единственного родителя - класса TObject. Этот класс не имеет полей и свойств, но включает в себя методы самого общего назначения, обеспечивающие весь жизненный цикл любых объектов - от их создания до уничтожения. Поэтому программист не может создать класс, который не был бы дочерним классом TObject. Следующие два объявления идентичны. TaClass = class(TObject) <==> TaClass = class Принцип наследования приводит к созданию ветвящегося дерева классов. Каждый потомок дополняет возможности своего родителя новыми и передает их своим потомкам. Например, класс TPersistentобогащает возможности своего родителя TObjectтем, что он умеет сохранять данные в файле и получать их из него, в результате это умеют делать и все его потомки. Класс TComponent, в свою очередь, умеет взаимодействовать со средой разработчика и передает это умение своим потомкам. TControlне только способен работать с файлами и средой разработчика, но он еще умеет создавать и обслуживать видимые на экране изображения, а его потомок TWinControlможет создавать Windows-окна и т. д. В ObjectPascalвозможно только так называемое одиночное наследование, но в реальном мире у потомка два родителя, поэтому в ряде языков (например, в C++) предусмотрен механизм множественного наследования. Множественное наследование более логично с точки зрения моделирования реального мира, однако, оно усложняет реализацию языков программирования. Полиморфизм. Одним из базовых понятий технологии объектно-ориентированного программирования является полиморфизм. Этот термин имеет греческое происхождение и приблизительно означает «много форм» (poly — много, morphos — форма). Полиморфизм - это средство для придания различных значений одному и тому же событию в зависимости от типа обрабатываемых данных. Этот принцип определяет различные формы реализации одноименного действия. Целью полиморфизма является использование одного имени для задания общих для класса действий, причем каждый объект или класс иерархии имеет возможность по-своему реализовать это действие своим собственным, подходящим для него, кодом. Таким образом, полиморфизм является свойством классов решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ObjectPascalповеденческие свойства класса определяются набором входящих в него методов. Этот принцип используется, когда требуется расширить свойства класса не путем добавления новых методов, а путем достраивания одного из методов или набора методов. Изменяя алгоритм того или иного метода в потомках класса, программист может придавать этим потомкам отсутствующие у родителя специфические свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т. е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие различную алгоритмическую основу и придающие объектам разные свойства. В этом сущность полиморфизма объектов. Кроме этого, в ObjectPascalполиморфизм достигается не только механизмом наследования и перекрытия методов родителя, но и их виртуализацией, позволяющей родительским методам обращаться к методам своих потомков. 4.4. ПОЛЯ Класс представляет собой единство трех сущностей -полей, методов и свойств. Объединение этих сущностей в единое целое достигается за счет применения инкапсуляции. Полями называются инкапсулированные в классе данные. По аналогии с описанием переменных, описание поля указывает идентификатор, именующий поле и тип данного этого поля. Поля могут быть любого типа, в том числе классами, например: type TMyClass = class aIntField: Integer; aStrField: String; aObjField: TObject; end; Каждый объект получает уникальный набор полей, но общий для всех объектов данного класса набор методов и свойств. Фундаментальный принцип инкапсуляции требует обращаться к полям только с помощью методов и свойств класса. Однако в ObjectPascalразрешается обращаться к полям и напрямую. Для этого используются составные имена полей, содержащие имя объекта в качестве префикса. type TMyClass = class aIntField: Integer; aStrField: String; end; var aObject: TMyClass; begin aObject.aIntField : = 0; aObject.aStrField : = 'Строка символов'; end; Класс-потомок получает все поля своих предков и может дополнять их своими, но он не может переопределять их или удалять. Таким образом, чем ниже в дереве иерархии располагается класс, тем больше данных получают в свое распоряжение его объекты. 4.5. МЕТОДЫ Методы представляют собой процедуры и функции, принадлежащие заданному объекту. Поэтому методы определяют поведение объекта. Для класса можно самостоятельно создать произвольное количество любых методов, необходимых для решения конкретных задач. Создание метода осуществляется в два этапа. Сначала следует описать метод в объявлении типа, а затем создать текст его реализации. Вот пример описания и определения метода: type TMyClass = class Work: Boolean; procedure DoWork; end; procedure TMyClass.DoWork; begin Work := True; end; При определении тела метода необходимо использовать его полное имя с указанием класса. Вторая важная деталь - к любому полю объекта его метод может обратиться непосредственно. Доступ к методам класса, как и к его полям, возможен с помощью составных имен. var aObject: TMyClass; begin aObject.DoWork; end; Статические методы. Как уже говорилось, методы класса могут перекрываться в потомках. Например: type TParentClass = class procedure DoWork; end; TChildClass = class(TparentClass) procedure DoWork; end; Потомки обоих классов могут выполнять сходную по названию процедуру DoWork, но, в общем случае, будут это делать по-разному. Такое замещение методов называется статическим, так как реализуется компилятором. Статический метод DoWork работает подобно обычной процедуре или функции. Этот тип методов принимается по умолчанию. Адрес такого метода известен уже на стадии компиляции, и компилятор в тексте программы оформляет все вызовы данного метода как статические. Такие методы работают быстрее других, однако не могут быть перегружены для поддержки полиморфизма объектов. Динамические и виртуальные методы. В ObjectPascalгораздо чаще используется динамическое замещение методов на этапе прогона программы. Для реализации этого, метод, замещаемый в родительском классе, должен объявляться как динамический (с директивой dynamic) или виртуальный (virtual). тив такое объявление, компилятор создаст две таблицы - DMT(DynamicMethodTable) и VMT (VirtualMethodTable) и поместит в них адреса точек входа соответственно динамических и виртуальных методов. При каждом обращении к замещаемому методу компилятор вставляет код, позволяющий извлечь адрес точки входа в подпрограмму из той или иной таблицы. В классе потомке замещающий метод объявляется с директивой override, которая вызывает замещение строки описания исходного метода в VMTстрокой описания нового метода. Получив такое указание, компилятор создаст код, который на этапе прогона программы поместит в родительскую таблицу точку входа метода класса-потомка, что позволит родителю выполнить нужное действие с помощью нового метода. Например, родительский класс с помощью методов Show и Hide соответственно показывает что-то на экране или прячет изображение. Для создания изображения он использует метод Draw с логическим параметром: type TVisualObject = class(TWinControl) procedure Hide; procedure Show; procedure Draw(IsShow: Boolean); virtual; end; TVisualChildObject = class(TVisualObject) procedure Draw(IsShow: Boolean); override; end; Реализация методов Show и Hide выглядит следующим образом: procedure TVisualObject.Show; begin Draw(True); end; procedure TVisualObject.Hide begin Draw(False); end; Методы Draw у родителя и потомка имеют разную реализацию и создают разные изображения. В результате родительские методы Show и Hide будут прятать или показывать те или иные изображения в зависимости от конкретной реализации метода Draw у любого из своих потомков. Таким образом, динамическое связывание в полной мере реализует полиморфизм классов. Разница между динамическими и виртуальными методами состоит в том, что таблица динамических методов DMTсодержит адреса только тех методов, которые объявлены как dynamicв данном классе, в то время как таблица VMTсодержит адреса виртуальных методов не только данного класса, но и всех его родителей. Большая по размеру таблица VMTобеспечивает более быстрый поиск, в то время как при обращении к динамическому методу программа сначала просматривает таблицу DMT у объекта, затем - у его родительского класса и так далее, пока не будет найдена нужная точка входа. Конструкторы и деструкторы. В ObjectPascalобъекты создаются с помощью вызова одного из конструкторов этого объекта. Конструктор отвечает за создание объекта, а также за выделение памяти и необходимую инициализацию полей. Он распределяет объект в динамической памяти и помещает адрес этой памяти в переменную Self, которая автоматически объявляется в классе. Конструктор не только создает объект, но и приводит его в состояние, необходимое для его дальнейшего использования. У класса TObjectконструктор называется Create(), так же он называются в подавляющем большинстве его потомков. Каждый объект содержит, по крайней мере, один такой конструктор, который может иметь различное число параметров разного типа — в зависимости от типа объекта. Функцией деструктора является удаление объекта из памяти. По своей форме конструкторы и деструкторы являются процедурами, но объявляются с помощью зарезервированных слов Constructor и Destructor: type TMyClass = class IntField: Integer; Constructor Create(Value: Integer); Destructor Destroy; end; В отличие от C++, в ObjectPascalконструкторы автоматически не вызываются. Каждый объект создается с помощью вызова его конструктора. Обращение к конструктору должно предварять любое обращение к полям и некоторым методам объекта. Синтаксис вызова конструктора следующий: |