Добавление метода в класс Building

Как пояснялось выше, методы класса, как правило, манипулируют данными класса и предоставляют доступ к ним. С учетом этого напомним, что в приведенных выше примерах в методе Main() вычислялась площадь на одного человека путем деления общей площади здания на количество жильцов. И хотя такой способ формально счи­тается правильным, на самом деле он оказывается далеко не самым лучшим для орга­низации подобного вычисления. Площадь на одного человека лучше всего вычислять в самом классе Building, просто потому, что так легче понять сам характер вычисле­ния. Ведь площадь на одного человека зависит от значений в полях Area и Occupants, инкапсулированных в классе Building. Следовательно, данное вычисление может быть вполне произведено в самом классе Building. Кроме того, вводя вычисление площади на одного человека в класс Building, мы тем самым избавляем все програм­мы, пользующиеся классом Building, от необходимости выполнять это вычисление самостоятельно. Благодаря этому исключается ненужное дублирование кода. И нако­нец, добавление в класс Building метода, вычисляющего площадь на одного человека, способствует улучшению его объектно-ориентированной структуры, поскольку вели­чины, непосредственно связанные со зданием, инкапсулируются в классе Building.

Для того чтобы добавить метод в класс Building, достаточно указать его в обла­сти объявлений в данном классе. В качестве примера ниже приведен переработанный вариант класса Building, содержащий метод AreaPerPerson(), который выводит площадь, рассчитанную на одного человека в конкретном здании.

Листинг 6.3

// Добавить метод в класс Building.

 

using System;

 

class Building

{

public int Floors; // количество этажей

public int Area; // общая площадь здания

public int Occupants; // количество жильцов

 

// Вывести площадь на одного человека.

public void AreaPerPerson()

{

Console.WriteLine(" " + Area / Occupants +

" приходится на одного человека");

}

}

 

// Использовать метод AreaPerPerson().

class BuildingDemo

{

static void Main()

{

Building house = new Building();

Building office = new Building();

 

 

// Присвоить значения полям в объекте house.

house.Occupants = 4;

house.Area = 2500;

house.Floors = 2;

 

// Присвоить значения полям в объекте office.

office.Occupants = 25;

office.Area = 4200;

office.Floors = 3;

 

 

Console.WriteLine("Дом имеет:\n " +

house.Floors + " этажа\n " +

house.Occupants + " жильца\n " +

house.Area +

" кв. футов общей площади, из них");

house.AreaPerPerson();

 

Console.WriteLine();

 

Console.WriteLine("Учреждение имеет:\n " +

office.Floors + " этажа\n " +

office.Occupants + " работников\n " +

office.Area +

" кв. футов общей площади, из них");

 

office.AreaPerPerson();

}

}

Эта программа дает такой же результат, как и прежде.

Дом имеет:

2 этажа

4 жильца

2500 кв. футов общей площади, из них

625 приходится на одного человека

Учреждение имеет:

3 этажа 25 работников

4200 кв. футов общей площади, из них

168 приходится на одного человека

Рассмотрим основные элементы этой программы, начиная с метода AreaPerPerson (). Первая его строка выглядит следующим образом.

public void AreaPerPerson () {

В этой строке объявляется метод, именуемый AreaPerPerson и не имеющий параме­тров. Для него указывается тип public, а это означает, что его можно вызывать из любой другой части программы. Метод AreaPerPerson() возвращает пустое значение типа void, т.е. он практически ничего не возвращает вызывающей части программы. Анали­зируемая строка завершается фигурной скобкой, открывающей тело данного метода. Тело метода AreaPerPerson() состоит всего лишь из одного оператора.

Console.WriteLine(" " + Area / Occupants +

" приходится на одного человека");

Этот оператор осуществляет вывод величины площади на одного человека, ко­торая получается путем деления общей площади здания (переменной Area) на ко­личество жильцов (переменную Occupants). А поскольку у каждого объекта типа Building имеется своя копия переменных Area и Occupants, то при вызове метода AreaPerPerson() в вычислении используются копии этих переменных, принадлежа­щие вызывающему объекту.

Метод AreаРеrРеrson() завершается закрывающейся фигурной скобкой. Когда встречается эта скобка, управление передается обратно вызывающей части программы.

Далее проанализируем внимательно следующую строку кода из метода Main().

house.AreaPerPerson();

В этой строке вызывается метод AreaPerPerson() для объекта house. Это озна­чает, что метод AreaPerPerson() вызывается относительно объекта, на который ссылается переменная house, и для этой цели служит оператор-точка. Когда метод AreaPerPerson() вызывается, ему передается управление программой. А по его за­вершении управление передается обратно вызывающей части программы, выполне­ние которой возобновляется со строки кода, следующей после вызова данного метода.

В данном случае в результате вызова house.AreaPerPerson() выводится пло­щадь на одного человека в здании, определенном в объекте house. Аналогично, в ре­зультате вызова office.AreaPerPerson() выводится площадь на одного человека в здании, определенном в объекте office. Таким образом, при каждом вызове метода AreaPerPerson() выводится площадь на одного человека для указанного объекта.

В методе AreaPerPerson() особого внимания заслуживает следующее обстоятель­ство: обращение к переменным экземпляра Area и Occupants осуществляется непо­средственно, т.е. без помощи оператора-точки. Если в методе используется переменная экземпляра, определенная в его классе, то делается это непосредственно, без указания явной ссылки на объект и без помощи оператора-точки. Понять это нетрудно, если хо­рошенько подумать. Ведь метод всегда вызывается относительно некоторого объекта его класса. Как только вызов произойдет, объект становится известным. Поэтому объект не нужно указывать в методе еще раз. В данном случае это означает, что переменные эк­земпляра Area и Occupants в методе AreaPerPerson() неявно ссылаются на копии этих же переменных в том объекте, который вызывает метод AreaPerPerson().

Попутно следует заметить, что значение переменной Occupants в методе AreaPerPerson() не должно быть равно нулю (это касается всех примеров, приведенных в данной главе). Если бы значение переменной Occupants оказалось равным нулю, то произошла бы ошибка из-за деления на нуль. Далее, где рассматриваются исключительные ситуации, будет показано, каким образом в C# отслеживаются и обрабатываются ошибки, которые могут возникнуть во время выполнения программы.

Возврат из метода

В целом, возврат из метода может произойти при двух условиях. Во-первых, когда встречается фигурная скобка, закрывающая тело метода, как показывает пример метода AreaPerPerson() из приведенной выше программы. И во-вторых, когда выполняется оператор return. Имеются две формы оператора return: одна - для методов типа void, т.е. тех методов, которые не возвращают значения, а другая - для методов, возвра­щающих конкретные значения. Первая форма рассматривается в этом разделе, а в сле­дующем разделе будет пояснено, каким образом значения возвращаются из методов.

Для немедленного завершения метода типа void достаточно воспользоваться следующей формой оператора return,

return;

Когда выполняется этот оператор, управление возвращается вызывающей части программы, а оставшийся в методе код пропускается. В качестве примера рассмотрим следующий метод.

public void MyMeth()

{

int i;

 

for(i=0; i<10; i++)

{

if(i == 5) return; // прервать на шаге 5

Console.WriteLine();

}

}

В данном примере выполняется лишь 5 полноценных шагов цикла for, поскольку при значении 5 переменной i происходит возврат из метода.

В методе допускается наличие нескольких операторов return, особенно если име­ются два или более вариантов возврата из него. Например:

public void MyMeth()

{

//...

if(done) return;

//...

if (error) return;

}

В данном примере возврат из метода происходит в двух случаях: если метод за­вершает свою работу или происходит ошибка. Но пользоваться таким приемом про­граммирования следует очень аккуратно. Ведь из-за слишком большого числа точек возврата из метода может нарушиться структура кода.

Итак, напомним еще раз: возврат из метода типа void может произойти при двух условиях: по достижении закрывающей фигурной скобки или при выполнении опе­ратора return.

Возврат значения

Методы с возвратом типа void нередко применяются в программировании, тем не менее, большинство методов возвращает конкретное значение. В действительности способность возвращать значение является одним из самых полезных свойств метода. Возврат значения уже демонстрировался в главе 3 на примере метода Math.Sqrt(), использовавшегося для получения квадратного корня.

Возвращаемые значения используются в программировании с самыми разными целями. В одних случаях, как в примере метода Math.Sqrt(), возвращаемое значение содержит результат некоторого вычисления, в других - оно может просто указывать на успешное или неудачное завершение метода, а в третьих - содержать код состоя­ния. Но независимо от преследуемой цели использование возвращаемых значений является неотъемлемой частью программирования на С#.

Для возврата значения из метода в вызывающую часть программы служит следую­щая форма оператора return:

return значение;

где значение - это конкретное возвращаемое значение.

Используя возвращаемое значение, можно усовершенствовать рассматривавшийся ранее метод AreaPerPerson(). Вместо того чтобы выводить величину площади на одного человека, лучше возвратить ее из этого метода. Среди прочих преимуществ такого подхода следует особо отметить возможность использовать возвращаемое зна­чение для выполнения других вычислений. Приведенный ниже пример представляет собой улучшенный вариант рассматривавшейся ранее программы с усовершенство­ванным методом AreaPerPerson(), возвращающим величину площади на одного человека вместо того, чтобы выводить ее.

Листинг 6.4

// Возвратить значение из метода AreaPerPerson().

 

using System;

 

class Building {

public int Floors; // количество этажей

public int Area; // общая площадь здания

public int Occupants; // количество жильцрв

 

// Возвратить величину площади на одного человека.

public int AreaPerPerson() {

return Area / Occupants;

}

}

 

// использовать значение, возвращаемое методом AreaPerPerson().

class BuildingDemo {

static void Main() {

Building house = new Building();

Building office = new Building();

int areaPP; // area per person

 

// Присвоить значения полям в объекте house.

house.Occupants = 4;

house.Area = 2500;

house.Floors = 2;

 

// Присвоить значения полям в объекте office.

office.Occupants = 25;

office.Area = 4200;

office.Floors = 3;

 

// Получить площадь на одного человека в жилом доме.

areaPP = house.AreaPerPerson();

 

Console.WriteLine("house has:\n " +

house.Floors + " этажа\n " +

house.Occupants + " жильца\n " +

house.Area +

" кв. Футов общей площади, из них\n " +

areaPP + " area per person");

 

 

Console.WriteLine();

 

// Получить площадь на одного человека в учреждении.

areaPP = office.AreaPerPerson();

 

Console.WriteLine("office has:\n " +

office.Floors + " этажа\n " +

office.Occupants + " работников\n " +

house.Area +

" кв. Футов общей площади, из них\n " +

areaPP + " area per person");

}

}

Эта программа дает такой же результат, как и прежде.

В данной программе обратите внимание на следующее: когда метод AreaPerPerson() вызывается, он указывается в правой части оператора присваива­ния. А в левой части этого оператора указывается переменная, которой передается значение, возвращаемое методом AreaPerPerson(). Следовательно, после выполне­ния оператора

areaPP = house.AreaPerPerson();

в переменной areaPP сохраняется величина площади на одного человека в жилом доме (объект house).

Обратите также внимание на то, что теперь метод AreaPerPerson() имеет возвра­щаемый тип int. Это означает, что он будет возвращать целое значение вызывающей части программы. Тип, возвращаемый методом, имеет очень большое значение, по­скольку тип данных, возвращаемых методом, должен быть совместим с возвращаемым типом, указанным в методе. Так, если метод должен возвращать данные типа double, то в нем следует непременно указать возвращаемый тип double.

Несмотря на то что приведенная выше программа верна, она, тем не менее, написа­на не совсем эффективно. В частности, в ней можно вполне обойтись без переменной areaPP, указав вызов метода AreaPerPerson() непосредственно в операторе, содер­жащем вызов метода WriteLine(), как показано ниже.

Console.WriteLine("house has:\n " +

house.Floors + " этажа\n " +

house.Occupants + " жильца\n " +

house.Area +

" кв. Футов общей площади, из них\n " +

areaPP + " area per person");

В данном случае при выполнении оператора, содержащего вызов метода WriteLine(), автоматически вызывается метод house.AreaPerPerson(), а воз­вращаемое им значение передается методу WriteLine(). Кроме того, вызов метода AreaPerPerson() можно использовать всякий раз, когда требуется получить величи­ну площади на одного человека для конкретного объекта типа Building. Например, в приведенном ниже операторе сравниваются величины площади на одного человека для двух зданий.

if(b1.AreaPerPerson() > b2.AreaPerPerson())

Console.WriteLine("В здании b1 больше места для каждого человека");

Использование параметров

При вызове метода ему можно передать одно или несколько значений. Значение, передаваемое методу, называется аргументом. А переменная, получающая аргумент, называется формальным параметром, или просто параметром. Параметры объявляют­ся в скобках после имени метода. Синтаксис объявления параметров такой же, как и у переменных. А областью действия параметров является тело метода. За исключе­нием особых случаев передачи аргументов методу, параметры действуют так же, как и любые другие переменные.

Ниже приведен пример программы, в котором демонстрируется применение па­раметра. В классе ChkNum используется метод IsPrime(), который возвращает зна­чение true, если ему передается значение, являющееся простым числом. В против­ном случае он возвращает значение false. Следовательно, возвращаемым для метода IsPrime() является тип bool.

Листинг 6.5

// Простой пример применения параметра.

 

using System;

 

class ChkNum

{

// Возвратить значение true, если значение

// параметра x – простое число.

public bool IsPrime(int x)

{

if(x <= 1) return false;

 

for(int i=2; i <= x/i; i++)

if((x %i) == 0) return false;

 

return true;

}

}

 

class ParmDemo

{

static void Main()

{

ChkNum ob = new ChkNum();

 

for(int i=2; i < 10; i++)

if(ob.IsPrime(i)) Console.WriteLine(i + " простое число.");

else Console.WriteLine(i + " непростое число.");

}

}

Вот какой результат дает выполнение этой программы.

2 простое число.

3 простое число.

4 непростое число.

5 простое число.

6 непростое число.

7 простое число.

8 непростое число.

9 непростое число.

В данной программе метод IsPrime() вызывается восемь раз, и каждый раз ему передается другое значение. Проанализируем этот процесс более подробно. Прежде всего обратите внимание на то, как вызывается метод IsPrime(). Его аргумент указы­вается в скобках. Когда метод IsPrime() вызывается в первый раз, ему передается зна­чение 2. Следовательно, когда метод IsPrime() начинает выполняться, его параметр х принимает значение 2. При втором вызове этого метода его параметр х принимает значение 3, при третьем вызове - значение 4 и т.д. Таким образом, значение, пере­даваемое методу IsPrime() в качестве аргумента при его вызове, представляет собой значение, которое принимает его параметр х.

У метода может быть не только один, но и несколько параметров. Каждый его па­раметр объявляется, отделяясь от другого запятой. В качестве примера ниже приве­ден класс ChkNum, который расширен дополнительным методом LeastComFactor(), возвращающим наименьший общий делитель двух его аргументов. Иными слова­ми, этот метод возвращает наименьшее число, на которое оба его аргумента делятся нацело.

Листинг 6.6

// Добавить метод, принимающий два аргумента.

 

using System;

 

class ChkNum

{

// Возвратить значение true, если значение

// параметра x – простое число.

public bool IsPrime(int x)

{

if(x <= 1) return false;

 

for(int i=2; i <= x/i; i++)

if((x %i) == 0) return false;

 

return true;

}

 

// Возвратить наименьший общий делитель.

public int LeastComFactor(int a, int b) {

int max;

 

if(IsPrime(a) || IsPrime(b)) return 1;

 

max = a < b? a: b;

 

for(int i=2; i <= max/2; i++)

if(((a%i) == 0) && ((b%i) == 0)) return i;

 

return 1;

}

}

 

class ParmDemo

{

static void Main() {

ChkNum ob = new ChkNum();

int a, b;

 

for(int i=2; i < 10; i++)

if(ob.IsPrime(i)) Console.WriteLine(i + " простое число.");

else Console.WriteLine(i + " непростое число.");

 

a = 7;

b = 8;

Console.WriteLine("Наименьший общий делитель " +

a + " and " + b + " is " +

ob.LeastComFactor(a, b));

 

a = 100;

b = 8;

Console.WriteLine("Наименьший общий делитель " +

a + " and " + b + " is " +

ob.LeastComFactor(a, b));

 

a = 100;

b = 75;

Console.WriteLine("Наименьший общий делитель " +

a + " and " + b + " is " +

ob.LeastComFactor(a, b));

 

}

}

Обратите внимание на следующее: когда вызывается метод LeastComFactor(), его аргументы также разделяются запятыми. Ниже приведен результат выполнения данной программы.

2 простое число.

3 простое число.

4 непростое число.

5 простое число.

6 непростое число.

7 простое число.

8 непростое число.

9 непростое число.

Наименьший общий делитель чисел 7 и 8 равен 1

Наименьший общий делитель чисел 100 и 8 равен 2

Наименьший общий делитель чисел 100 и 75 равен 5

Если в методе используется несколько параметров, то для каждого из них указы­вается свой тип, отличающийся от других. Например, приведенный ниже код является вполне допустимым.

int MyMeth(int a, double b, float с)

{

//...