Краткие теоретические сведения.

Доступность компонентов класса.

В рассмотренных ранее примерах классов компоненты классов являются общедоступными. В любом месте программы, где “видно” определение класса, можно получить доступ к компонентам объекта класса. Тем самым не выполняется основной принцип абстракции данных – инкапсуляция (сокрытие) данных внутри объекта. Для изменения видимости компонент в определении класса можно использовать спецификаторы доступа: public, private, protected.

Общедоступные (public) компоненты доступны в любой части программы. Они могут использоваться любой функцией как внутри данного класса, так и вне его. Доступ извне осуществляется через имя объекта:

имя_объекта.имя_члена_класса

ссылка_на_объект.имя_члена_класса

указатель_на_объект->имя_члена_класса

 

Собственные (private) компоненты локализованы в классе и не доступны извне. Они могут использоваться функциями – членами данного класса и функциями – “друзьями” того класса, в котором они описаны.

Защищенные (protected) компоненты доступны внутри класса и в производных классах.

 

Изменить статус доступа к компонентам класса можно и с помощью использования в определении класса ключевого слова class. В этом случае все компоненты класса по умолчанию являются собственными.

Пример.

class complex

{

double re, im;              // private по умолчанию

public:

double real(){return re;}

double imag(){return im;}

void set(double x,double y){re = x; im = y;}

};

 

Конструктор.

Недостатком рассмотренных ранее классов является отсутствие автоматической инициализации создаваемых объектов. Для каждого вновь создаваемого объекта необходимо было вызвать функцию типа set (как для класса complex) либо явным образом присваивать значения данным объекта. Однако для инициализации объектов класса в его определение можно явно включить специальную компонентную функцию, называемую конструктором. Формат определения конструктора следующий:

имя_класса(список_форм_параметров){операторы_тела_конструктора}

 

Имя этой компонентной функции по правилам языка С++ должно совпадать с именем класса. Такая функция автоматически вызывается при определении или размещении в памяти с помощью оператора new каждого объекта класса.

A. Пример.

сomplex(double re1 = 0.0,double im1 = 0.0){re = re1; im = im1;}

 

Конструктор выделяет память для объекта и инициализирует данные - члены класса.

Конструктор имеет ряд особенностей:

 Для конструктора не определяется тип возвращаемого значения. Даже тип void не допустим.

Указатель на конструктор не может быть определен, и соответственно нельзя получить адрес конструктора.

Конструкторы не наследуются.

Конструкторы не могут быть описаны с ключевыми словами virtual, static, const, mutuable, valatile.

Конструктор всегда существует для любого класса, причем, если он не определен явно, он создается автоматически. По умолчанию создается конструктор без параметров и конструктор копирования. Если конструктор описан явно, то конструктор по умолчанию не создается. По умолчанию конструкторы создаются общедоступными (public).

Параметром конструктора не может быть его собственный класс, но может быть ссылка на него (T&). Без явного указания программиста конструктор всегда автоматически вызывается при определении (создании) объекта. В этом случае вызывается конструктор без параметров. Для явного вызова конструктора используются две формы:

имя_класса имя_объекта (фактические_параметры);

имя_класса (фактические_параметры);

Первая форма допускается только при не пустом списке фактических параметров. Она предусматривает вызов конструктора при определении нового объекта данного класса:

complex ss (5.9,0.15);

Вторая форма вызова приводит к созданию объекта без имени:

complex ss = complex (5.9,0.15);

Существуют два способа инициализации данных объекта с помощью конструктора. Ранее мы рассматривали первый способ, а именно, передача значений параметров в тело конструктора. Второй способ предусматривает применение списка инициализаторов данного класса. Этот список помещается между списком параметров и телом конструктора. Каждый иници-ализатор списка относится к конкретному компоненту и имеет вид:

имя_данного (выражение)

Примеры.

class CLASS_A

{

int i; float e; char c;

public:

CLASS_A(int ii,float ee,char cc): i(8),e(i * ee + ii),с(сс){}

...

};

Класс “символьная строка”.

#include <string.h>

#include <iostream.h>

class string

{

char *ch; // указатель на текстовую строку

int len; // длина текстовой строки

public:

// конструкторы

// создает объект – пустая строка

string(int N = 80): len(0){ch = new char[N+1]; ch[0] = ‘\0’;}

// создает объект по заданной строке

string(const char *arch){len = strlen(arch);

  ch = new char[len+1];

  strcpy(ch,arch);}

// компоненты-функции

// возвращает ссылку на длину строки

int& len_str(void){return len;}

// возвращает указатель на строку

char *str(void){return ch;}

...};

 

Здесь у класса string два конструктора – перегружаемые функции.

По умолчанию создается также конструктор копирования вида T::T(const T&), где Т – имя класса. Конструктор копирования вызывается всякий раз, когда выполняется копирование объектов, принадлежащих классу. В частности он вызывается:

 

а) когда объект передается функции по значению;

б) при построении временного объекта как возвращаемого значения функции;

в) при использовании объекта для инициализации другого объекта.

Если класс не содержит явным образом определенного конструктора копирования, то при возникновении одной из этих трех ситуаций производится побитовое копирование объекта. Побитовое копирование не во всех случаях является адекватным. Именно для таких случаев и необходимо определить собственный конструктор копирования. Например, в классе string:

string(const string& st)

{len=strlen(st.len);

ch=new char[len+1];

strcpy(ch,st.ch); }

 

Можно создавать массив объектов, однако при этом соответствующий класс должен иметь конструктор по умолчанию (без параметров).

Массив объектов может инициализироваться либо автоматически конструктором по умолчанию, либо явным присваиванием значений каждому элементу массива.

class demo{

int x;

public:

demo(){x=0;}

demo(int i){x=i;}

};

void main(){

class demo a[20]; //вызов конструктора без параметров(по умолчанию)

class demo b[2]={demo(10),demo(100)};//явное присваивание

 

Деструктор.

Динамическое выделение памяти для объекта создает необходимость освобождения этой памяти при уничтожении объекта. Например, если объект формируется как локальный внутри блока, то целесообразно, чтобы при выходе из блока, когда уже объект перестает существовать, выделенная для него память была возвращена. Желательно, чтобы освобождение памяти происходило автоматически. Такую возможность обеспечивает специальный компонент класса – деструктор класса. Его формат:

~имя_класса(){операторы_тела_деструктора}

 

 

Имя деструктора совпадает с именем его класса, но предваряется символом “~” (тильда).

Деструктор не имеет параметров и возвращаемого значения. Вызов

деструктора выполняется не явно (автоматически), как только объект класса уничтожается.

Например, при выходе за область определения или при вызове оператора delete для указателя на объект.

string *p=new string “строка”);

delete p;

Если в классе деструктор не определен явно, то компилятор генерирует деструктор по умолчанию, который просто освобождает память, занятую данными объекта. В тех случаях, когда требуется выполнить освобождение и других объектов памяти, например область, на которую указывает ch в объекте string, необходимо определить деструктор явно: ~string(){delete []ch;}

Так же, как и для конструктора, не может быть определен указатель на деструктор.

 

Указатели на компоненты-функции.

Можно определить указатель на компоненты-функции.

тип_возвр_значения(имя_класса::*имя_указателя_на_функцию) (специф_параметров_функции);

Пример.

double(complex::*ptcom)(); // Определение указателя

ptcom = &complex:: real; // Настройка указателя

// Теперь для объекта А можно вызвать его функцию

complex A(5.2,2.7);

cout<<(A.*ptcom)();

 

Можно определить также тип указателя на функцию

typedef double&(complex::*PF)();

а затем определить и сам указатель

PF ptcom=&complex::real;

 

Порядок выполнения работы.

1. Определить пользовательский класс в соответствии с вариантом задания (смотри приложение).

2. Определить в классе следующие конструкторы: без параметров, с параметрами, копирования.

 

 

3. Определить в классе деструктор.

4. Определить в классе компоненты-функции для просмотра и установки полей данных.

5. Определить указатель на компоненту-функцию.

6. Определить указатель на экземпляр класса.

7. Написать демонстрационную программу, в которой создаются и разрушаются объекты пользовательского класса и каждый вызов конструктора и деструктора сопровождается выдачей соответствующего сообщения (какой объект какой конструктор или деструктор вызвал).

8. Показать в программе использование указателя на объект и указателя на компоненту-функцию.

 

Методические указания.

1. Приме р определения класса.

const int LNAME=25;

class STUDENT{

char name[LNAME];             // имя

int age;                                    // возраст

float grade;                              // рейтинг

public:

STUDENT();                          // конструктор без параметров

STUDENT(char*,int,float);    // конструктор с параметрами

STUDENT(const STUDENT&); // конструктор копирования

~STUDENT();

char * GetName();

int GetAge() const;

float GetGrade() const;

void SetName(char*);

void SetAge(int);

void SetGrade(float);

void Set(char*,int,float);

void Show(); };

Более профессионально определение поля name типа указатель: char* name. Однако в этом случае реализация компонентов-функций усложняется.

2. Пример реализации конструктора с выдачей сообщения.

STUDENT::STUDENT(char*NAME,int AGE,float GRADE)

{

strcpy(name,NAME); age=AGE; grade=GRADE;

cout<< \nКонструктор с параметрами вызван для объекта <<this<<endl;

}

 

3. Следует предусмотреть в программе все возможные способы вызова конструктора копирования. Напоминаем, что конструктор копирования вызывается:

а) при использовании объекта для инициализации другого объекта

Пример.

STUDENT a(“Иванов”,19,50), b=a;

б) когда объект передается функции по значению

Пример.

void View(STUDENT a){a.Show;}

в) при построении временного объекта как возвращаемого значения функции

Пример.

STUDENT NoName(STUDENT & student)

{STUDENT temp(student);

temp.SetName(“NoName”);

return temp;}

 

STUDENT c=NoName(a);

 

4. В программе необходимо предусмотреть размещение объектов как в статической, так и в динамической памяти, а также создание массивов объектов.

Примеры.

а) массив студентов размещается в статической памяти

STUDENT gruppa[3];

gruppa[0].Set(“Иванов”,19,50);

и т.д.

или

STUDENT gruppa[3]={STUDENT(“Иванов”,19,50),

STUDENT(“Петрова”,18,25.5),

STUDENT(“Сидоров”,18,45.5)};

б) массив студентов размещается в динамической памяти

STUDENT *p;

p=new STUDENT [3];

p-> Set(“Иванов”,19,50);

      и т.д.

 

5. Пример использования указателя на компонентную функцию

void (STUDENT::*pf)();

pf=&STUDENT::Show;

(p[1].*pf)();

 

6. Программа использует три файла:

 заголовочный h-файл с определением класса,

 cpp-файл с реализацией класса,

 сpp-файл демонстрационной программы.

 

Для предотвращения многократного включения файла-заголовка следует использовать директивы препроцессора

#ifndef STUDENTH

#define STUDENTH

// модуль STUDENT.H

...

#endif

 

 

Содержание отчета.

1. Титульный лист: название дисциплины; номер и наименование работы; фамилия, имя, отчество студента; дата выполнения.

2. Постановка задачи. Следует дать конкретную постановку, т.е. указать, какой класс должен быть реализован, какие должны быть в нем конструкторы, компоненты-функции и т.д.

3. Определение пользовательского класса с комментариями.

4. Реализация конструкторов и деструктора.

5. Фрагмент программы, показывающий использование указателя на объект и указателя на функцию с объяснением.

6. Листинг основной программы, в котором должно быть указано, в каком месте и какой конструктор или деструктор вызываются.

Варианты заданий.

1)Типография. Оформление заказов на печать книжной продукции. Подготовка производства. Оформление электронного образа книги. Печать и сборка тома. Персонал, специалисты, места работы и зарплата.

2)Проектирование нефтяного оборудования. Хранение сведений о проектах и проектировщиках. Формирование проектных документов. Персонал, специалисты, места работы и зарплата.

 3)Добыча нефти. Хранение карт бурения скважин. Сведения о скважинах и оборудовании. Данные о добыче и качестве нефти. Специалисты, места работы и зарплата.

 4)Хранение нефти. Характеристики и состояние нефтяных танков. Сведения о поступлении и марке топлива. Сведения об отгрузке топлива. Данные о поставщиках, потребителях и расчетах за топливо. Специалисты, места работы и зарплата.

 5)Бензозаправочная станция. Список поставщиков, расчеты с поставщиками. Получение и продажа топлива с каждой колонки. Персонал, график работы и расчеты с персоналом.

6)Проектирование зданий. Хранение сведений о проектах и проектировщиках. Формирование проектных документов. Персонал, специалисты, места работы и зарплата.

 7)Строительство домов. Хранение сведений о деталях дома и о строительной технике. Поступление деталей, состояние строительства. Персонал, график работы и расчеты с персоналом.

8)Продажа квартир. Списки квартир, сведения о продавцах, покупателях и риэлтерах. Сложные структуры продаж. Договоры, оформление и хранение. Персонал, график работы и расчеты с персоналом.

9)Высшее учебное заведение. Сопровождение процесса обучения студентов. Списки студентов, сведения об оплате за обучение и стипендиях. Сессия, сведения об успеваемости. Предметы, преподаватели, расписание.

10)Школа. Сопровождение процесса обучения. Административная структура школы. Списки классов, сведения об учениках и родителях. Расписание уроков. Сведения об успеваемости. Предметы, преподаватели, расписание. Учителя, график работы.

11)Строительство больниц. Хранение сведений о деталях дома и о строительной технике. Сведения о палатах, специальном оборудовании. Поступление деталей, состояние строительства. Персонал, график работы и расчеты с персоналом.

 12)Больница. Отделения и палаты, врачи, специальности врачей. Графики дежурства и графики приема. Списки больных. Истории болезней.

 13)Амбулатория. Кабинеты, врачи – специалисты. Запись больных на прием, амбулаторные карты. Лечение. Персонал, график работы.

 14)Лаборатория больницы. Врачи, анализы, направления на анализы. Больные, результаты анализов.

15)Аптека. Списки лекарств. Поставщики и производители лекарств. Рецепты, заказы на изготовление, цены на лекарства и контроль продажи лекарств. Персонал, график работы и расчеты с персоналом.

 16)Производство лекарств. Списки видов сырья и оборудования. Производители и поставщики сырья и оборудования. Заказы на поставки лекарств. Оборудование и сырье для производства лекарств. Контроль расхода сырья и учет производства лекарств.

 17)Аптечный склад. Хранение лекарств. Списки видов лекарств и оборудования для хранения лекарств. Производители и поставщики лекарств. Оптовые покупатели лекарств. Заказы на поставки лекарств. Персонал, график работы.

18)Проектирование автомобилей. Списки: Номер проекта, марка автомобиля, тип кузова, тип шасси и т.д. Проектировщики, специальности проектировщиков по типу частей автомобиля. Списки чертежей, изготовители деталей, графики изготовления. Испытания и результаты испытаний по номеру проекта проектируемого автомобиля.

19)Производство автомобилей. Списки поставщиков запчастей и оборудования для сборки и изготовления автомобиля. Заказы на поставку автомобилей и соответствующие заказы на получение комплектующих. Конвейер и рабочие конвейера по специальностям. График работы, отработанные часы и расчеты с персоналом.

20)Стоянка автомобилей. Списки мест на стоянке и постоянных клиентов. Заказы на постановку автомобилей. Списки владельцев, поставивших машины на стоянку и расчеты с клиентами. График работы, отработанные часы и расчеты с персоналом.

21)Продажа автомобилей. Списки поставщиков и цены на автомобили. Заказы на покупку автомобилей и поставки от производителя. Графики поступления автомобилей от поставщиков и графики продаж. Торговля запасными частями. Списки запчастей и производителей, состояние склада, движение запчастей со склада покупателям и поступление от производителей.

22)Обучение езде на автомобиле. Сопровождение процесса обучения. Административная структура школы. Списки групп, сведения об учениках и местах работы. Расписание теоретических и практических занятий. Сведения об успеваемости. Предметы, преподаватели, расписание. Инструкторы, график работы. Расписание экзаменов и сведения о сдаче экзаменов.

24)Ателье. Административная структура учреждения. Одежда, фасоны и структурные составляющие одежды. Фасоны. Ткани и аксессуары. Списки заказов и графики выполнения заказов. График работы, результаты работы и расчеты с персоналом.

25)Продажа компьютеров. Списки поставщиков и цены на компьютеры. Заказы на покупку компьютеров, структура заказанного компьютера и поставки с центральных складов. Графики поступления комплектующих от поставщиков и графики продаж. Торговля комплектующими. Списки комплектующих и производителей, состояние склада, движение комплектующих со склада покупателям и поступление от производителей.

26)Продажа хозяйственных товаров. Административная структура учреждения. Списки поставщиков и цены на товары. Списки ходовых и обязательных товаров. Графики поступления товаров от поставщиков и графики продаж. Торговля, состояние склада, движение товара со склада в отделы и поступление от производителей.

27)Универмаг. Административная структура учреждения. Списки поставщиков и цены на товары. Списки ходовых и обязательных товаров. Графики поступления товаров от поставщиков и графики продаж. Торговля. состояние склада, движение товара со склада в отделы и поступление от производителей.

28)Универсам Административная структура учреждения. Списки поставщиков и цены на товары. Списки ходовых и обязательных товаров. Графики поступления товаров от поставщиков и графики продаж. Торговля, состояние склада, движение товара со склада в отделы и поступление от производителей.

29)Телефонная станция. Административная структура учреждения. Перечень и цены услуг. Типы договоров с абонентами. Списки абонентов с атрибутами: номер телефона, наличие блокиратора, Ф.И.О., адрес, договор, счет и его состояние. Расчеты с абонентами за различные виды услуг, квитанции, формирование квитанций, учет оплаты.

30)Спорт, Олимпийские игры. Виды спорта, рекорды. Страна, команда, фамилии титулы и специальности спортсменов. Расписание соревнований – город, дата, время, вид спорта, фамилии спортсменов и сопровождающих лиц. Результаты соревнований. Журналисты и допуск на стадион.

31)Географический атлас. Континенты, регионы, страны, города, реки и проч. Население – численность, языки. Фауна, флора, полезные ископаемые, промышленность и сельское хозяйство.

 

Список литературы

Основная

1. 1. 1. А.М. Ноткин ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ С++ Пермский государственный технический университет Кафедра автоматизированных систем управления 2001г.

2. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. Второе издание. - М.: Бином, 1998.

3. 2. Паппас К., Мюррей У. Visual C++6: Руководство разработчика. Киев: BHV, 2000.

4. 3. Подбельский В.В. Язык С++ - М.: Финансы и статистика, 1996.

5. 4.Страуструп Б. Язык программирования С++. Третье издание, М.: Бином, 1999.

Дополнительная

 

6. Аммераль Л. STL для программистов на С++. - М., ДМК, 1999.

7. Грегори К. Использование Visual C++6. - М., Вильямс, 1999.

8. Киммел П. Borland C++5. - СПб.: BHV, 1997.

9. Крейг Арнуш. Borland C++: освой самостоятельно - М.: Бином, 1997.

10. Лейнекер Р. Энциклопедия Visual C++6. - Спб, Питер, 1999.

11. Луис Д. С и С++. Справочник. - М: Бином, 1997.

12. Пол Айра. Объектно-ориентированное программирование на С++. Второе издание. - М.: Бином, 1999.

13. Секунов Н.Ю. Самоучитель Visual C++6. - Спб, BHV, 1999.

14. Скляров В.А. Язык С++ и ООП. - Минск: Вышэйшая школа, 1997.

15. Фейсон Т. Объектно-ориентированное программирование на С++ 4.5. - Киев: Диалектика, 1996.

16. Шилдт Г. Самоучитель С++. Второе издание. - СПб.: BHV, 1998.

17. Шилдт Г. Теория и практика С++. - СПб.: BHV, 1996.

18. Элджер Дж. С++: библиотека программиста - СПб: Питер, 1999.