Презентация C. Введение в классы и объекты онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда: Технологии программирования Процедурное программирование (с 1957 г., Фортран, Алгол-60 и др); Структурное программирование (начало 70-х, Паскаль, Си и др); Модульное программирование (с 1975 г., Модула, Turbo Pascal, Turbo С и др); Объектно - ориентированное программирование (с середины 80-х, Object Pascal, C++, Java, C# и др.)

Содержание слайда: Процедурное программирование заключается в разработке набора функций (алгоритмов) для решения поставленной задачи.  Для поддержки этой парадигмы языки программирования предоставляли механизм передачи параметров и получения результатов функций.  Процедурное программирование заключается в разработке набора функций (алгоритмов) для решения поставленной задачи.  Для поддержки этой парадигмы языки программирования предоставляли механизм передачи параметров и получения результатов функций.  Структурное программирование: – основные положения: любую программу можно написать, пользуясь ограниченным набором базовых конструкций : последовательность операторов/блоков, ветвление или выбор , циклы: с постусловием, цикл с предусловием. Каждая из базовых конструкций имеет один вход и один выход. “Правильная” структура программы (блока программы, подпрограммы), имеет один вход и один выход. Любую программу можно и нужно писать без использования оператора goto, который очень запутывает структуру программы. Для исключения оператора goto достаточно применять базовые конструкции “цикл”. Одновременно с определением набора базовых конструкций была осознана необходимость предварительного анализа данных и конструирования структур данных на начальной стадии разработки программы (В Си для этого есть структуры, объединения и перечисления). Модульное программирование: логически связанные между собой подпрограммы и общие данные с которыми они работают (переменные, константы, пользовательские типы данных) размещаются в отдельные модули, части программы, которые компилируются независимо друг от друга. Если рассматривать структуру модуля, то модуль состоит из двух частей: интерфейс и реализация. В Си (С++) и интерфейсная часть модуля и реализация размещаются в отдельных файлах. Интерфейсная часть модуля – в заголовочном файле ( .h), а реализация модуля в файле реализации (.cpp).

Содержание слайда: Пример модуля (Си): // Student.h #ifndef STUDENT_H #define STUDENT_H #define MIN_AGE 12 // Константы #define MAX_AGE 99 typedef struct s{ // Описание новых типов данных char Name[20]; int Age; //... } TStudent; int InputDataStudent(TStudent* S); // Прототипы функций void OutputDataStudent(TStudent* S); int AverageAge(); #endif

Содержание слайда: Пример модуля (Си): // Student.c #include "Student.h" // определения функций int InputDataStudent(TStudent* S){ //... } void OutputDataStudent(TStudent* S){ //... } int AverageAge(){ //... }

Содержание слайда: Объектно-ориентированное программирование развивает идеи модульного программирования по объединению структур данных и алгоритмов их обработки. Объектно-ориентированное программирование развивает идеи модульного программирования по объединению структур данных и алгоритмов их обработки. Основными элементами объектно-ориентированной программы в С++ являются классы и объекты. Класс – это конструкция языка программирования С++, которая объединяет в себе переменные и функции, которая может определять новый тип данных, который можно использовать для создания объектов этого типа. Объект в С++ и других объектно - ориентированных языках программирования – это переменная типа класс. Переменные, объявленные в классе называют полями данных объекта. Функции, описанные в классе называют методами.

Содержание слайда: Синтаксис объявления класса в С++: class имя_класса { [private:] // объявление закрытых полей данных и // объявление или определение закрытых методов [protected:] // объявление защищенных полей данных и // объявление или определение // защищенных методов [public:] // объявление открытых полей данных и // объявление или определение открытых методов };

Содержание слайда: Синтаксис объявления класса в С++: ключевое слово class, за которым следует открывающаяся фигурная скобка, после которой объявляются поля класса и объявляются или определяются методы класса. Объявление класса завершается закрывающейся фигурной скобкой и точкой с запятой. Синтаксис объявления класса в С++: ключевое слово class, за которым следует открывающаяся фигурная скобка, после которой объявляются поля класса и объявляются или определяются методы класса. Объявление класса завершается закрывающейся фигурной скобкой и точкой с запятой. Поля класса при объявлении не могут инициализироваться т. е. получать начальные значения. Если в объявлении класса метод только объявляется, то он обязательно должен быть определен вне объявления класса. Если метод определяется вне объявления класса, то в заголовке, перед именем метода, указывается имя класса, к которому он относится, и операция доступа к области видимости (::). В объявлении класса также могут указываться ключевые слова private, public, protected, которые задают для клиентов класса степень доступа к полям и методам класса. Клиентами класса могут быть другие классы и внешние функции (например, main()). Поля и методы, описанные в классе после ключевого слова private являются закрытыми, т. е. доступными только для методов этого класса; По умолчанию все поля и методы класса считаются закрытыми (private). Поля и методы, описанные в классе после ключевого слова protected являются защищенными, т. е. доступными только для методов этого класса и классов-потомков. Поля и методы, описанные в классе после ключевого слова public являются открытыми, т. е. доступными для любых клиентов класса; Ключевое слово степени доступа (private, public, protected) применяется ко всем расположенным ниже полям и методам до тех пор, пока не встретиться следующее ключевое слово степени доступа. Это позволяет создавать в объявлении класса разделы для открытых, закрытых и защищенных полей и методов. Один из принципов объектно-ориентированного программирования, который называется инкапсуляция, требует чтобы поля данных класса объявлялись в секции private. Методы класса, необходимые клиентам класса, объявляют в секции public.

Содержание слайда: Пример 1: // cat.h // объявление класса Cat class Cat { private: int age; // возраст char name[20]; // кличка public: // определения методов getAge и setAge int getAge(){ return age;} void setAge(int Age){ age = Age;} void Meow(); // объявление метода Meow() };

Содержание слайда: // cat.cpp #include "cat.h" #include <iostream> using namespace std; // определение метода Meow() класса Cat void Cat::Meow() { cout << name << ": "; for (int i = 1; i <= age; i++) cout << "Мяу "; cout << "\n" << "\n" ; }

Содержание слайда: Пример 1: в классе Cat поля данных age и name объявлены в секции private. Клиенты класса могут получить и изменить значение поля age c помощью методов getAge() и setAge(). К значению поля name доступ для клиентов класса закрыт. Пример 1: в классе Cat поля данных age и name объявлены в секции private. Клиенты класса могут получить и изменить значение поля age c помощью методов getAge() и setAge(). К значению поля name доступ для клиентов класса закрыт. Объявление класса (Например, объявление класса Cat) обычно размещается в заголовочном файле модуля (cat.h) и называется интерфейсом класса, поскольку оно сообщает пользователю, как взаимодействовать с классом. Определения методов класса (Например, определения методов класса Cat) обычно размещается в файле реализации модуля (cat.cpp) и называется реализацией класса. Заголовочный файл модуля подключают в файл реализации модуля с помощью директивы #include (Например, #include "cat.h“). См. пример1. Файл реализации класса (Например, файл cat.cpp) всегда нужно добавлять в проект программы, которая является клиентом класса. В программу-клиент необходимо включать интерфейс класса (Например, #include "cat.h“).) .

Содержание слайда: Конструктор – метод класса, который автоматически вызывается после выделения памяти под объект (после создания объекта). Конструктор – метод класса, который автоматически вызывается после выделения памяти под объект (после создания объекта). Деструктор – метод класса, который автоматически вызывается перед освобождением памяти из под объекта (перед уничтожением объекта). Виды конструкторов: Конструкторы по умолчанию (без параметров); Конструкторы с параметрами; Конструкторы копирования.

Содержание слайда: Конструктор используется для инициализации полей объекта, а также для выделения памяти для динамических полей объекта (т. е. полей, память под которые необходимо выделять на этапе выполнения программы). Конструктор используется для инициализации полей объекта, а также для выделения памяти для динамических полей объекта (т. е. полей, память под которые необходимо выделять на этапе выполнения программы). Основные свойства конструктора: имеет тоже имя, что и класс; не может возвращать значение. Конструкторы можно перегружать для различных вариантов инициализации объектов класса. Замечание. В С++ методы класса и внешние функции могут быть перегружены, т. е. иметь одинаковые имена, но разные списки параметров. Если в классе отсутствует конструктор, то компилятором автоматически создается конструктор по умолчанию (конструктор без параметров), который не выполняет инициализацию полей объекта класса. Если класс имеет конструктор с параметрами, то конструктор без параметров (конструктор по умолчанию) автоматически не создается, поэтому, если он необходим, то его необходимо создавать явно (т. е. перегрузить конструктор с параметрами). Деструктор используется для выполнения тех действий, которые необходимо выполнить перед уничтожением объекта, например, освобождает память, выделенную конструктором для динамических полей. Имя деструктора совпадает с именем класса и начинается с символа тильда (~). Деструктор не имеет параметров и не может возвращать значение. Если деструктор не объявлен явно, он, как и конструктор, создается компилятором как пустой метод. Класс может иметь только один деструктор, перегрузка деструкторов запрещена. Замечание: В примере 2 (на след. слайде) модификатор const в параметрах конструктора защищает эти параметры от случайных (ненамеренных) изменений. В случае изменения этих параметров компилятор выдает сообщение.

Содержание слайда: Пример 2: Пример 2: // cat.h // объявление класса class Cat { private: int age; // возраст char name[20]; // кличка public: Cat(); //конструктор_1 Cat(const char Name[], int Age); //конструктор_2 ~Cat(){}; //деструктор int getAge(); //возвращает возраст void setAge(int Age);//устанавливает возраст void Meow(); };

Содержание слайда: // cat.cpp #include "cat.h" #include <iostream> #include <cstring> using namespace std; // определение методов класса Cat::Cat(){ strcpy(name, "Cat"); age = 1;} Cat::Cat(const char Name[], int Age) {strcpy(name, Name); age = Age;} int Cat::getAge(){ return age;} void Cat::setAge(int Age){ age = Age;} void Cat::Meow() { cout << name << ": "; for (int i = 1; i <= age; i++) cout << "Мяу "; cout << "\n" << "\n" ; }

Содержание слайда: Варианты создания статического объекта: - имя_класса имя_объекта; - имя_класса имя_объекта(список параметров конструктору); Варианты создания динамического_объекта: - имя_класса * имя_ук = new имя_класса; - имя_класса * имя_ук = new имя_класса (список параметров конструктору); Доступ к полям и методам, объявленным в секции public: имя_объекта.имя_поля имя_объекта.имя_метода() указатель_на_объект -> имя_поля указатель_на_объект -> имя_метода() Указатель this int Cat::getAge(){ return this->age;} void Cat::setAge(int age){ this->age = age;}

Содержание слайда: На основе класса в программе создаются экземпляры этого класса (объекты). На основе класса в программе создаются экземпляры этого класса (объекты). В зависимости от способа создания объекта (выделения памяти под объект) объекты могут быть статическими и динамическими. Под статические объекты память отводит компилятор в стеке или глобальной области памяти, а под динамические объекты – программист с использованием операции динамического выделения памяти (new). Память по динамические объекты отводится в динамической области памяти (куче, heap). Если поля и методы объявлены в секции public, то к ним разрешен доступ за пределами класса любым функциям программы с использованием имени объекта и операций точка или стрелка ( точка – используется для статических объектов, а стрелка – для динамических объектов). Для доступа за пределами класса к значениям закрытых полей данных (объявленных в секции private) используют public методы доступа: методы записи (изменения значения поля). Имена этих методов рекомендуют начинать с set; методы чтения (получения значения поля). Имена этих методов рекомендуют начинать с get; При создании объекта класса, пространство в памяти отводится только под поля объекта. Для методов память при создании объекта не резервируется. Каждый метод класса существует в памяти в единственном экземпляре и может работать с полями данных каждого объекта класса. Для этого каждый метод класса, кроме статических методов, (методов объявленных в классе с ключевым словом static) имеет скрытый параметр – указатель this, в который передается адрес объекта, который вызывает метод. Указатель this неявно применяется для доступа к полям объекта из методов объекта. Но при желании можно явно применить указатель this для доступа к полям объекта из методов объекта, особенно если параметры метода совпадают по именам с полями объекта.

Содержание слайда: Продолжение примера 2: // main.cpp #include "cat.h" int main() { Cat Cat1; //статический объект, вызывается // конструктор без параметров Cat Cat2("Murzik",3); //статический объект, // вызывается конструктор c параметрами Cat * Cat3 = new Cat; //динамический объект Cat * Cat4 = new Cat("Pushok",4); //динамический объект Cat1.Meow(); Cat2.Meow(); Cat3->Meow(); Cat4->Meow(); // Cat1.age = 5; Ошибка!!! Cat2.setAge(5);//Правильно!!! Cat4->setAge(6); cout << "\n" << "\n" ; Cat2.Meow(); Cat4->Meow(); delete Cat3; delete Cat4; }

Содержание слайда: Состав проекта и пример выполнения программы примера 2:

Содержание слайда: Конструктор копирования Варианты вызова конструктора копирования: AnyClass ob2 = ob1;//ob1 явно инициализирует ob2 Func1(ob1); //ob1 передается в качестве параметра ob2 = Func2(ob1); //ob2 получает значение возвра- // щаемого объекта Синтаксис конструктора копирования: имя_класса (const имя_класса &obj) { тело_конструктора } obj – ссылка на копируемый объект

Содержание слайда: Конструктор копирования вызывается в трех случаях: Конструктор копирования вызывается в трех случаях: когда в операторе объявления один объект используется для инициализации другого; при передаче объекта в функцию по значению ; при создании временного объекта для возврата объекта из функции. В конструктор копирования передается ссылка на копируемый объект. Замечание 1. Ссылки в С++ фактически является скрытыми указателями, синтаксически работают как псевдонимы переменных. Пр.: int n = 5; int * p = &n; // в указателе p лежит адрес n *p = 7; // по адресу, находящемуся в указателе p размещаем значение 7, в n лежит 7 int &r = n; // в ссылке r лежит адрес n cout << r; // по адресу, находящемуся в ссылке r получаем значение – это 7 и выводим r = 9; // в n лежит 9 В отличие от указателей ссылки всегда привязаны к конкретному объекту: int *p; // компилируется; int &r; // ошибка компиляции!; int &r = *p; // а так пойдёт (p – не инициализирован!). После инициализации ссылку нельзя привязать к другому объекту. Замечание 2. Передавая функции const-ссылку на переменную и копия переменной не создается, и исходная переменная не будет подвергнута никаким случайным изменениям (компилятор выдает сообщение об ошибке). Const-ссылки очень часто используют при передаче объекта как параметра функции. Объекты в функцию можно передавать по значению т. е. создавать копии объектов. В результате создания копий объектов (из-за их внушительных размеров) могут возникнуть нежелательные побочные эффекты. Поэтому для передачи в функцию объектов, которые в ней не должны изменяться, лучше использовать const-ссылки.

Содержание слайда: Конструктор копирования, заданный по умолчанию (неявно), выполняет поэлементное копирование значений нестатических полей класса. При этом выполняется копирование по значению (побитовое копирование). В результате такого копирования могут возникнуть проблемы, например, при побитовом копировании объекта, содержащего в качестве поля динамический массив (будут скопированы не сами элементы массива, а его адрес). Конструктор копирования, заданный по умолчанию (неявно), выполняет поэлементное копирование значений нестатических полей класса. При этом выполняется копирование по значению (побитовое копирование). В результате такого копирования могут возникнуть проблемы, например, при побитовом копировании объекта, содержащего в качестве поля динамический массив (будут скопированы не сами элементы массива, а его адрес). Для решения подобных проблем применяют явно заданные конструкторы копирования. Следует помнить, что передача объекта в функцию по ссылке предотвращает вызов конструктора копирования. Это позволяет сберечь время, необходимое для его вызова и сэкономить память, используемую для хранения нового объекта. Конструктор копирования используется только при инициализации. Конструктор копирования никогда не участвует в процессе присваивания и никак не влияет на него.

Содержание слайда: Пример 3: // cat.h // объявление класса class Cat { private: int age; // возраст char* name; // кличка public: Cat(); Cat(const char* Name, int Age); ~Cat(){delete []name; } Cat(const Cat &c); int getAge(); //возвращает возраст void setAge(int Age);//устанавливает возраст char* getName(); //возвращает кличку void setName(const char* Name);//устанавливает кличку void Meow(); };

Содержание слайда: // cat.cpp #include "cat.h" #include <iostream> #include <cstring> using namespace std; // определение методов Cat::Cat() { name=new char[2];//выделяем память strcpy(name,""); //копируем имя age = 1; } Cat::Cat( const char* Name, int Age) { int leng=strlen(Name); //выч.длины имени name=new char [leng+1];//выделяем память strcpy(name,Name); //копируем имя age = Age; }

Содержание слайда: char* Cat::getName() {return name;} void Cat::setName(const char* Name) {int leng=strlen(Name); //выч.длины имени name=new char [leng+1];//выделяем память strcpy(name,Name); } int Cat::getAge(){ return age;} void Cat::setAge(int Age){ age = Age;}

Содержание слайда: //определение конструктора копирования Cat::Cat(const Cat &c) {int leng=strlen(c.name);//выч-е длины имени name=new char[leng+1]; //выд-е памяти для копии strcpy(name,c.name); //копируем имя age=c.age; //копируем возраст } void Cat::Meow() { cout << "\n"<< name << ":"; for (int i = 1; i <= age; i++) cout << "Мяу "; }

Содержание слайда: // main.cpp #include "cat.h" Cat NoName(Cat& cat) { Cat temp(cat); temp.setName("NoName"); return temp;} void view(Cat cat) {cat.Meow();} int main() { Cat Cat1("Пушок",2); Cat1.Meow(); Cat Cat2 = Cat1; //вызов констр-ра копирования Cat2.setAge(4); view(Cat2); //вызов констр-ра копирования Cat Cat3 = NoName(Cat2);//вызов констр. копирования Cat3.Meow(); Cat3.setName("Мурзик"); Cat3.Meow(); }

Содержание слайда: Состав проекта и пример выполнения программы примера 3:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Пример 4. Пример 4. // main.cpp #include "cat.h" #include <iostream> using namespace std; int main() { Cat Family1[5]; // статический массив объектов for (int i=0; i < 5; i++) Family1[i].setAge(2*i+1); cout << " Возраст котов (в годах):"; for (int i=0; i < 5; i++) cout << "\n Кот N "<< i+1 << " - " << Family1[i].getAge(); }

Содержание слайда: Пример 5. Пример 5. // main.cpp #include "cat.h" #include <iostream> using namespace std; int main() {Cat* Family2 = new Cat[5]; // динамический массив объектов for (int i=0; i < 5; i++) Family2[i].setAge(2*i+2); cout << " Возраст котов (в годах):"; for (int i=0; i < 5; i++) cout << "\n Кот N "<< i+1 << " - " << Family2[i].getAge(); delete []Family2; }

Содержание слайда: Пример 6. Пример 6. // main.cpp #include "cat.h" #include <iostream> using namespace std; int main() { Cat* Family3[5]; // массив указателей на объекты for (int i=0; i < 5; i++) { Family3[i] = new Cat; Family3[i]->setAge(2*i+3);} cout << " Возраст котов (в годах):"; for (int i=0; i < 5; i++) cout << "\n Кот N "<< i+1 << " - " << Family3[i]->getAge(); for (int i=0; i < 5; i++) delete Family3[i]; }

Содержание слайда:

Содержание слайда: Контрольные вопросы Понятие модуля, структура модуля в С(С++). Пример модуля. Понятие класса в С++. Синтаксис описания класса в С++. Понятие интерфейса и реализации класса. Примеры. Понятие, назначение и основные свойства конструкторов и деструкторов. Виды конструкторов, примеры их использования. Понятие объекта в С++. Варианты создания объекта в С++: синтаксис и примеры. Как организуется доступ к полям и методам объекта, объявленным в секциях private и public? Назовите способы создания массива объектов, приведите примеры.