Презентация на тему: Создание класса

Высокоуровневые методы информатики и программирования Лекция 7 Создание классов “Си” — во всем мире “си” (мать братьев Покрасс)

План работы Описание классов Состав классов – элементы класса Поля Методы Конструкторы и деструкторы

Классы Классы это основные пользовательские типы данных. Экземпляры класса – Объекты. Классы описывают все элементы объекта (данные) и его поведение (методы), также устанавливают начальные значения для данных объекта, если это необходимо. При создании экземпляра класса в памяти создается копия данных этого класса. Созданный таким образом экземпляр класса называется объектом. Экземпляр класса создается с помощью оператора new. Для получения данных объекта или вызова методов объекта, используется оператор . (точка). Student s; s = new Student(); s.Name = “Иванов А.”; При создании экземпляра класса, копия данных, описываемых этим классом, записывается в память и присваивается переменной ссылочного типа

Составные элементы класса Поля (field) – обычно скрытые данные класса (внутренне состояние) Методы (methods) – операции над данными класса (поведение) (можно называть функциями) Свойства (property) – доступ к данным класса с помощью функций get – получить set – задать События (event) – оповещение пользователей класса о том, что произошло что-то важное.

Поля класса

Поля класса Состояние объектов класса (а также структур, интерфейсов) задается с помощью переменных, которые называются полями (fields). При создании объекта – экземпляра класса, в динамической памяти выделяется участок памяти, содержащий набор полей, определяемых классом, и в них записываются значения, характеризующие начальное состояние данного экземпляра. Объявление полей выполняется следующим образом: [] [модификаторы] ; Общим правилом является создание закрытых полей, имеющих режим доступа private. Данный режим задается полям по умолчанию. Любое воздействие на состояние объекта класса выполняется с использованием свойств или методов класса, которые контролируют последствия этих воздействий. Если полям класса не задается значение при объявлении, то они автоматически инициализируются значениями по умолчанию. Для значащих переменных – это нулевое значение, Для строк – это пустая строка, Для ссылочных переменных – это стандартное значение null, как показано в комментариях описания класса Person.

Размещение полей в памяти программы Стек (Stack) Куча (heap, free memory) Указатель вершины стека (Stack Top Pointer) Программа x y { int n = 37; Point p; p = new Point(); ... } 3 7 2564 2 5 6 4 Начало стека

Поля класса (2) Поля класса создаются для каждого создаваемого объекта в выделенном ему участке памяти в "куче". Областью видимости полей являются все методы класса. При этом для использования поля требуется задавать только его имя. Например, метод вычисления возраста для объекта класса Person в днях может быть выполнено следующим образом: public int CalcDays() { // вычисление возраста в днях int days = age * 365; // age – поле данного объекта return days; } Если поле имеет режим public, то оно доступно там, где имеется ссылка на объект данного класса. Для обращения к этим полям из методов других классов (если поля открытые) нужно использовать ссылочную переменную, которая хранит ссылку на созданный объект. Например: Person p; //объявление переменной типа Person p = new Person(); //создание объекта и сохр. ссылки p.Name = "Иванов П.И. "; //задание значения public поля

Поля класса (3) В качестве модификатора поля может использоваться ключевое слово static, обозначающее, что это статическое поле. Например, в классе Person может быть описано следующее статическое поле: static int numPersons=0; // кол-во объектов класса Статическое поле класса создаются только одно для всего класса. Для обращения к нему нужно указать имя класса и через точку имя статического поля. Например: Person.numPersons++; Время существования полей определяется объектом, которому они принадлежат. Объекты в "куче", с которыми не связана ни одна ссылочная переменная, становятся недоступными и удаляются сборщиком мусора.

Размещение описания методов класса и объектов class Point { static int n=0; private int _x; рrivate int _y; public Point () { _x=_y=0; } public double dist() { double d; d=_x*_x+_y*_y; d = Math.Sqrt(d); return d; } } static void Main () { Point p; p = new Point(); double ds = p.dist(); { Point p1 = new Point(); Console.Write (p1.dist()); } Point p2 = new Point(); } Класс Point Point (); dist (); n = 0; 10258 10300 10324 y = 0; y = 0; y = 0;

Методы классов C#

Методы программы Описываются только в классах Имеют доступ к закрытым и открытым переменным класса (полям) Локальным переменным

Описание и вызов метода Описание метода содержит { тело_метода } Синтаксис заголовка метода [модификаторы] {тип_результата} имя_метода ([список_формальных_параметров]) Вызов метода имя_метода([список_фактических_параметров])

Вызов метода MyClass a = new MyClass(); x = a.MyMethod(val1,val2, … , valN); … d = (b + a.MyMethod(5))/3.14; x = (5+2)/3.14; a = func(x); float MyMethod (double a) { double w; x = a*25.7/5.6; return x; }

Описание метода Заголовка метода [режим доступа] name (parameters) // method header { statement; … statement; return X; } Например: void A(int p) {...} int B(){...} public void C(){...} Описание параметра [ref|out|params]тип_параметра имя_параметра Method body

Формальные параметры методов По умолчанию параметры передаются по значению. Значением переменной ссылочного типа является ее адрес. Можно задать передачу параметров по ссылке ref – параметр должен иметь начальное значение out – параметр может не иметь начального значения Синтаксис объявления формального параметра [ref | out] имя

Модификаторы параметров Модификатор Пояснение (нет) Если у параметра не задан модификатор, то предполагается что он передается по значению (т.е. вызываемый метод получает копию фактического параметра). out Данные передаются по ссылке. Данному параметру в вызываемом методе должно задаваться значение.Если вызываемый метод не задает значение данному параметру, то будет ошибка компиляции). ref Данные передаются по ссылке. Значение параметру задается вызывающим методом и может быть изменено в вызываемом методе. params Параметр с таким модификатором позволяет передавать переменное количество формальных параметров, как один логический параметр.В методе может быть только один формальный параметр с таким модификатором и он должен быть последним.

Передача произвольного числа параметров Несмотря на фиксированное число формальных параметров, есть возможность при вызове метода передавать ему произвольное число фактических параметров. Для реализации этой возможности в списке формальных параметров необходимо задать ключевое слово params. Оно задается один раз и указывается только для последнего параметра списка, объявляемого как массив произвольного типа. При вызове метода этому формальному параметру соответствует произвольное число фактических параметров. Например: void Sum(out long s, params int[] p) { s = 0; for( int i = 0; i < p.Length; i++) p2 += (long)Math.Pow(p[i], 3); Console.WriteLine("Метод A-2"); }

Фактические параметры Фактические параметры должны соответствовать по количеству и типу формальным параметрам. Соответствие между типами параметров точно такое же, как и при присваивании: Совпадение типов. Тип формального параметра является производным от типа фактического параметра. Задано неявное или явное преобразование между типами. Если метод перегружен, то компилятор будет искать метод с наиболее подходящей сигнатурой.

Выполнение вызова метода При вызове метода выполнение начинается с вычисления фактических параметров, которые являются выражениями. Упрощенно вызов метода можно рассматривать, как создание блока, соответствующий телу метода, в точке вызова. В этом блоке происходит замена имен формальных параметров фактическими параметрами. При передачи параметров по значению (нет модификаторов ref или out): Создаются локальные переменные методов. Тип локальных переменных определяется типом соответствующего формального параметра. Вычисленные выражения фактических параметров присваиваются специально создаваемым локальным переменным метода. Замена формальных параметров на фактические выполняется так же, как и оператор присваивания. При передачи параметров по ссылке выполняется замена формальных параметров на реально существующий фактический параметр. Когда методу передается объект ссылочного типа, то все поля этого объекта могут меняться в методе любым образом, поэтому ref или out не часто появляются при описании параметров метода.

Перегрузка методов Перегруженные (overloaded) методы – это методы с одинаковым именем, но с разной сигнатурой. Сигнатура это возвращаемый тип результата и типы передаваемых параметров. Например: int (int, float, double) Перегрузка методов выполняется для следующих целей: чтобы метод принимал разное количество параметров. чтобы метод принимал параметры разного типа, между которыми нет неявного преобразования.

Специальная переменная класса this В методах класса можно использовать переменную this. this это ссылка на тот объект для которого данный метод используется. this нигде не объявляется Чаще всего используется для обращения к полям класса, если имя параметров совпадает с именем поля. Например: public Box (int Width, int Hight) { this.Width = Width; this.Hight = Hight; }

Формальные параметры методов Описание формального параметра [ref|out|params] тип_параметра имя_параметра По умолчанию параметры передаются по значению. Значением переменной ссылочного типа является ее адрес. Можно задать передачу параметров по ссылке ref – параметр должен иметь начальное значение out – параметр может не иметь начального значения Синтаксис объявления формального параметра [ref | out] имя

Пример class Point { public void swap(ref int a, ref int b, out int c){ //int c; c = a; a = b; b = c; } … } …. int x = 5, y = 7, z; Point p; p = new Point(); p.swap(ref x, ref y, out z);

Пример передачи объектов по ссылке и значению class Program { static void Main(string[] args) { MyClass mc; mc = new MyClass(); MyMetod(ref mc); MyClass mc2; mc2 = new MyClass(); swapMetod(ref mc, ref mc2); swapMetod2(mc, mc2); Console.WriteLine("Привет Мир!"); } static void MyMetod(ref MyClass x) { x.a = 10; } static void swapMetod(ref MyClass x, ref MyClass y) { MyClass z; z = x; x = y; y = z; } static void swapMetod2(MyClass x, MyClass y) { MyClass z; z = x; x = y; y = z; } } class MyClass { public int a; public MyClass() { a = 0; } }

Перегрузка методов В C# не требуется уникальности имени метода в классе. Существование в классе методов с одним и тем же именем называется перегрузкой, а сами методы называются перегруженными. Уникальной характеристикой перегруженных методов является их сигнатура. Перегруженные методы, имея одинаковое имя, должны отличаться либо числом параметров, либо их типами, либо модификаторами (заметьте: с точки зрения сигнатуры, ключевые слова ref или out не отличаются). Уникальность сигнатуры позволяет вызвать требуемый перегруженный метод.

Пример перегрузки методов Перегрузка метода A(): void A(out long p2, int p1){ p2 =(long) Math.Pow(p1,3); } void A(out long p2, params int[] p){ p2=0; for(int i=0; i

Основные методы класса Конструктор Метод с именем класса (например, Point()), вызывается автоматически при создании экземпляра класса Деструктор Метод с тильдой и названием класса (~Point()) Активно не используется, так как при автоматической сборке мусора неизвестно когда будет вызываться.

Конструкторы Метод с именем класса. Нет типа результата (даже void). Может перегружаться. Вызывается с помощью операции new.

Конструктор по умолчанию Конструктор класса без параметров называется конструктором по умолчанию (default constructor) Конструктор по умолчанию без операторов автоматически создается компилятором в классе (если нет никакого другого конструктора). Например class Student { String Name; int course; } ... // используем автоматически созданный конструктор Student st = new Student(); Если в классе описан хотя бы один конструктор, то конструктор по умолчанию автоматически не создается. class Student { String Name; int course; public Student(string nm, int crs) {Name=nm; Course=crs;} } ... // используем автоматически созданный конструктор, а его уже нет!!! Student st = new Student(); // ошибка!

Деструктор Деструктор используется для освобождения неуправляемых ресурсов: // Override System.Object.Finalize() via finalizer syntax. class MyResourceWrapper { ~MyResourceWrapper() { // Clean up unmanaged resources here. // Beep when destroyed (testing purposes only!) Console.Beep(); } }

Использование this для цепочки конструкторов Другим способом применения ключевого слова this является использование шаблона проектирования называемого цепочкой конструкторов (constructor chaining). Такой шаблон полезен, когда программируется класс с большим количеством конструкторов. Учитывая тот факт, что конструкторы часто проверяют переданные параметры в перегруженных конструкторах может быть много повторяющихся проверок. Для того, чтобы это избежать разрабатывается конструктор с максимальным количеством параметром – главный конструктор (master constructor), в котором выполняется полная проверка всех передаваемых значений. Другие конструкторы выполняют вызов главного конструктора с помощью ключевого слова this. public (параметры) : this(параметры) {} Например: public Motorcycle(int intensity) : this(intensity, "") {}

Пример с главным конструктором class Motorcycle { public int driverIntensity; public string driverName; // Constructor chaining. public Motorcycle() {} public Motorcycle(int intensity) : this(intensity, "") {} public Motorcycle(string name) : this(0, name) {} // Это главный конструктор, который // делает всю реальную работу. public Motorcycle(int intensity, string name) { if (intensity > 10) { intensity = 10; } driverIntensity = intensity; driverName = name; } ... } class Motorcycle { public int driverIntensity; public string driverName; public Motorcycle() { } // Избыточная логика конструкторов! public Motorcycle(int intensity) { if (intensity > 10) { intensity = 10; } driverIntensity = intensity; } public Motorcycle(int intensity, string name) { if (intensity > 10) { intensity = 10; } driverIntensity = intensity; driverName = name; } ... }

Размещение описания методов класса и объектов class Point { static int n=0; private int _x; рrivate int _y; public Point () { _x=_y=0; } public double dist() { double d; d=_x*_x+_y*_y; d = Math.Sqrt(d); return d; } } static void Main () { Point p; p = new Point(); double ds = p.dist(); { Point p1 = new Point(); Console.Write (p1.dist()); } Point p2 = new Point(); } Класс Point Point (); dist (); n = 0; 10258 10300 10324 y = 0; y = 0; y = 0;

Сборка мусора В C/C++ - приложениях очень часто возникают утечки памяти (memory leaks): *C p = new C(); //… p = new C(); Распределение памяти “вручную” Нет явных правил принадлежности объектов В серверных приложениях вообще не должно быть утечек памяти. Должны работать месяцы и годы без единой утечки памяти. Решение: автоматическое управление памятью (деструкторов нет) Стратегия сборки мусора .NET аналогична сборке мусора в языке Java. GC (Garbage Collector – сборщик мусора) автоматически удаляет все неиспользуемые объекты Более эффективные методы управления памятью Простые в использовании, не допускающие утечек памяти

C#: Недетерминированный процесс уничтожения объектов Недостатки схемы, основанной на сборке мусора: Сборка выполняется в какой-либо, заранее не известный момент в будущем Внимание: Код не должен зависеть от деструкторов, освобождающих внешние ресурсы Вместо этого предлагается реализовывать интерфейс IDisposable, используя оператор using: using( File f = new File("c:\\xyz.xml") ) { . . . } IDisposable.Dispose() вызывается при выходе из блока

Свойства класса Весьма полезный гибрид поля и методов: поле, доступ к которому и присваивание которому – программируемые операции Используются для: Реализации элементов данных, которые не могут быть изменены (для этого достаточно просто не включать метод set в описание свойства) Проверок перед присваиванием (например, проверок полномочий) Реализации вычисляемых (активных) значений Пример: public string Name { get { return name; } set { name = value; } }

Описание свойств класса Свойства являются частными случаями методов класса и описываются следующим образом: режим_доступа { // методы для задания значения свойства set { // задание значения value некоторому закрытому полю } // методы для получения значения свойства get { return(); } } Например: public int Age { set {if (value > 0) _age = value;} get {return(_age);} } Пользователь объектов класса работает со свойствами так, как если бы они были обычными полями объектов: Person pr = new Person(); pr.Age = 25;

Пример простого класса с методами class Point // наш класс MMM.Point { private int _x, _y; // поля класса public int X // свойства класса { get {return _x;} set {_x = value;} } // методы – конструктор public Point () {x=0; y=0;} // вычисление длины public double dist () { return Math.Sqrt(_x*_x + _y*_y); } }

Использование класса Point namespace TestProg // наше пространство имен { class Progr { static void Main( ) { Point a; a = new Point(3,4); a.x = 4; // correct double r; r = a.dist(); } } }

Автоматически реализуемые свойства Вместо обычного определения свойства, например: private int myItem; public int MyItem { get {return myItem;} set {myItem = value;} } Можно сделать следующее описание: public int MyProperty { get; set; }

Инициализация объектов класса Значения свойствам разрешается назначать объектам во время создания. Например, если имеется описание класса, имеющего два свойства A и B: public class MyClass { public int A { get; set; } public int B { get; set; } } то можно создать и инициализировать объект данного класса следующим образом: MyClass myObject = new MyClass() { A = 5, B = 10 };

Анонимные типы Анонимные типы позволяют описать тип данных без формального описания класса Например: var book1 = new { ISBN = “978-0-470-17661-0”, Title=”Professional Windows Vista Gadgets Programming”, Author = “Wei-Meng Lee”, Publisher=”Wrox” }; Теперь book1 является объектом с 4 свойствами: ISBN , Title , Author , and Publisher. Можно использовать имена переменных при назначении значений свойствам, например: var Title = “Professional Windows Vista Gadgets Programming”; var Author = “Wei-Meng Lee”; var Publisher = “Wrox”; var book1 = new { ISBN = “978-0-470-17661-0”, Title, Author, Publisher };

static Статическими могут быть: поля; методы; конструкторы; классы. …