Clase - Declararea claselor

Clase

1. Declararea claselor

O sintaxa simplificata a declararii unei clase este urmatoarea:

class NumeClasa

Dupa cum se poate observa din aceasta alcatuire a declaratiei, clasa este asemanatoare cu o structura din limbajul C, dar care poate avea in componenta sa membri atat de tip variabila cat si de tip functie. Asa cum spuneam si in capitolul precedent, pentru datele din interiorul clasei se utilizeaza de obicei termenul de date membre, iar pentru functii denumirea de functii membre sau metode. O clasa permite incapsularea in interiorul sau a datelor si a codului.

Intocmai ca in limbajul C, pentru a putea utiliza efectiv un tip de date (in cazul de fata o clasa), trebuie sa definim o variabila de acel tip. Intr-un mod similar declaratiei

int i;

putem scrie:

NumeClasa variabila

Vom considera de acum incolo ca variabila poarta numele de obiect. Exprimarea uzuala este ca un obiect este instantierea unei clase.

2. Membrii unei clase

Accesarea membrilor unei clase se face ca in cazul structurilor din limbajul C:

obiect.VariabilaMembra = valoare

pentru accesul la o variabila membra, si

obiect.FunctieMembra()

pentru apelarea unei functii membre.

Pentru exemplificare sa consideram o implementare a notiunii de punct. Ca variabile membre avem nevoie doar de coordonatele x si y care definesc pozitia in spatiu a unui punct. Am mai declarat o functie care calculeaza aria dreptunghiului avand colturile (0, 0) si (x, y).

class Point
;

unsigned GetX();

unsigned GetY();

void SetX(unsigned X);

void SetY(unsigned Y);
};

unsigned Point::GetX()


unsigned Point::GetY()


void Point::SetX(unsigned X)


void Point::SetY(unsigned Y)

Am folosit un operator nou, specific C++, ::, numit operator de rezolutie, numit si operator de acces sau de domeniu. El permite accesul la un identificator, dintr-un bloc in care acesta nu este vizibil datorita unei alte declaratii locale. Un exemplu de folosire este urmatorul:

char *sir = 'variabila globala';

void functie()

Pentru definitiile functiilor membre aflate in afara declaratiei clasei este necesara specificarea numelui clasei urmat de acest operator, indicand faptul ca functia are acelasi domeniu cu declaratia clasei respective si este membra a ei, desi este definita in afara declaratiei.

Crearea si distrugerea obiectelor

Sa consideram urmatorul program C++:

void main()

In momentul definirii variabilei p, va fi alocat automat spatiul de memorie necesar, acesta fiind eliberat la terminarea programului. In exemplul de mai sus, variabila p este de tip static. In continuare vom modifica acest program pentru a folosi o variabila dinamica (pointer).

void main()

Ati observat utilizarea unor operatori pe care nu ii cunoasteti din limbajul C: new si delete. C++ introduce o metoda noua pentru gestiunea dinamica a memoriei, similara celei utilizate in C (malloc() si free()), dar superioara si special construita pentru programarea orientata pe obiecte. Operatorul new este folosit pentru alocarea memoriei, iar sintaxa acestuia este:

variabila = new tip;
variabila = new tip(valoare_initiala);
variabila = new tip[n];

Este usor de intuit ca prima varianta aloca spatiu pentru variabila dar nu o initializeaza, a doua varianta ii aloca spatiu si o initializeaza cu valoarea specificata, iar a treia aloca un tablou de dimensiune n. Acest operator furnizeaza ca rezultat un pointer continand adresa zonei de memorie alocate, in caz de succes, sau un pointer cu valoarea NULL (practic 0) atunci cand alocarea nu a reusit.

Eliminarea unei variabile dinamice si eliberarea zonei de memorie aferente se realizeaza cu ajutorul operatorului delete. Sintaxa acestuia este:

delete variabila;

Desi acesti doi operatori ofera metode flexibile de gestionare a obiectelor, exista situatii in care aceasta nu rezolva toate problemele (de exemplu obiectele care necesita alocarea unor variabile dinamice in momentul crearii lor). De aceea pentru crearea si distrugerea obiectelor in C++ se folosesc niste functii membre speciale, numite constructori si destructori.

Constructorul este apelat automat la instantierea unei clase, fie ea statica sau dinamica.

Destructorul este apelat automat la eliminarea unui obiect, la incheierea timpului de viata in cazul static, sau la apelul unui delete in cazul dinamic.

Din punct de vedere cronologic, constructorul este apelat dupa alocarea memoriei necesare, deci in faza finala a crearii obiectului, iar destructorul inaintea eliberarii memoriei aferente, deci in faza initiala a distrugerii sale.

Constructorii si destructorii se declara si se definesc similar cu celelalte functii membre, dar prezinta o serie de caracteristici specifice:

numele lor coincide cu numele clasei careia ii apartin; destructorii se disting de constructori prin faptul ca numele lor este precedat de caracterul ~

nu pot returna nici un rezultat

nu se pot utiliza pointeri catre constructori sau destructori

constructorii pot avea parametri, destructorii insa nu. Un constructor fara parametri poarta denumirea de constructor implicit.

De remarcat este faptul ca in cazul in care o clasa nu dispune de constructori sau destructori, compilatorul de C++ genereaza automat un constructor respectiv destructor implicit.

Sa completam in continuare clasa Point cu un constructor si un destructor:

Point::Point()
// constructor implicit


Point::Point(unsigned X, unsigned Y)


Point::~Point()

Ati remarcat cu aceasta ocazie modul de marcare a comentariilor in C++: tot ce se afla dupa caracterul // este considerat comentariu.

De notat este faptul ca definitii de forma

Point p;

sau

Point *p = new Point();

duc la apelarea constructorului implicit.

O intrebare care poate apare este motivul pentru care am realizat functiile GetX(), GetY(), SetX(), SetY(), cand puteam utiliza direct variabilele membru x si y. Deoarece una din regulile programarii C++, adoptata in general de catre specialisti, este de a proteja variabilele membru (veti afla in capitolul urmator cum), acestea neputand fi accesate decat prin intermediul unor functii, care au rolul de metode de prelucrare a datelor incapsulate in interiorul clasei.

4. Conceptul de mostenire

Daca intrebam un zoolog ce este un caine, ne va raspunde ca este un reprezentant al speciei canine domesticus. Un caine este un tip de carnivor, un carnivor este un tip de mamifer, si asa mai departe. Zoologul imparte animalele in regn, clasa, ordin, familie, gen si specie. Aceasta ierarhie stabileste o relatie de genul 'este un/este o'. Putem remarca acest tip de relatie oriunde in aceasta lume: Mercedes este un tip de masina, care la randul sau este un tip de autovehicul, si exemplele pot continua. Astfel, cand spunem ca ceva este un tip de altceva diferit, spunem ca este o specializare a acelui lucru, asa cum o masina este un tip mai special de autovehicul.

Conceptul de caine mosteneste, deci primeste in mod automat, toate caracteristicile unui mamifer. Deoarece este un mamifer, cunoastem faptul ca se misca si respira aer - toate mamiferele se misca si respira aer prin definitie. Conceptul de caine aduce in plus ideea de a latra, de a misca coada, si asa mai departe. Putem clasifica mai departe cainii in caini de paza si caine de vanatoare, iar cainii de vanatoare in cocker spanioli si dobermani, etc.

Asa cum am vazut mai sus, conceptul de mostenire este o notiune foarte naturala si pe care o intalnim in viata de zi cu zi. In C++ intalnim notiunea de derivare, care este in fapt o abstractizare a notiunii de mostenire. O clasa care adauga proprietati noi la o clasa deja existenta vom spune ca este derivata din clasa originala. Clasa originala poarta denumirea de clasa de baza.

Clasa derivata mosteneste toate datele si functiile membre ale clasei de baza; ea poate adauga noi date la cele existente si poate suprascrie sau adauga functii membre. Clasa de baza nu este afectata in nici un fel in urma acestui proces de derivare si ca urmare nu trebuie recompilata. Declaratia si codul obiect sunt suficiente pentru crearea clasei derivate, ceea ce permite reutilizarea si adaptarea usoara a codului deja existent, chiar daca fisierul sursa nu este disponibil. Astfel, nu este necesar ca programatorul unei clase derivate sa cunoasca modul de implementare a functiilor membre din componenta clasei de baza.

O notiune noua legata de derivare este cea de supraincarcare sau suprascriere a functiilor membre. Aceasta se refera, in mod evident, la redefinirea unor functii a clasei de baza in clasa derivata. De notat este faptul ca functiile originale din clasa parinte sunt in continuare accesibile in clasa derivata, deci caracteristicile clasei de baza nu sunt pierdute.

Dintr-o clasa de baza pot fi derivate mai multe clase si fiecare clasa derivata poate servi mai departe ca baza pentru alte clase derivate. Se poate astfel realiza o ierarhie de clase, care sa modeleze adecvat sisteme complexe. Pornind de la clase simple si generale, fiecare nivel al ierarhiei acumuleaza caracteristicile claselor 'parinte' si le adauga un anumit grad de specializare. Mai mult decat atat, in C++ este posibil ca o clasa sa mosteneasca simultan proprietatile mai multor clase, procedura numita mostenire multipla. Construirea ierarhiei de clase reprezinta activitatea fundamentala de realizare a unei aplicatii orientate obiect, reprezentand in fapt faza de proiectare a respectivului sistem.

Sintaxa simplificata a derivarii este:

class NumeClasaDerivata : NumeClasaDeBaza

In continuare vom deriva din clasa Point o clasa specializata, GraphicPoint, care va 'sti' sa deseneze efectiv punctul pe ecran:

class GraphicPoint : Point
;

GraphicPoint::GraphicPoint(unsigned X, unsigned Y, unsigned Color) :

Point(X, Y)


GraphicPoint::~GraphicPoint()


GraphicPoint::Draw()


GraphicPoint::SetX(unsigned X)


GraphicPoint::SetY(unsigned Y)

Se observa din exemplul de mai sus ca am adaugat o variabila noua fata de clasa Point, color, pentru a putea memora culoarea cu care se face desenarea punctului. De asemenea, am suprascris constructorul si destructorul clasei parinte. In constructorul derivat, am apelat constructorul original folosind constructia:

ClasaDerivata::ClasaDerivata() : ClasaDeBaza()

In clasa GraphicPoint am adaugat o functie membra noua, Draw(), care deseneaza efectiv punctul pe ecran. Am suprascris functiile SetX() si SetY(), apeland in ambele functiile originale, utilizand sintaxa:

ClasaDeBaza::FunctieMembra()

apeland apoi functia de desenare, Draw().

Regulile de functionare ale constructorilor si destructorilor, descrise in paragraful precedent, raman valabile si in cazul claselor derivate, cu doua observatii privind ordinea de apelare a acestora:

la instantierea clasei derivate, se apeleaza mai intai constructorul clasei de baza, apoi se apeleaza propriul constructor.

la distrugerea unui obiect al unei clase derivate, este apelat mai intai propriul constructor, si apoi destructorul clasei de baza (deci in ordine inversa crearii obiectului).

In capitolul urmator vor fi prezentate notiuni de programare avansata in C++, cum ar fi controlul accesului la clase, redefinirea operatorilor, mostenirea multipla si altele.

Realizat de Dragos Acostachioaie, 1997
https://www.biosfarm.ro/~dragos