pprogramowanie;

Zwięźle na temat programowania

Facebook

Klasy

14 grudnia 2013, kategoria: C++

Klasy w C++ są bardzo ważnym narzędziem w rękach programisty. Klasy są fundamentem programowania obiektowego. Z pomocą klas będziesz mógł tworzyć lepszy kod, a co najważniejsze będzie on bardzo dobrze zorganizowany. Ucząc się klas i programowania obiektowego, powinieneś znać podstawy języka i umieć pisać proste programy proceduralne.

Informacje ogólne

Klasa grupuje pewne zmienne i funkcje w jedną całość. Klasa jest odpowiednikiem obiektu posiadającego pewne cechy. Tworząc klasę tworzymy również nowy typ danych.

Klasy tworzy się używając słowa kluczowego class, nazwy klasy oraz ciała klasy zawartego w klamrach. Przykładowa definicja klasy wygląda następująco:

class osoba {
    // cialo klasy
};

Cała wygoda w używaniu klas polega na tym, że możemy stworzyć klasę reprezentującą dowolny obiekt. Obiekt ten możemy scharakteryzować później dowolnymi zmiennymi lub funkcjami. Dzięki temu klasy zapewniają ogromny porządek w rozbudowanych programach. Dla przykładu stwórzmy klasy opisujące mebel i osobę. Każda z nich będzie miała inne składniki:

class osoba {
    string imie;
    string nazwisko;
    
    int wiek;
    int wzrost;
    
    void WypiszImie();
};

class mebel {
    string nazwa;
    
    int ilosc_nog;
    float waga;
    
    int szerokosc;
    int wysokosc;
    int dlugosc;
};

Do tej pory posługiwaliśmy się błędną terminologią. Od tej części artykułu będę używał ogólnie przyjętych pojęć.

Składniki klas

Klasa w C++ jest bardzo podobna do struktury. Właściwie istnieją między nimi tylko dwie różnice: inne słowo kluczowe podczas deklaracji oraz domyślny dostęp do składników. Domyślnie w strukturze wszystkie jej składniki są publiczne, tzn. można się do nich odwołać z poza ciała struktury. W klasach wszystkie składniki są domyślnie prywatne, chyba że programista będzie chciał inaczej.

Definiując dostęp do składników klasy używamy 3 słów kluczowych:

Aby zastosować operatory dostępu, po prostu poprzedzamy nimi odpowiednie składniki:

class osoba {
public:
    string imie;     //pole publiczne
    string nazwisko; //pole publiczne
    int wiek;        //pole publiczne
    int wzrost;      //pole publiczne
    void WypiszImie(); //metoda publiczna
private:
    int pesel;      //pole prywatne
    int nr_dowodu;  //pole prywatne
    void WypiszPesel(); //metoda prywatna
};

Operatory dostępu służą jedynie do projektowania klas zgodnych z pewnymi założeniami programisty. Generalna zasada jest taka, że ważne dla klasy pola powinny być prywatne. Chcę podkreślić że public, private i protected w ogóle nie zabezpiecza kodu przed edycją pamięci, atakami hakerów itp.

Tworzenie obiektów klas

Utworzenie obiektu danej klasy nie różni się wcale od tworzenie innych obiektów. Możemy utworzyć obiekt statyczny lub dynamiczny alokując pamięć i używając wskaźników. Generalnie nie ma prawie żadnej różnicy.

Tworząc obiekt statyczny, robimy to tak jak deklaracja zwykłej zmiennej:

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class osoba {
public:
    int wiek;
};

int main()
{
    osoba Karol;
    
    Karol.wiek = 21;
    cout << Karol.wiek; << endl
    
    system ("Pause");
    return 0;
}

Posługując się wskaźnikami sprawa wygląda identycznie. Obiekt tworzy się za pomocą operatora new i przypisuje do wskaźnika tego samego typu co klasa.

Odwoływanie się do składników klasy dynamicznej

Do składników klasy dynamicznej najlepiej odwoływać się operatorem strzałki ->. Został on stworzony w celu uproszczenia czytelności kodu.

Kolejną ważną kwestią jest fakt, że obiekty stworzone w sposób dynamiczny zawsze trzeba ręcznie usunąć z pamięci gdy nie są już używane (np. podczas zamykania programu). W C++ nie ma mechanizmy automatycznego oczyszczania pamięci tak jak np. w C#.

Zwróć uwagę na przykład niżej:

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class osoba {
public:
    int wiek;
};

int main()
{
    osoba *Karol = new osoba;
    
    // bez operatora strzalki
    
    (*Karol).wiek = 21;
    cout << (*Karol).wiek << endl;
    
    // z operatorem strzalki
    
    Karol->wiek = 21;
    cout << Karol->wiek << endl;
    
    delete Karol;
    system ("Pause");
    return 0;
}

Jak widzisz operator strzałki jest bardziej czytelny w przypadku dynamicznej alokacji. Posługując się standardowym operatorem kropki, należy dołączyć dodatkowe nawiasy. Wynika to z  faktu, że operator wyłuskania wskaźnika (gwiazdka) ma mniejszy priorytet niż operator kropki (odwołania się do składowej klasy).

Funkcje w klasach

Funkcje w klasach (czyli metody) tworzymy na takiej samej zasadzie jak w innych miejscach programu. Metody także podlegają operatorom dostępu. Możemy więc tworzyć prywatne metody, które nie będą mogły zostać wywołane z poza ciała klasy.

Metode można zdefiniować albo wewnątrz klasy lub poza nią. Ważne aby jej deklaracja znajdowała się w ciele klasy:

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class osoba {
private:
    string imie;    //pole prywatne
    int wiek;       //pole prywatne
public:
    void UstawImie(string imie, int wiek) {
        this->imie = imie;
        this->wiek = wiek;  //definicja metody wewnątrz klasy
    }
    void WypiszImie();      //tylko deklaracja metody
};

// cialo metody poza klasą
void osoba::WypiszImie() {
    cout << "Imie: " << imie << "\nWiek: " << wiek << endl;
}

int main()
{
    osoba *Karol = new osoba;
    
    Karol->UstawImie("karol",21);    // zapisze dane do klasy
    Karol->WypiszImie();             // wypisze imie i wiek
    
    delete Karol;
    system ("Pause");
    return 0;
}

Zauważ, że nazwa argumentu funkcji UstawImie(), pokrywa się z nazwą pola klasy. Pole klasy zostało przysłonięte, dlatego wymagane jest użycie słowa kluczowego this. Zwraca ono wskaźnik na naszą klasę, dzięki temu this->imie odnosi się do pola klasy a nie do argumentu. Jest to konstrukcja bardzo często używana, dlatego warto ją zapamiętać.

Pierwsza metoda została w całości zadeklarowana w klasie, natomiast druga poza nią – co nie jest żadnym problemem. Jeżeli metod jest dużo, warto ich deklarację trzymać poza klasą aby nie zaśmiecać kodu.

Konstruktory w klasach

Jeżeli doszedłeś do tej części artykułu, pewnie zdążyłeś zauważyć jak wielką funkcjonalność niesie ze sobą używanie klas. Kiedy klasa jest inicjowana, zawsze istnieje konieczność wypełnienia jej odpowiednimi danymi. W tym celu nie trzeba posługiwać się osobnymi metodami, można skorzystać z konstruktora.

Konstruktor to metoda, która wykona się zawsze podczas tworzenia obiektu danej klasy. Jego zadaniem jest zainicjowanie obiektu i wypełnienie pól odpowiednimi danymi.

Jeżeli nie stworzymy konstruktora, kompilator zrobi to za nas niejawnie. Będzie to wtedy pusty konstruktor bezparametrowy.

Definiowanie konstruktora

Przyjrzyjmy się poniższemu programowi:

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class produkt {
private:
    string nazwa;
    float cena;
public:
    produkt (string nazwa, float cena) {
        this->nazwa = nazwa;
        this->cena = cena;
    }
    
    void WypiszInformacje ();
};

void produkt::WypiszInformacje() {
    cout << "nazwa produktu: " << nazwa << endl;
    cout << "cena: " << cena << endl;
    cout << "---------" << endl;
};

int main()
{
    produkt *p1 = new produkt("laptop",2000);
    produkt *p2 = new produkt("myszka",40);
    produkt *p3 = new produkt("monitor",800);
    
    p1->WypiszInformacje();
    p2->WypiszInformacje();
    p3->WypiszInformacje();
    
    delete p1;
    delete p2;
    delete p3;
    
    system ("Pause");
    return 0;
}

Jak widzisz, dzięki użyciu konstruktora można w łatwy sposób wypełnić klasę już podczas jej tworzenia. Definicja konstruktora może znajdować się także poza klasą, tak jak w wypadku metod.

Więcej o konstruktory w klasach możesz przeczytać w artykule konstruktory C++.

repozytorium: /cpp/klasy-c.md

licencja: Creative Commons BY-SA 3.0

autor: Karol Trybulec

Wszystkie artykuły przechowywane są w repozytorium Github. Jeżeli uważasz, że coś można poprawić, możesz nanieść swoje zmiany. Wszelkie poprawki po zaakceptowaniu stają się automatycznie widoczne na blogu.