Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание, стр. 124

• Представление. Тип “знает”, как представить данные, необходимые в объекте.

• Операции. Тип знает, какие операции можно применить к объектам.

Эту концепцию, лежащую в основе многих идей, можно выразить так: “нечто” имеет данные для представления своего текущего значения, — которое иногда называют текущим состоянием, — и набор операций, которые к ним можно применить. Подумайте о компьютерном файле, веб-странице, CD-плеере, чашке кофе, телефоне, телефонном справочнике; все они характеризуются определенными данными и имеют более или менее фиксированный набор операций, которые можно выполнить. В каждом случае результат операции зависит от данных — текущего состояния объекта.

Итак, мы хотим выразить “идею” или “понятие” в коде в виде структуры данных и набора функций. Возникает вопрос: “Как именно?” Ответ на этот вопрос изложен в данной главе, содержащей технические детали этого процесса в языке С++.

В языке С++ есть два вида типов, определенных пользователем: классы и перечисления. Классы носят намного более общий характер и играют более важную роль в программировании, поэтому мы сосредоточим свое внимание в первую очередь на них. Класс непосредственно выражает некое понятие в программе. Класс (class) — это тип, определенный пользователем. Он определяет, как представляются объекты этого класса, как они создаются, используются и уничтожаются (раздел 17.5). Если вы размышляете о чем-то как об отдельной сущности, то, вполне возможно, должны определить класс, представляющий эту “вещь” в вашей программе. Примерами являются вектор, матрица, поток ввода, строка, быстрое преобразование Фурье, клапанный регулятор, рука робота, драйвер устройства, рисунок на экране, диалоговое окно, график, окно, термометр и часы.

В языке С++ (как и в большинстве современных языков) класс является основной строительной конструкцией в крупных программах, которая также весьма полезна для разработки небольших программ, как мы могли убедиться на примере калькулятора (см. главы 6 и 7).

9.2. Классы и члены класса

Класс — это тип, определенный пользователем. Он состоит из встроенных типов, других типов, определенных пользователем, и функций. Компоненты, использованные при определении класса, называются его членами (members). Класс может содержать несколько членов, а может и не иметь ни одного члена. Рассмотрим пример.

class X {

public:

int m; // данные - члены

int mf(int v) { int old = m; m=v; return old; } // функция - член

};

Члены класса могут иметь разные типы. Большинство из них являются либо данными-членами, определяющими представление объекта класса, либо функциями-членами, описывающими операции над такими объектами. Для доступа к членам класса используется синтаксическая конструкция вида объект.член. Например:

X var; // var — переменная типа X

var.m = 7; // присваиваем значение члену m объекта var

int x = var.mf(9); // вызываем функцию - член mf() объекта var

Тип члена определяет, какие операции с ним можно выполнять. Например, можно считывать и записывать член типа

int

, вызывать функцию-член и т.д.

9.3. Интерфейс и реализация

Как правило, класс имеет интерфейс и реализацию. Интерфейс — это часть объявления класса, к которой пользователь имеет прямой доступ. Реализация — это часть объявления класса, доступ к которой пользователь может получить только с помощью интерфейса. Открытый интерфейс идентифицируется меткой

public:

, а реализация — меткой

private:

. Итак, объявление класса можно представить следующим образом:

class X { // класс имеет имя X

public:

// открытые члены:

// – пользовательский интерфейс (доступный всем)

// функции

// типы

// данные (лучше всего поместить в раздел private)

private:

// закрытые члены:

// – детали реализации (используется только членами

// данного класса)

// функции

// типы

// данные

};

Члены класса по умолчанию являются закрытыми. Иначе говоря, фрагмент

class X {

int mf(int);

// ...

};

означает

class X {

private:

int mf(int);

// ...

};

поэтому

X x; // переменная x типа X

int y = x.mf(); // ошибка: переменная mf является закрытой

// (т.е. недоступной)

Пользователь не может непосредственно ссылаться на закрытый член класса. Вместо этого он должен обратиться к открытой функции-члену, имеющей доступ к закрытым данным. Например:

class X {

int m;

int mf(int);

public:

int f(int i) { m=i; return mf(i); }

};

X x;

int y = x.f(2);

Различие между закрытыми и открытыми данными отражает важное различие между интерфейсом (точка зрения пользователя класса) и деталями реализации (точка зрения разработчика класса). По мере изложения мы опишем эту концепцию более подробно и рассмотрим множество примеров. А пока просто укажем, что для обычных структур данных это различие не имеет значения. По этой причине для простоты будем рассматривать класс, не имеющий закрытых деталей реализации, т.е. структуру, в которой все члены по умолчанию являются открытыми. Рассмотрим пример.