35. Классы
Предназначение понятия класса заключается в том, чтобы предоставить инструмент для образования новых типов, таких же удобных в обращении, как и встроенные типы. В идеальном случае новый тип способом применения не должен отличаться от встроенных типов, только способом создания.
Тип является конкретным представлением некоторой концепции. К примеру, включающийся в C++ тип float с его операциями +, —, * и т. д. обеспечивает ограниченную, но конкретную версию математического понятия действительного числа. Новый тип образуется для того, чтобы дать специальное и конкретное описание понятия, которому ничто прямо и очевидно среди встроенных типов не отвечает.
К примеру, в программе, работающей с телефоном, можно было бы создать тип trun
В определении нового типа основной идеей является отделить несущественные подробности реализации (формат данных, которые применяются для хранения объекта типа) от качеств, существенных для его правильного использования. Подобное разделение можно описать так, что работа со структурой данных и внутренними административными подпрограммами производится через специальный интерфейс.
Класс представляет собой определяемый пользователем тип. Данный раздел знакомит с основными средствами определения класса, создания объекта класса, работы с такими объектами и, наконец, уничтожения таких объектов после использования.
Явной связи между функциями и типом данных не существует. Такую связь можно определить, описав функции как члены:
struct date {
int month, day, year;
void set(int, int, int); void get(int*, int*, int*); void next(); void print(); };
Функции, описанные данным способом, называются функциями-членами и могут вызываться только для специальной переменной некоторого типа с применением стандартного синтаксиса для доступа к членам структуры.
36. Перегрузка операций
Часто программы имеют дело с объектами, которые являются представлениями абстрактных понятий. К примеру, тип данных int в C++ вместе с операциями +, —, *, / и т. д. является реализацией математического понятия целых чисел. Подобные понятия чаще всего включают в себя множество операций, которые кратко, удобно и привычно описывают основные действия над объектами. Язык программирования может непосредственно поддерживать только очень малое количество таких понятий. Например, понятия, комплексная арифметика, матричная алгебра, логические сигналы и строки не имеют прямой поддержки в C++. Классы дают метод спецификации в C++ представления неэлементарных объектов с множеством действий, которые выполняются над данными объектами. Часто определение того, как работают операции на объекты классов, дает возможность обеспечить более удобную запись для манипуляции объектами классов, чем та, которую можно получить, применяя только основную функциональную запись.
К примеру:
class complex {
double re, im;
public:
complex(double r, double i) { re=r; im=i; }
friend complex operator+(complex, complex);
friend complex operator*(complex, complex);
};
дает возможность просто определить понятие комплексного числа, в котором число является парой чисел с плавающей точкой двойной точности, работа с которыми производится операциями + и *. Человек определяет смысл операций + и * с помощью определения функций с именами operator+ и operator*. Если, к примеру, имеем b и c типа complex, то b+c значит (по определению) operator+(b,c). Теперь существует возможность приблизить простую интерпретацию комплексных выражений. К примеру:
void f()
{
complex a = complex(1, 3.1);
complex b = complex(1.2, 2);
complex c = b;
a = b+c;
b = b+c*a;
c = a*b+complex(1,2);
}
37. Производные классы
Производные классы предоставляют простой и эффективный аппарат задания для класса альтернативного интерфейса и установления класса путем добавления возможностей к уже существующему классу без перепрограммирования или перекомпиляции. С помощью производных классов возможно и обеспечить общий интерфейс для определенных классов так, чтобы другие части программы работали с объектами этих классов одинаковым образом. При этом чаще всего в каждый объект закладывается информация о типе, чтобы эти объекты могли обрабатываться в ситуациях, когда их тип невозможно определить во время компиляции. Для простой и надежной обработки таких динамических зависимостей типов вводится понятие виртуальной функции. По сути, производные классы применяются для того, чтобы облегчить формулировку общности.
Рассмотрим процесс написания средства общего назначения, которое будет использоваться в различных обстоятельствах. Ясно, что таких средств множество и выгоды от их стандартизации огромны. В большой программе вполне может быть много копий похожих частей кода для работы с такими фундаментальными понятиями.
Причина подобного хаоса частично заключается в том, что представить такие общие понятия в языке программирования не просто с концептуальной точки зрения. Кроме того, средства, которые обладают достаточной общностью, налагают дополнительные расходы по памяти и/или по времени, в результате чего делает их неудобными для самых простых и наиболее напряженно используемых средств, где они были бы полезны. Понятие производного класса в C++ не обеспечивает общего решения всех рассмотренных проблем, но оно определяет способ справляться с довольно небольшим числом важных случаев.
Написание общецелевых средств является сложной задачей, и часто основной акцент в их разработке другой, чем при разработке программ специального назначения. Нет четкой границы между средствами общего и специального назначения, и к методам и языковым средствам можно относиться так, будто они являются более полезными связи с ростом объема и сложности создаваемых программ.
Покажем построение программы, которая имеет дело с людьми, работающими в некоторой компании. Структура данных в такой программе может быть, например:
struct employee { // служащий
char* name; // имя
short age; // возраст
short department; // подразделение
int salary; //
employee* next;
// …
};
