Глава 11: Введение в классы
В этой главе мы познакомимся с классом. Класс — это фундамент, на котором построена С++-поддержка объектно-ориентированного программирования, а также ядро многих более сложных программных средств. Класс — это базовая единица инкапсуляции, которая обеспечивает механизм создания объектов.
Объектно-ориентированное программирование построено на понятии класса.
Начнем с определения терминов класса и объекта. Класс определяет новый тип данных, который задает формат объекта. Класс включает как данные, так и код, предназначенный для выполнения над этими данными. Следовательно, класс связывает данные с кодом. В C++ спецификация класса используется для построения объектов. Объекты — это экземпляры класса. По сути, класс представляет собой набор планов, которые определяют, как строить объект. Важно понимать, что класс — это логическая абстракция, которая реально не существует до тех пор, пока не будет создан объект этого класса, т.е. то, что станет физическим представлением этого класса в памяти компьютера.
Определяя класс, вы объявляете данные, которые он содержит, и код, который выполняется над этими данными. Хотя очень простые классы могут содержать только код или только данные, большинство реальных классов содержат оба компонента. В классе данные объявляются в виде переменных, а код оформляется в виде функций. Функции и переменные, составляющие класс, называются его членами. Таким образом, переменная, объявленная в классе, называется членом данных, а функция, объявленная в классе, называется функцией-членом. Иногда вместо термина член данных используется термин переменная экземпляра (или переменная реализации).
Объявление класса начинается с ключевого слова class.
Класс создается с помощью ключевого слова class. Объявление класса синтаксически подобно объявлению структуры. Рассмотрим пример. Следующий класс определяет тип queue, который предназначен для реализации очереди. (Под очередью понимается список с дисциплиной обслуживания в порядке поступления, т.е. "первым прибыл — первым обслужен".)
// Создание класса queue.
class queue {
int q[100];
int sloc, rloc;
public:
void init();
void qput(int i);
int qget();
};
Рассмотрим подробно объявление этого класса.
По умолчанию члены класса являются закрытыми (private-членами).
Все члены класса queue объявлены в теле инструкции class. Членами данных класса queue являются переменные q, sloc и rloc. Кроме того, здесь определено три функции-члена: init(), qput() и qget().
Любой класс может содержать как закрытые, так и открытые члены. По умолчанию все элементы, определенные в классе, являются закрытыми. Например, переменные q, sloc и rloc являются закрытыми. Это означает, что к ним могут получить доступ только другие члены класса queue; никакие другие части программы этого сделать не могут. В этом состоит одно из проявлений инкапсуляции: программист в полной мере может управлять доступом к определенным элементам данных. Закрытыми можно объявить и функции (в этом примере таких нет), и тогда их смогут вызывать только другие члены этого класса.
Ключевое слово public используется для объявления открытых членов класса.
Чтобы сделать части класса открытыми (т.е. доступными для других частей программы), необходимо объявить их после ключевого слова public. Все переменные или функции, определенные после спецификатора public, доступны для всех других функций программы. Итак, в классе queue функции init(), qput() и qget() являются открытыми. Обычно в программе организуется доступ к закрытым членам класса через его открытые функции. Обратите внимание на то, что после ключевого слова public стоит двоеточие.
Следует иметь в виду, что объект образует своего рода связку между кодом и данными. Так, любая функция-член имеет доступ к закрытым элементам класса. Это означает, что функции init(), qput() и qget() имеют доступ к переменным q, sloc и rloc. Чтобы добавить функцию-член в класс, определите ее прототип в объявлении этого класса.