Коднянко В.А.
Программирование на языке Object Pascal в среде Delphi


18. Классы и объекты

В Object Pascal классами называются специальные типы, которые содержат поля, методы и свойства. Предшественником класса является устаревший ныне тип языка Turbo Pascal, называемый объектом. Объект был введен в Turbo Pascal до создания Delphi. С появлением Delphi в новой версии языка Object Pascal объекты, для совместимости со старым программным продуктом, сохранены. Однако ныне использование объектов не актуально.

Класс представляет собой указатель. Однако в отличие от традиционных указателей это указатель особого типа: в нем нельзя использовать символ "^" при обращении к классу.

18.1. Инкаспуляция, наследование и полиморфизм

Класс, объединяя в себе поля, методы и свойства в единое целое, является законченной структурной единицей, предназначенной для решения отдельной задачи. Обычно такой задачей является задача разрешения некоторого круга сопутствующих проблем. Так, класс TRichEdit представляет собой мощный текстовой редактор rtf-файлов (файлов в формате Rich Text Format), который предназначен для организации просмотра и редактирования файла, сохранения и изменения размеров и типов шрифтов, поиска строк символов и многого другого. Такое объединение полей, методов и свойств в единое целое называется инкаспуляцией.

В языке существует множество классов (около 300), которые созданы разработчиками языка Object Pascal – сотрудниками фирмы Inprise International – для программистов, использующих среду Delphi. Такие классы можно назвать фирменными.

Программист, составляя программу, всегда создает свои пользовательские классы. Эти классы создаются либо неявно, когда программист конструирует программу визуальными средствами Delphi, а текст классов при этом составляет сама Delphi, либо явно, когда программист пишет код класса средствами языка Object Pascal.

Новый класс строится на основе другого, более простого, класса. Для этого в заголовке класса указывается его класс-родитель. Синтаксис заголовка нового класса имеет вид

type className = class (ancestorClass)

Здесь className – имя нового класса; ancestorClass – имя класса-родителя. Новый класс автоматически наследует поля, методы и свойства своего родителя и может пополниться своими полями, методами и свойствами. Это свойство классов называется наследованием. Возможность наследования позволяет, следуя методу от простого к сложному, создавать классы какой угодно степени сложности. Простейшим классом является класс TObject, который не содержит полей и свойств, однако имеет некоторое множество методов, обеспечивающих создание, уничтожение и обслуживание этого класса и необходимых для нормального функционирования программы. Именно на основе этого общего для всех классов прародителя строится дерево наследования классов. Например:

type TPersistent = class (TObject),

type TComponent = class (TPersistent),

type TControl = class (TComponent).

Нередко методы, описанные в классе-родителе, оказываются по каким-либо причинам неудовлетворительными для класса-потомка. В этом случае в классе-потомке можно создать метод с тем же именем, что и в классе-родителе. При этом окажется, что в обоих классах будут действовать разные методы с одним и тем же именем. Полиморфизм и есть такое свойство родственных классов, которое состоит в допустимости объявления в них одноименных методов.

18.2. Синтаксис класса

Синтаксис всякого класса имеет вид

type className = class (ancestorClass)

memberList

end;

Здесь className – имя класса; class – ключевое слово; ancestorClass – тип класса-родителя; memberList – список полей, методов и свойств. Ниже приведен текст модуля main, содержащий класс TForm1.

unit main;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms;

type

TForm1 = class(TForm) {объявление класса TForm1}

Button1: TButton; {поле}

L1: TLabel; {поле}

L2: TLabel; {поле}

Button2: TButton; {поле}

procedure Button1Click(Sender: TObject); {метод}

procedure FormActivate(Sender: TObject); {метод}

end;

Var i: Integer;

implementation

{$R *.DFM}

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); {описание метода}

begin

L1.Caption:= DateTimeToStr(Date);

L2.Caption:= TimeToStr(Time);

end;

procedure TForm1.FormActivate(Sender: TObject); {описание метода}

begin

i:=125;

end;

end.

18.3. Поля класса

Полем может быть любой инкаспулированный в класс тип или другой класс, например:

type

TKdnClass = class(TObject)

i, j: integer;

s: String;

TKdn1: TKdn0;

End;

Если потомком является TObject, то в заголовке его можно опустить.

Класс-потомок имеет доступ ко всем полям своих предков, но не может их переопределять, т. к. он станет недоступен. Пример:

type

TPredok = class {объявление класса-предка}

Value: Integer;

end;

TPotomok = class(TPredok) {объявление класса-потомка}

Value: string; {перекрытие наследуемого поля}

end;

var

My1: TPredok; {объявление переменной класса}

My2: TPotomok; {объявление переменной-класса}

begin

My1 := TPotomok.Create; {создает класс типа TPredok !}

My2 := TPotomok.Create; {создает класс типа TPotomok}

My1.Value := 'Hello!'; {ошибка, не тот тип поля TPredok}

My2.Value := 'Hello!'; {правильно, работает поле Value: String}

My2.Value := 8; {ошибка: поле Value: Integer перекрыто}

end;

В этом примере описано два класса: TPredok – предок и TPotomok – потомок. Каждый из классов содержит одноименные поля Value разных типов.

Далее в var-секции объявлены две различные переменные My1 и My2 типа class. На первый взгляд может показаться, что оператор-конструктор объекта My1:= TPotomok.Create создаст объект My1 (выделит под него память) типа TPotomok. Однако это не так, поскольку My1 имеет другой тип. По этой причине конструктор создаст объект родительского типа, т. е. объект типа TPredok. Теперь становится понятен источник ошибок, которые имеют место в нескольких операторах приведенного примера.

18.4. Методы класса

Методом класса является инкаспулированная процедура или функция. Эти подрограммы объявляются так же, как обычные подпрограммы. Метод должен быть объявлен в описании класса в виде отдельного заголовка, а код метода – описан в секции implementation с указанием через символ "." принадлежности метода к своему классу, например:

type

TMyClass = class(TObject){объявление класса}

...

procedure DoSomething; {объявление метода DoSomething}

...

end;

Описание для DoSomething должно быть приведено позже в секции implementation модуля:

procedure TMyClass.DoSomething;{вид заголовка класс.метод}

begin

...

end;

При обращении к методу возможно использование составного имени либо оператора With, например:

Var KdnClass: TKdnClass;

…

KdnClass.MyProc1; // два примера обращения к методам

X:= KdnClass.MyFunc2; // с помощью составных имен

…

With KdnClass do // те же обращения

Begin // с помощью оператора With

MyProc1;

X:=MyFunc2;

End;

Одноименные методы могут перекрываться в потомках точно так, как это показано в примере перекрытия полей. Такое перекрытие называется статическим.

Для расширения возможностей чаще используется динамическое перекрытие. Для этого родительский метод должен иметь директиву dinamic (динамический метод) или virtual (виртуальный метод), а перекрывающий метод – директиву override. Пример:

type

TFigure = class

procedure Draw; virtual; {виртуальный метод}

end;

TRectangle = class(TFigure)

procedure Draw; override; {перекрывающий метод}

end;

TEllipse = class(TFigure)

procedure Draw; override; {перекрывающий метод}

end;

В этом примере объявлен виртуальный метод Draw родительского класса TFigure и два одноименных метода в классах-потомках TRectangle и TEllipse. Последние объявлены перекрывающими (override).

Такое объявление позволяет перекрывать методы с целью достижения нужных целей:

var

Figure: TFigure;

begin

Figure := TRectangle.Create; //создание класса

Figure.Draw; // вызов TRectangle.Draw

Figure.Destroy; // уничтожение класса

Figure := TEllipse.Create; //создание класса

Figure.Draw; // вызов TEllipse.Draw

Figure.Destroy; // уничтожение класса

end;

Семантически виртуальный и динамический методы работают одинаково. Разница состоит в том, что виртуальный метод оптимизирует скорость вычислений, а динамический метод оптимизирует размер соответствующего программного кода.

В классе метод может быть объявлен абстрактным с помощью директивы adstract. Такой метод является виртуальным или динамическим, однако, в отличие от других методов, может не иметь в секции implementation своего кода. Класс, имеющий абстрактные методы, называется абстрактным. Такие классы и методы могут ничего не делать, инкаспулируя таким способом доступ к методам потомков, например:

procedure DoSomething; virtual; abstract;

Обращение к неперекрываемому абстрактному методу вызывает ошибку времени выполнения (run time error), например:

Type

TClass2 = class(TClass0)

…

procedure Paint; virtual; abstract;

end;

TClass1 = class(TClass0)

…

procedure Paint; override;

end;

var

jClass1: TClass1;

jClass2: TClass2;

begin

jClass1.Paint; // правильно

jClass2.Paint; // неправильно: обращение к абстрактному методу

…

end;

Каждый класс имеет два особых метода – конструктор и деструктор. Конструктор предназначен для создания класса, т. е. для выделения под него динамической памяти. Деструктор, наоборот, предназначен для уничтожения класса, т. е. для освобождения участка памяти, занятого этим классом. В классе TObject имеются стандартные методы Create (создать) и Destroy (уничтожить). В этом классе объявлен также метод Free, который сначала проверяет корректность адреса и только потом вызывает метод Destroy. В этой связи предпочтительнее использовать метод Free вместо метода Destroy. Всякий класс по умолчанию содержит переменную Self, в которую после выделения динамической памяти помещается адрес класса. Прежде чем выполнить обращение к методам класса, его нужно создать. Хотя конструктор и деструктор являются процедурами, они объявляются специальными словами. Конструктор объявляется словом Constructor, деструктор – словом Destructor. Часто для обеспечения доступа к полям предка в конструкторе необходимо предварительно создать класс-предок. Это можно сделать c помощью слова Inherited.

Пример:

type

TShape = class(TGraphicControl)

Private {внутренние объявления}

FPen: TPen;

FBrush: TBrush;

procedure PenChanged(Sender: TObject);

procedure BrushChanged(Sender: TObject);

 

public {внешние объявления}

constructor Create(Owner: TComponent); override;

 

destructor Destroy; override;

...

end;

 

constructor TShape.Create(Owner: TComponent);

begin

inherited Create(Owner); // создание класса-предка TGraphicControl

Width := 65; // изменение наследуемых свойств TGraphicControl

Height := 65;

FPen := TPen.Create; // создание отдельного поля TPen типа class

FPen.OnChange := PenChanged;

FBrush := TBrush.Create; // создание отдельного поля TBrush типа class

FBrush.OnChange := BrushChanged;

end;

Некоторые простые классы могут быть созданы и уничтожены без объявления конструкторов и деструкторов. Например, если класс является потомком TObject, то в нем явно Constructor и Destructor в некоторых случаях объявлять нет нужды:

Type TClassy = class;

..

var Classy: TClassy;

…

Classy:= TClassy.Create; {создание класса}

…

Classy:= TClassy.Free; {уничтожение класса}

В языке имеется возможность объявлять в пределах одного класса несколько методов с одним и тем же именем. При этом всякий такой метод должен быть перезагружаемым (директива overload). Компилятор такие методы идентифицирует по своим уникальным наборам формальных параметров. Для того чтобы отменить реакцию компилятора Delphi на появление метода с тем же именем, каждый такой метод нужно пометить директивой reintroduce. Далее в секции implementation необходимо привести коды всех таких методов.

Пример:

Type TClassy = class;

Procedure HH(i, j: byte; var s: String); reintroduce; overload;

Procedure HH(q: String); reintroduce; overload;

Procedure HH(a: array oh Integer); reintroduce; overload;

…

implementation

…

Procedure TClassy.HH(i, j: byte; var s: String);

Begin

S:=IntToStr(i + j);

End;

 

Procedure TClassy.HH(q: String);

Begin

L2.Cattion:= q;

End;

 

Procedure TClassy.HH(a: array oh Integer);

Begin

L1.Cattion:= IntToStr(a[6] + a[4]);

End;

…

Теперь, после обращения к методу по имени TClassy.HH, программа вызовет именно тот метод, формальные параметры которого соответствуют фактическим параметрам в обращении.

18.5. Свойства класса

Свойства, как и поля, являются атрибутами класса. Свойства объявляются с помощью слов property, read и write. Слова read и write конкретизируют назначение свойства. Синтаксис свойства таков:

property propertyName[indexes]: type index integerConstant specifiers;

где propertyName – имя свойства; [indexes] – параметры-имена в форме имя1, имя2, ... , имяN: type; index – целая константа; read, write, stored, default (или nodefault) и implements – спецификации. Всякое объявление свойства должно иметь одну из спецификаций read или write или обе вместе.

Примеры:

property Objects[Index: Integer]: TObject read GetObject write SetObject;

property Pixels[X, Y: Integer]: TColor read GetPixel write SetPixel;

property Values[const Name: string]: string read GetValue write SetValue;

property ErrorCount: Integer read GetErrorCount;

property NativeError: Longint read FNativeError;

Неиндексированные свойства похожи на обычные поля, а индексированные свойства напоминают поля-массивы. В программе свойства ведут себя почти так же, как обычные поля. Разница в том, что свойство имеет более ответственное назначение. Например, оно может активизировать некоторые методы для придания объектам требуемого свойства. Так если изменено свойство шрифта какого-либо визуального класса, то смена свойства шрифта повлечет за собой перерисовку текста и выполнение ряда сопутствующих операций, которые обеспечат классу именно такое свойство.

Каждое свойство может иметь спецификацию read или write или оба вместе в форме

read fieldOrMethod

write fieldOrMethod

где fieldOrMethod – имя поля или метода, объявленного в классе, или свойство класса-предка.

Если fieldOrMethod объявлено в классе, то оно должно быть определено в том же классе. Если оно объявлено в классе-предке, то оно должно быть видимо из потомка, т. е. не должно быть частным полем или методом класса-предка. Если свойство есть поле, то оно должно иметь тип. Если fieldOrMethod есть read-спецификация, то оно должно быть функцией без параметров, тип которой совпадает с типом свойства. Если fieldOrMethod есть write-спецификация и метод, то оно должно быть процедурой, возвращающей простое значение или константу того же типа, что тип свойства. Например, если свойство объявлено:

property Color: TColor read GetColor write SetColor;

тогда метод GetColor должен быть описан как

function GetColor: TColor;

и метод SetColor должен быть описан как

procedure SetColor(Value: TColor);

или

procedure SetColor(const Value: TColor);

Если свойство имеет спецификацию read, то оно имеет атрибут "read only" (только для чтения). Если свойство имеет спецификацию write, то оно имеет атрибут "write only" (только для чтения).

18.6. Структура класса

Всякий класс имеет структуру, которая состоит из секций. Каждая секция объявляется специальным зарезервированным словом. К их числу относятся: published (декларированные), private (частные), protected (защищенные), public (доступные), automated (автоматизированные). Внутри каждой секции сначала объявляются поля, затем – свойства и методы.

Пример:

type

TMyClass = class(TControl)

private

... { частные объявления здесь}

protected

... { защищенные объявления здесь }

public

... { доступные объявления здесь }

published

... { декларированные объявления здесь }

end;

Секции определяют области видимости компонент класса:

  • Private – компоненты класса доступны только внутри этого класса;
  • Public – компоненты класса доступны в текущем и любом другом модуле, который содержит ссылку в списке uses на модуль, в котором объявлен класс;
  • Published – то же, что Public, однако в ней должны быть перечислены свойства, которые доступны не только на этапе выполнения программы, но и на этапе ее визуального конструирования средствами Delphi;
  • Protected – cекция доступна только методам текущего класса и методам классов-предков;
  • Automated – секция используется для объявления свойств и методов обработки OLE-контейнеров в рамках OLE-технологии.

Порядок следования секций произволен. Любая из секций может быть как пустой, так и объявлена несколько раз в рамках одного класса.

18.7. Операции над классами

Над классами разрешено выполнять две операции – is и as.

1. Операция is. Синтаксис выражения, содержащего операцию is, имеет вид

object is class

Это выражение имеет логический тип (boolean) и возвращает True, если переменная object имеет тип class класса, иначе – False.

Пример:

if ActiveControl is TEdit then TEdit(ActiveControl).SelectAll;

В этом примере: если класс ActiveControl имеет тип TEdit, то будет выполнен метод TEdit(ActiveControl).SelectAll.

2. Операция as. Синтаксис выражения, содержащего операцию as:

object as class

Результатом вычисления этого выражения является ссылка на объект того же типа, что и тип класса class. При выполнении программы object может иметь тот же тип, или тип класса-потомка, или nil.

Примеры:

with Sender as TButton do // если Sender имеет тип TButton

begin // или тип-потомок от TButton

Caption := '&Ok';

OnClick := OkClick;

end;

(Sender as TButton).Caption := '&Ok'; //свойству Caption переменной

// Sender типа TButton или его потомка присваивается значение '&Ok'

 
</body> </html>