Что такое class в c

Эта статья даст базовое понимание терминов «класс», «метод», «наследование», «перегрузка метода»

Методы

Методы — это функции, объявление которых размещено внутри определения класса или структуры. В список переменных, доступных для метода, неявно попадают все поля структуры или класса, в котором он объявлен. Другими словами, в список областей видимости метода попадает область видимости структуры.

Взгляните на пример:

#include struct Vec2f  float x = 0; float y = 0; // Объявление метода с именем getLength // 1) метод - это функция, привязанная к объекту // 2) полное имя метода: "Vec2f::getLength" // Метод имеет квалификатор "const", потому что он не меняет // значения полей и не вызывает другие не-const методы. float getLength() const  const float lengthSquare = x * x + y * y; return std::sqrt(lengthSquare); > >;

Методу Vec2f::getLength доступны все символы (т.е. переменные, функции, типы данных), которые были объявлены в одной из трёх областей видимости. При наличии символов с одинаковыми идентификаторами один символ перекрывает другой, т.к. поиск происходит от внутренней области видимости к внешней.

Понять идею проще на схеме. В ней область видимости названа по-английски: scope.

Схема

Поднимаясь по схеме от внутренней области видимости к внешней, легко понять, какие имена символов доступны в методе getLength:

локальная переменная “lengthSquare”
поля Vec2f под именами “x” и “y”
всё, что есть в глобальной области видимости

К слову, в других методах структуры Vec2f переменная “lengthSquare” будет недоступна, а поля “x” и “y” будут доступны.

Конструкторы

Конструктор — это специальный метод, который вызывается автоматически при выполнении инструкции объявления переменной. При этом память под переменную уже выделена заранее, т.к. память под все локальные переменные выделяется на стеке программы в момент вызова функции. Конструктор позволяет выполнить сложный код для инициализации переменной.

Посмотрите на простой пример. В нём есть проблема: и поля, и параметры конструктора названы одинаково. В результате в области видимости конструктора доступны только параметры, и своими именами они перекрывают поля!

struct Vec2f  float x = 0; float y = 0; // Имя метода-конструктора совпадает с именем типа, возвращаемый тип отсутствует Vec2f(float x, float y)  // поля x, y перекрыты, что делать? > >;

Язык C++ предлагает два решения. Первый способ — использовать косвенное обращение к полям через привязанный к методу объект. Указатель на него доступен по ключевому слову this :

struct Vec2f  float x = 0; float y = 0; Vec2f(float x, float y)  // Обращаемся к полю через указатель this this->x = x; this->y = y; > >;

Второй путь считается более правильным: мы используем специальную возможность конструкторов — “списки инициализации конструктора” (англ. constructor initializer lists). Списки инициализации — это список, разделённый запятыми и начинающийся с “:”. Элемент списка инициализации выглядит как field(expression) , т.е. для каждого выбранного программистом поля можно указать выражение, инициализирующее его. Имя переменной является выражением. Поэтому мы инициализируем поле его параметром:

struct Vec2f  float x = 0; float y = 0; Vec2f(float x, float y) : x(x) // Перекрытия имён нет, т.к. согласно синтаксису C++ , y(y) // перед скобками может стоять только имя поля.  > >;

Объявление и определение методов

C++ требует, чтобы каждый метод структуры или класса был упомянут в определении этой структуры или класса. Но допускается писать лишь объявление метода, о определение размещать где-нибудь в другом месте:

// Определение структуры Vec2f содержит // - объявление конструктора // - объявление метода getLength struct Vec2f  float x = 0; float y = 0; Vec2f(float x, float y); float getLength() const; >; // Определение конструктора (добавлен квалификатор "Vec2f::") Vec2f::Vec2f(float x, float y) : x(x) , y(y)  > // Определение метода getLength (добавлен квалификатор "Vec2f::") float Vec2f::getLength() const  const float lengthSquare = x * x + y * y; return std::sqrt(lengthSquare); >

Классы и структуры

В C++ есть ключевое слово class — это практически аналог ключевого слова struct . Оба ключевых слова объявляют тип данных, и разница между ними есть только на стыке наследования и инкапсуляции. Других различий class и struct не существует.

Основы инкапсуляции

В C++ можно блокировать доступ к полям извне, но сохранять доступ для методов. Для этого введены три области доступа

public — символ в этой области доступен извне
private — символ из этой области доступен лишь собственных в методах
protected — используется редко, о нём можете прочитать в документации

Давайте сделаем поля типа Vec2f недоступными извне. Также мы заменим ключевое слово struct на class — это не меняет смысла программы, но считается хорошим тоном использовать struct только если все поля доступны публично.

class Vec2f  public: // начало списка публичных методов и полей Vec2f(float x, float y) : x(x) , y(y)  > float getLength() const  // Здесь поля x/y доступны, т.к. это внутренний метод const float lengthSquare = x * x + y * y; return std::sqrt(lengthSquare); > private: // начало списка недоступных извне методов и полей float x = 0; float y = 0; >; // ! ОШИБКА КОМПИЛЯЦИИ ! // Поля x/y недоступны для внешней функции void printVector(const Vec2f& v)  std::cout  <"["  <v.x  <","  <v.y  <"]"; >

Запомните несколько хороших правил:

Используйте struct, если все поля публичные и не зависят друг от друга; используйте class, если между полями должны соблюдаться закономерности (например, поле “площадь” круга должно быть)

Основы наследования

В C++ новый тип может наследовать все поля и методы другого типа. Для этого достаточно указать структуру или класс в списке базовых типов. Такой приём используется в SFML при объявлении классов фигур:

// ! КОД НАМЕРЕННО УПРОЩЁН! // Класс RectangleShape наследует все поля и методы Shape, // но также имеет дополнительные поля и методы. // Финальный список полей и методов составляет компилятор при сборке программы. // Смысл наследования: "прямоугольник является фигурой". class RectangleShape : public Shape  public: // Конструктор, принимающий один необязательный аргумент RectangleShape(const Vector2f& size = Vector2f(0, 0)); // Метод с одним аргументом void setSize(const Vector2f& size); // . >; // Класс Shape наследует все поля и методы двух классов: Drawable и Transformable // Смысл наследования: "фигура является сущностью, которую можно нарисовать // и у которой можно задать позицию/масштаб/вращение" class Shape : public Drawable, public Transformable  public: // Виртуальный деструктор Shape. // Деструктор вызывается // 1) для локальной переменной - при выходе из области видимости локальной переменной // 2) для параметра, переданного по значению - при выходе из функции // 3) для временных объектов в выражении - при завершении инструкции, в которой находится выражение // 4) для объектов в динамической памяти - при освобождении памяти (например, через delete) // Деструкторы простых типов int, sf::Vector2f и т.д. не делают ничего. // Деструкторы сложных типов освобождают ресурсы (например, удаляют текстуру или вспомогательныю память) virtual ~Shape(); // Метод setTexture, принимает 2 параметра, из которых 1 - необязательный. void setTexture(const Texture* texture, bool resetRect = false); // . >;

Что означает public перед именем базового типа? Во-первых внешний код может передать RectangleShape в функцию, принимающую ссылку на Shape, то есть возможен так называемы upcast от более низкого (и более конкретного) типа RectangleShape к более высокому (и более абстрактному) типу Shape:

// Хотя параметр имеет тип Shape, мы можем передать тип RectangleShape, // потому что RectangleShape является Shape. // Аналогично мы можем передать CircleShape. void drawShape(sf::RenderWindow& window, const Shape& shape)  window.draw(shape); > // Параметр имеет тип RectangleShape, и передать Shape или CircleShape нельзя, // потому что ни Shape, ни CircleShape не являются RectangleShape. void drawRect(sf::RenderWindow& window, const RectangleShape& shape)  window.draw(shape); >

Во-вторых из-за public наследования все унаследованные поля и методы сохраняют свой уровень доступ: приватные остаются приватными, публичные остаются публичными. А если бы мы наследовали Shape с ключевым словом private, то уровень доступа стал бы ниже: все методы и поля стали бы приватными:

// ! КОД НАМЕРЕННО УПРОЩЁН! // Все поля и методы Shape, даже публичные, стали приватными в RectangleShape class RectangleShape : private Shape  public: RectangleShape(const Vector2f& size = Vector2f(0, 0)); void setSize(const Vector2f& size); >;

Контроль уровня доступа полей и методов — хитрый механизм, пройдёт немало времени, прежде чем вы научитесь пользоваться им правильно. В начале просто старайтесь сделать правильный выбор между private и public. Скорее всего поля будут private, а конструктор и все методы будут public. Это позволяет сохранять инвариант класса, то есть держать поля объекта в согласованном состоянии независимо от того, какие методы вызывают извне.

Основы полиморфизма: виртуальные методы и их перегрузка

SFML использует ещё одну идиому C++: виртуальные методы. Ключевые слова virtual , final , override относятся именно к этой идиоме. Например, в SFML определяется класс Drawable, который обозначает “сущность, которую можно нарисовать”. Все рисуемые классы SFML, включая sf::Sprite , sf::RectangleShape , sf::Text , прямо или косвенно наследуются от sf::Drawable .

// ! КОД НАМЕРЕННО УПРОЩЁН! class Drawable  public: // Виртуальный деструктор. virtual ~Drawable() <> // Виртуальный метод draw virtual void draw(RenderTarget& target, RenderStates states) const; >;

Зачем это надо? Дело в том, что метод draw класса RenderWindow принимает параметр типа Drawable . Тем не менее, этот метод успешно рисует любые типы объектов: спрайты, фигуры, тексты. Он не выполняет проверок — он просто настраивает состояние рисования (RenderStates) и вызывает метод draw у сущности, которая является Drawable .

void RenderWindow::draw(const Drawable& drawable)  RenderStates states = . ; // как-то настраиваем состояние. drawable.draw(*this, states); >

Виртуальный метод вызывается косвенно: если класс Shape , унаследованный от Drawable , переопределил метод, а потом был передан как параметр типа Drawable , то вызов метода draw всё равно приведёт к вызову переопределённого метода Shape::draw , а не метода Drawable::draw ! С обычными (не виртуальными) методами такого не происходит: если бы мы убрали слово virtual из объявления draw , то вызов метода draw у параметра типа Drawable всегда приводил бы к вызову Drawable::draw , даже если реальный тип объекта, скрытого за этим параметром, совсем другой.

Возможность по-разному реагировать на одинаковый вызов метода извне называется полиморфизмом. Точнее, это одна из разновидностей полиморфизма объектов.

Другими словами, RenderWindow и RectangleShape не знают, что они работают друг с другом, но тем не менее каждый вызывает правильный метод другого класса!

Иллюстрация

Когда вы просто вызываете window.draw(shape) , повышение класса происходит дважды: сначала конкретный класс фигуры повышается до более ограниченного класса Drawable, затем конкретный класс RenderWindow повышается до абстрактного RenderTarget. Всё это не требует времени при выполнении: просто компилятор выполняет проверки типов данных ещё при компиляции, не более того.

Как унаследовать Drawable: практический пример

Мы создадим класс, который рисует флаг России. Он будет унаследован от Drawable, чтобы использовать для рисования обычный метод draw у объекта окна.

#pragma once #include  // Класс RussianFlag рисует флаг России. // Наследуем его от sf::Drawable, чтобы можно было рисовать флаг проще: // window.draw(flag); class RussianFlag : public sf::Drawable  public: // Конструктор принимает два параметра: положение и размер флага. RussianFlag(const sf::Vector2f& position, const sf::Vector2f& size); private: // Метод draw вызывается окном при рисовании флага, // то есть window.draw(flag) косвенно привозит к вызову этого метода. void draw(sf::RenderTarget& target, sf::RenderStates states) const override; sf::RectangleShape m_whiteStrip; sf::RectangleShape m_blueStrip; sf::RectangleShape m_redStrip; >;

Теперь мы можем реализовать конструктор и метод draw. В конструкторе мы должны вычислить и установить позиции и размеры трёх полос на флаге, а в методе draw мы должны их последовательно нарисовать.

#include "RussianFlag.h" RussianFlag::RussianFlag(const sf::Vector2f& position, const sf::Vector2f& size)  const sf::Vector2f stripSize =  size.x, size.y / 3.f >; m_whiteStrip.setSize(stripSize); m_whiteStrip.setPosition(position); m_whiteStrip.setFillColor(sf::Color(0xFF, 0xFF, 0xFF)); m_blueStrip.setSize(stripSize); m_blueStrip.setPosition(position + sf::Vector2f 0.f, stripSize.y >); m_blueStrip.setFillColor(sf::Color(0, 0, 0xFF)); m_redStrip.setSize(stripSize); m_redStrip.setPosition(position + sf::Vector2f 0.f, 2.f * stripSize.y >); m_redStrip.setFillColor(sf::Color(0xFF, 0, 0)); > void RussianFlag::draw(sf::RenderTarget& target, sf::RenderStates states) const  target.draw(m_whiteStrip, states); target.draw(m_blueStrip, states); target.draw(m_redStrip, states); >

Теперь использовать класс RussianFlag извне очень легко!

#include "RussianFlag.h" #include #include // Функция создаёт окно определённого размера с определённым заголовком. void initWindow(sf::RenderWindow& window)  sf::VideoMode videoMode(800, 600); const std::string title = "Russian Flag + class derived from sf::Drawable"; sf::ContextSettings settings; settings.antialiasingLevel = 8; window.create(videoMode, title, sf::Style::Default, settings); > int main()  sf::RenderWindow window; initWindow(window); RussianFlag flag(100, 50>, 300, 150>); while (window.isOpen())  sf::Event event; while (window.pollEvent(event))  if (event.type == sf::Event::Closed)  window.close(); > > // Рисуем flag как обычную фигуру или спрайт: вызовом window.draw. window.clear(); window.draw(flag); window.display(); > >

PS-Group

PS-Group
sshambir@gmail.com

ps-group
image/svg+xml sshambir

Классы в C++: руководство для начинающих!

обложка статьи

Всем привет! Объекты очень важная вещь в программировании, которая может облегчить решения многих задач. Например нужно вести дневник пользователя: год рождения, имя, фамилия, местожительство, все это можно продолжать еще очень долго. Поэтому, как и другие языки программирования C++ обзавелся — классами.

Как создать класс

Чтобы объявить класс нужно использовать данную конструкцию:

class имя класса>  >;

Обычно прописывают с заглавной буквы. Также в конце обяз

Что такое class в c