Класс определение программирование

Классы и объекты

В данном уроке мы рассмотрим классы в C++ и познакомимся с объектно-ориентированным программированием. Объектно-ориентированное программирование или ООП — это одна из парадигм программирования. Парадигма — это, другими словами, стиль. Парадигма определяет какие средства используются при написании программы. В ООП используются классы и объекты. Все наши предыдущие программы имели элементы разных парадигм: императивной, процедурной, структурной.

Мы можем написать одинаковую программу в разных парадигмах. Парадигмы не имеют чёткого определения и часто пересекаются.

Давайте посмотрим на пример. Допустим, в нашей игре есть танки и они могут стрелять, при стрельбе у них уменьшается боезапас. Как мы можем это смоделировать без ООП:

У нас есть структура, которая содержит поле, представляющее количество снарядов, и есть функция атаки, в которую мы передаём танк. Внутри функции мы меняем количество снарядов. Так может выглядеть игра на языке C: структуры отдельно от функций, которые совершают действия со структурными переменными. Данную ситуацию можно смоделировать по-другому с помощью объектно-ориентированного программирования (Object-Oriented Programming, OOP) — ООП.В ООП действия привязываются к объектам.

Определение классов в C++

Класс — это пользовательский тип данных (также как и структуры). Т.е. тип данных, который вы создаёте сами. Для этого вы пишете определение класса. Определение класса состоит из заголовка и тела. В заголовке ставится ключевое слов class, затем имя класса (стандартный идентификатор C++). Тело помещается в фигурные скобки. В C++ классы и структуры почти идентичны. В языке C в структурах можно хранить только данные, но в C++ в них можно добавить действия.

В C++ ключевые слова struct и class очень близки и могут использоваться взаимозаменяемо. У них есть только одно отличие (об этом ниже). Вот как можно определить такой же класс с помощью struct:

Отличие только первом ключевом слове. В одном из прошлых уроков мы уже обсуждали структуры. что мы видим новое? Ключевые слова private и public — это спецификаторы доступа. Также мы видим, что внутри класса мы можем вставлять определения функций.

Определение класса это чертёж. Оно говорит нам из каких данных состоит класс и какие действия он может совершать. т.е. происходит объединение данных и действий в одной сущности.

Переменные и методы класса

Класс состоит из членов класса (class members). Члены класса могут быть переменными (data members) или методами (function members или methods). Переменные класса могут иметь любой тип данных (включая другие структуры и классы). Методы — это действия, которые может выполнять класс. По сути, это обычные функции.

Все методы класса имеют доступ к переменным класса. Обратите внимание, как мы обращаемся к ammo в методе Attack.

Создание объектов класса

Теперь у нас есть свой тип данных и мы можем создавать переменные данного типа. Если после определения структур мы могли создавать структурные переменные, то в случае классов, мы создаём объекты классов (или экземпляры). Разница между классами и структурами только в терминах. Для C++ это почти одно и то же.

Вот так мы можем создать объекты класса Tank и вызвать метод Attack:

t1 и t2 — объекты класса Tank. Для C++ объект класса — это всего-лишь переменная. Тип данных этих переменных — Tank. Ещё раз повторю, что классы (и структуры) позволяют создавать пользовательские типы данных.

В англоязычной литературе создание объектов классов также называется созданием экземпляров — instantiating.

Мы обращаемся к переменным класса и методам с помощью оператора точки (прямой доступ), также как мы обращались к полям структурных переменных.

В нашем примере каждый объект имеет доступ к своей копии ammo. ammo — переменная класса (data member). Attack — метод класса. У каждого объекта своя копия переменных класса, но все объекты одного класса вызывают одни и те же методы.

Размер объекта включает все данные, но не методы

В памяти переменные класса располагаются последовательно. Благодаря этому мы можем создавать массивы объектов и копировать их все вместе (если в классе этих объектов нет динамического выделения памяти). Это будет важно для нас, когда мы начнём работать с графикой в DirectX/OpenGL. Размер объекта класса можно узнать с помощью функции sizeof. При этом в качестве аргумента можно использовать как объект, так и сам класс:

Методы — это все лишь функции. Но в отличии от простых функций, у всех методов есть один скрытый параметр — указатель на объект, который вызывает данный метод. Именно благодаря этому указателю метод знает, какой объект вызвал его и какому объекту принадлежат переменные класса. Внутри метода имя этого указателя — this.

Указатель this

Вот как для компилятора выглядит любой метод:

Это просто иллюстрация. В реальности не нужно указывать аргумент (всё что в круглых скобках). Мы автоматически получаем доступ к указателю this. В данном случае его использование перед ammo необязательно, компилятор автоматически привяжет эту переменную к this.

Указатель this нужен, когда методу необходимо вернуть указатель на текущий объект.

Указатели на объекты

При работе с объектам в C++ вам неизбежно придётся работать с указателями (и ссылками). Как мы помним, при передаче в функцию по значению создаётся копия переменной. Если у вас сложный класс, содержащий большой массив или указатели, то копирование такого объекта может потребовать ненужное выделение дополнительной памяти или может быть вообще невозможным, в случае если в классе вы динамически выделяете память. Поэтому очень часто объекты создаются динамически. Для доступа к таким объектам используется оператор непрямого доступа (стрелочка):

При использовании ссылки на объект, для доступа к его членам используется оператор прямого доступа (точка), т.е. с ссылкой можно обращаться как с обычным объектом:

Чуть ниже мы увидим один случай, когда не обойтись без ссылок.

Конструктор класса (Constructor)

Конструктор класса — метод, вызываемый автоматически при создании объекта. Он используется для инициализации переменных класса и выделении памяти, если это нужно. По сути это обычный метод. Имя обязательно должно совпадать с именем класса и он не имеет возвращаемого значения. Рассмотрим новый класс:

Здесь, в конструкторе задаются начальные значения переменных, но мы можем делать в нём всё что угодно, это обычная функция.

Перегрузка конструктора класса

Перегрузка (overloading) конструктора позволяет создать несколько конструкторов для одного класса с разными параметрами. Всё то же самое, что и при перегрузке функций:

Начальные значения можно задавать в виде списка инициализации. Выше в конструкторе мы инициализировали переменные внутри тела. Список инициализации идёт перед телом конструктора и выглядит так:

В списке инициализации можно задать значение только части переменных класса.

Копирующий конструктор (Copy Constructor)

Без каких-либо действий с нашей стороны мы можем присваивать объектам другие объекты:

Здесь используется копирующий конструктор. Копирующий конструктор по умолчанию просто копирует все переменные класса в другой объект. Если в классе используется динамическое выделение памяти, то копирующий конструктор по умолчанию не сможет правильно создать новый объект. В таком случае вы можете перегрузить копирующий конструктор:

В копирующем конструкторе всегда используются ссылки. Это обязательно. Параметр point — это объект, стоящий справа от оператора присваивания.

Деструктор класса

Деструктор класса — метод, вызываемый автоматически при уничтожении объекта. Это происходит, например, когда область видимости объекта заканчивается. Деструктор нужно писать явно, если в классе происходит выделение памяти. Соответственно, в деструкторе вам необходимо освободить все указатели.

Допустим в нашем танке есть экипаж, пусть это будет один объект типа Unit. При создании танка мы выделяем память под экипаж. В деструкторе нам нужно будет освободить память:

Имя деструктора совпадает с именем класса и перед ним ставится тильда

. Деструктор может быть только один.

Объектно-ориентированное программирование в C++ (ООП)

Теперь, когда мы представляем что такое классы и объекты, и умеем с ними работать, можно поговорить о объектно-ориентированном программировании. Сам по себе стиль ООП предполагает использование классов и объектов. Но помимо этого, у ООП есть ещё три характерные черты: инкапсуляция данных, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция данных — Encapsulation

Что означает слово Encapsulation? Корень — капсула. En — предлог в. Инкапсуляция — это буквально помещение в капсулу. Что помещается в капсулу? Данные и действия над ними: переменные и функции. Инкапсуляция — связывание данных и функций. Давайте ещё раз взглянем на класс Tank:

Собственно, здесь в класс Tank мы поместили переменную ammo и метод Attack. В методе Attack мы изменяем ammo. Это и есть инкапсуляция: члены класса (данные и методы) в одном месте.

В C++ есть ещё одно понятие, которое связано с инкапсуляцией — сокрытие данных. Сокрытие предполагает помещение данных (переменных класса) в область, в которой они не будут видимы в других частях программы. Для сокрытия используются спецификаторы доступа (access specifiers). Ключевые слова public и private и есть спецификаторы доступа. public говорит, что весь следующий блок будет видим за пределами определения класса. private говорит, что только методы класса имеют доступ к данным блока. Пример:

Здесь мы видим, что объект может получить доступ только к членам класса, находящимся в блоке public. При попытке обратиться к членам класса (и переменным, и методам) блока private, компилятор выдаст ошибку. При этом внутри любого метода класса мы можем обращаться к членам блока private. В методе Move мы изменяем скрытые переменные x и y.

Хороший стиль программирования в ООП предполагает сокрытие всех данных. Как тогда задавать значения скрытых данных и получать доступ к ним? Для этого используются методы setters и getters.

Setters and Getters

Setters и Getters сложно красиво перевести на русский. В своих уроках я буду использовать английские обозначения для них. Setter (set — установить) — это метод, который устанавливает значение переменной класса. Getter (get — получить) — метод, который возвращает значение переменной:

Имена не обязательно должны включать Set и Get. Использование setters и getters приводит к увеличению количества кода. Можно ли обойтись без инкапсуляции и объявить все данные в блоке public? Да, можно. Но данная экономия кода имеет свои негативные последствия. Мы будем подробно обсуждать данный вопрос, когда будем говорить об интерфейсах.

Следующая концепция ООП — наследование.

Наследование (Inheritance) в C++

Производный класс не может получить доступ к private членам. Поэтому в классе Unit используется спецификатор protected. Данный спецификатор разрешает доступ к данным внутри класса и внутри дочерних классов, private же разрешает доступ только в методах самого класса.

При наследовании производный класс имеет доступ ко всем членам (public и protected) базового класса. Именно поэтому мы можем вызвать метод Move для объекта типа Archer.

Обратите внимание, как происходит наследование. При определении дочернего класса, после имени ставится двоеточие, слово public и имя базового класса. В следущем уроке мы рассмотрим для чего здесь нужно слово public.

Полиморфизм (Polymorphism)

Наследование открывает доступ к полиморфизму. Poly — много, morph — форма. Это очень мощная техника, которую мы будем использовать постоянно.

Полиморфизм позволяет поместить в массив разные типы данных:

Мы создали массив указателей на Unit. Но C++ позволяет поместить в такой указатель и указатель на любой дочерний классс. Данная техника будет особенно полезна, когда мы изучим виртуальные функции.

Заключение

Классы позволяют легко моделировать лубую предметную область. Иногда лучше избежать использование ООП, но об этом мы поговорим в другой раз.

В следующем уроке мы познакомимся с более сложными концепциями, касающимися классов: виртуалье методы, шаблоны, статичные члены. Впоследствии мы увидим, как классы используютя в DirectX.

Единственное отличие между классом и структурой в C++: по умолчанию в структуре используется спецификатор доступа public, а в классе — private. Часто в коде вы будете видеть, что структуры используются без методов, чисто для описания каких-либо сущностей. Но это делать необязательно это всего лишь соглашение.

Программирование на C, C# и Java

Уроки программирования, алгоритмы, статьи, исходники, примеры программ и полезные советы

ОСТОРОЖНО МОШЕННИКИ! В последнее время в социальных сетях участились случаи предложения помощи в написании программ от лиц, прикрывающихся сайтом vscode.ru. Мы никогда не пишем первыми и не размещаем никакие материалы в посторонних группах ВК. Для связи с нами используйте исключительно эти контакты: vscoderu@yandex.ru, https://vk.com/vscode

Что такое класс в ООП

Класс – это ключевое понятие в объектно-ориентированном программировании. Не до конца понимая, что такое класс, невозможно успешно программировать в рамках парадигмы ООП. Данная статья посвящена понятию класса и его базовым элементам, таким как поля, методы и конструкторы.

Когда Вы переходите от процедурных языков (Си, Pascal, Basic) к объектно-ориентированным (C#, Java, C++), первое, что вам нужно сделать – это сломать своё мышление относительно того, что программирование – это написание функций и их последовательный вызов в некоторой главной (main). В рамках ООП вам придётся мыслить более абстрактно и работать с классами, которые являются воплощением объектов реального мира. Казалось бы, почему мыслить в рамках реальных объектов – это значит мыслить более абстрактно?

В программировании, которое изначально было процедурным, переход в объектам – это переход на один уровень абстракции выше. Парадоксально, но новичкам на первых порах довольно сложно перейти к мышлению в рамках реальных объектов при написании кода. Но освоив объектно-ориентированное программирование, вы, несомненно, останетесь довольны, потому что его мощь позволит вам создавать сложные программы значительно быстрее. Мы же со своей стороны постараемся на примерах доходчиво объяснить, что такое класс, и как его использовать. Приступим.

Что такое класс?

В объектно-ориентированном программировании (ООП) – класс это основной элемент, в рамках которого осуществляется конструирование программ. Класс содержит в себе данные и код, который управляет этими данными.

Класс зачастую описывает объект реального мира. Как и реальный объект, класс содержит свой набор параметров и характеристик. Каждый такой параметр называется поле класса (очень похоже на обычные переменные). Также класс способен манипулировать своими характеристиками (полями) с помощью методов класса (похожи на функции в процедурных языках). Рассмотрим такой объект, как автомобиль.

Оговоримся, что данная статья исключительно для начинающих. В ней не рассматривается наследование, абстрактные классы и т.д.

Создание класса

Что имеет автомобиль? В частности, это:

• марка;
• цвет;
• мощность (в л/с);
• максимальная скорость (км/ч);
• объём бака (л);
• расход топлива (л) на 100 км пути.

Напишем класс Car (автомобиль) на C# (аналогично на Java):

Классы в C++ — урок 10

Весь реальный мир состоит из объектов. Города состоят из районов, в каждом районе есть свои названия улиц, на каждой улице находятся жилые дома, которые также состоят из объектов.

Практически любой материальный предмет можно представить в виде совокупности объектов, из которых он состоит. Допустим, что нам нужно написать программу для учета успеваемости студентов. Можно представить группу студентов, как класс языка C++. Назовем его Students .

Основные понятия

Классы в программировании состоят из свойств и методов. Свойства — это любые данные, которыми можно характеризовать объект класса. В нашем случае, объектом класса является студент, а его свойствами — имя, фамилия, оценки и средний балл.

У каждого студента есть имя — name и фамилия last_name . Также, у него есть промежуточные оценки за весь семестр. Эти оценки мы будем записывать в целочисленный массив из пяти элементов. После того, как все пять оценок будут проставлены, определим средний балл успеваемости студента за весь семестр — свойство average_ball .

Методы — это функции, которые могут выполнять какие-либо действия над данными (свойствами) класса. Добавим в наш класс функцию calculate_average_ball() , которая будет определять средний балл успеваемости ученика.

• Методы класса — это его функции.
• Свойства класса — его переменные.

Функция calculate_average_ball() просто делит сумму всех промежуточных оценок на их количество.

Модификаторы доступа public и private

Все свойства и методы классов имеют права доступа. По умолчанию, все содержимое класса является доступным для чтения и записи только для него самого. Для того, чтобы разрешить доступ к данным класса извне, используют модификатор доступа public . Все функции и переменные, которые находятся после модификатора public , становятся доступными из всех частей программы.

Закрытые данные класса размещаются после модификатора доступа private . Если отсутствует модификатор public , то все функции и переменные, по умолчанию являются закрытыми (как в первом примере).

Обычно, приватными делают все свойства класса, а публичными — его методы. Все действия с закрытыми свойствами класса реализуются через его методы. Рассмотрим следующий код.

Мы не можем напрямую обращаться к закрытым данными класса. Работать с этими данными можно только посредством методов этого класса. В примере выше, мы используем функцию get_average_ball() для получения средней оценки студента, и set_average_ball() для выставления этой оценки.

Функция set_average_ball() принимает средний балл в качестве параметра и присваивает его значение закрытой переменной average_ball . Функция get_average_ball() просто возвращает значение этой переменной.

Программа учета успеваемости студентов

Создадим программу, которая будет заниматься учетом успеваемости студентов в группе. Создайте заголовочный файл students.h, в котором будет находиться класс Students .

Мы добавили в наш класс новые методы, а также сделали приватными все его свойства. Функция set_name() сохраняет имя студента в переменной name , а get_name() возвращает значение этой переменной. Принцип работы функций set_last_name() и get_last_name() аналогичен.

Функция set_scores() принимает массив с промежуточными оценками и сохраняет их в приватную переменную int scores[5] .

Теперь создайте файл main.cpp со следующим содержимым.

В самом начале программы создается объект класса Students . Дело в том, что сам класс является только описанием его объекта. Класс Students является описанием любого из студентов, у которого есть имя, фамилия и возможность получения оценок.

Объект класса Students характеризует конкретного студента. Если мы захотим выставить оценки всем ученикам в группе, то будем создавать новый объект для каждого из них. Использование классов очень хорошо подходит для описания объектов реального мира.

После создания объекта student , мы вводим с клавиатуры фамилию, имя и промежуточные оценки для конкретного ученика. Пускай это будет Вася Пупкин, у которого есть пять оценок за семестр — две тройки, две четверки и одна пятерка.

Введенные данные мы передаем set-функциям, которые присваивают их закрытым переменным класса. После того, как были введены промежуточные оценки, мы высчитываем средний балл на основе этих оценок, а затем сохраняем это значение в закрытом свойстве average_ball , с помощью функции set_average_ball() .

Скомпилируйте и запустите программу.

Отделение данных от логики

Вынесем реализацию всех методов класса в отдельный файл students.cpp.

А в заголовочном файле students.h оставим только прототипы этих методов.

Такой подход называется абстракцией данных — одного из фундаментальных принципов объектно-ориентированного программирования. К примеру, если кто-то другой захочет использовать наш класс в своем коде, ему не обязательно знать, как именно высчитывается средний балл. Он просто будет использовать функцию calculate_average_ball() из второго примера, не вникая в алгоритм ее работы.

Над крупными проектами обычно работает несколько программистов. Каждый из них занимается написанием определенной части продукта. В таких масштабах кода, одному человеку практически нереально запомнить, как работает каждая из внутренних функций проекта. В нашей программе, мы используем оператор потокового вывода cout , не задумываясь о том, как он реализован на низком уровне. Кроме того, отделение данных от логики является хорошим тоном программирования.

В начале обучения мы говорили о пространствах имен (namespaces). Каждый класс в C++ использует свое пространство имен. Это сделано для того, чтобы избежать конфликтов при именовании переменных и функций. В файле students.cpp мы используем оператор принадлежности :: перед именем каждой функции. Это делается для того, чтобы указать компилятору, что эти функции принадлежат классу Students .

Создание объекта через указатель

При создании объекта, лучше не копировать память для него, а выделять ее в в куче с помощью указателя. И освобождать ее после того, как мы закончили работу с объектом. Реализуем это в нашей программе, немного изменив содержимое файла main.cpp.

При создании статического объекта, для доступа к его методам и свойствам, используют операция прямого обращения — « . » (символ точки). Если же память для объекта выделяется посредством указателя, то для доступа к его методам и свойствам используется оператор косвенного обращения — « -> ».

Конструктор и деструктор класса

Конструктор класса — это специальная функция, которая автоматически вызывается сразу после создания объекта этого класса. Он не имеет типа возвращаемого значения и должен называться также, как класс, в котором он находится. По умолчанию, заполним двойками массив с промежуточными оценками студента.

Мы можем исправить двойки, если ученик будет хорошо себя вести, и вовремя сдавать домашние задания. А на «нет» и суда нет 🙂

Деструктор класса вызывается при уничтожении объекта. Имя деструктора аналогично имени конструктора, только в начале ставится знак тильды

Введение в C#: Что такое классы в программировании

Когда мы говорим о языке программирование C# мы подразумеваем ООП. А ООП, как известно, это классы, которые необходимо создавать. Однако как показывает мой личный опыт, далеко не все имеют представление о том, что такое класс в программировании…
Понятие того — что такое класс очень важно. Невозможно писать программы, если Вы не осознаете с чем работаете и не можете объяснить это своими словами. Я постараюсь описать Вам свое видение понятия класса в очень примитивной и грубой форме. Однако, на мой взгляд, только так можно поведать в тексте (не в лекциях, не в видео) начинающим программистам что такое класс.
Класс в программировании — это универсальный конструктор описания объектов и терминов. Под объектами мы подразумеваем как любой объект окружающего нас мира (будь то человек, камень или солнечная система), так и любой несуществующий в природе объект (например описание монстра «запупырки» или набора из четырех целых и одного дробного числа). Под термины же попадают всевозможные определения (например, геометрическая точка, предел, какая-нибудь болезнь).
Заметьте, я не зря выделил фразу «конструктор описания». Класс — по своей сути это не рабочий объект (особенно это видно, если вы программируете на языке C++), класс это абстрактное описание чего-либо. Говоря о «абстрактном описании» мы говорим об объектах в целом, а не о каком-либо конкретном предмете или термине (например, если речь идет о людях — мы говорим о понятии «человек», а не о конкретной личности «Иван Иванов»). Класс так же можно сравнить с подробной шаблонной инструкцией по эксплуатации, которую можно положить вместе с любой покупаемой техникой определенной категории. Для покупателя (пользователя программы) телевизор (объект) — это черный ящик. Конечному пользователю не нужно знать, как устроено внутри его приобретение, но ему нужно знать, что и как с этим можно делать на уровне пользования. С другой стороны существует и производитель данного телевизора (разработчик, создавший, и возможно расширивший, объект класса телевизор), который обязан иметь определенный набор знаний о производимом изделии (то что должно быть у всех телевизоров), но при этом не ограничивающийся только ими (создается инструкция на конкретную модель телевизора). Есть еще и третья сторона — изобретатель телевизора (разработчик создавший класс). Именно он описывает то, что должно быть у телевизора и как это должно работать (создает инструкцию для телевизора в целом как для категории товара, а не на конкретную модель).
Разрабатывая программно обеспечение, Вы часто будете выступать за вторую и третью стороны. Вам нужно будет и создавать классы и использовать их, а так же расширять их базовый функционал. Поэтому очень важно прорабатывать структуру вашего класса, чтобы она была удобна в использовании и легко дополнялась новыми возможностями.
Когда перед Вами стоит задача создать класс, который будет описывать существующий объект — не стоит изобретать велосипед. Природа или человечество уже придумали необходимую вам «инструкцию», старайтесь придерживаться ее. Например, если Вам нужно создать класс, описывающий точку в двухмерном пространстве» не нужно наделять ее магическими свойствами. Точка базовый элемент, который описывается своей позицией по оси Х и Y. Не нужно усложнять это определение. Так же не нужно придумывать «новые» имена осям координат (например, менять X на V, а Y на A) — лучше вы точно никому не сделаете. Так же, возможно, Вам наоборот лучше упросить описание под свой конкретный случай. В итоге пишите такой код, и этого будет более чем достаточно:

С точкой все более и менее понятно, однако давайте рассмотрим процесс создания и использования классов на более сложном примере. Причем рассмотрим данный процесс со всех трех сторон.

Задача: создать класс «Телевизор».

Разработка класса Телевизор
Будучи разработчиком (изобретателем телевизора), перед которым стоит такая задача, нужно сразу отметить для себя, что понятие «Телевизор» вполне себе стандартизировано. Сам телевизор уже изобретен, нам нужно лишь «изобрести» класс. Мы все всё знаем о телевизорах и что у них может быть, а так же что они должны уметь делать. Например мы слету можем сказать, что у телевизоров есть название модели, производитель, вес, цвет и некоторые другие свойства. Так же мы знаем что телевизор может менять свою громкость, работать с разными каналами. Еще раз акцентирую Ваше внимание — Мы, как разработчики (в нашем случае телевизора), оперируем общими понятиями. Мы создаем шаблонную инструкцию для категории товаров «телевизор». Мы отпустим данную инструкцию в свободное плаванье, чтобы другие изобретатели смогли создавать свои телевизоры, подставляя нужные значения в наш шаблон, и, при необходимости, добавляя новые функциональные возможности и свойства.

Пример класса телевизор:

Использование класса Телевизор
Отпустив данный шаблон в свободное плаванье, мы уже можем создавать различные телевизоры и работать с ними, используя их возможности. Т.е. теперь мы выступаем в качестве 2ой стороны (разработчика, использующего объекты того или иного класса). Для наглядности опишем наши действия будто мы заводе 🙂

Урок №113. Классы, Объекты и Методы

Обновл. 2 Фев 2020 |

Хотя C++ предоставляет ряд фундаментальных типов данных (например: char, int, long, float, double и т.д.), которых бывает достаточно для решения относительно простых проблем, для решения сложных проблем функционала этих простых типов может не хватать.

Классы

Одной из наиболее полезных фич языка C++ является возможность определять собственные типы данных, которые будут лучше соответствовать в решении конкретных проблем. Вы уже видели, как перечисления и структуры могут использоваться для создания собственных пользовательских типов данных. Например, структура для хранения даты:

Перечисления и структуры — это традиционный (не объектно-ориентированный) мир программирования, в котором мы можем только хранить данные. В C++11 мы можем создать и инициализировать структуру следующим образом:

Для вывода даты на экран (что может понадобиться выполнить и не раз, и не два) хорошей идеей будет написать отдельную функцию. Например:

В объектно-ориентированном программировании типы данных могут не только содержать данные, но и функции, которые будут работать с этими данными. Для определения такого типа данных в C++ используется ключевое слово class. Использование ключевого слова class определяет новый пользовательский тип данных — класс.

В C++ классы очень похожи на структуры, за исключением того, что они обеспечивают гораздо большую мощность и гибкость. Фактически, следующая структура и класс по функционалу идентичны:

Единственным существенным отличием здесь является public — ключевое слово в классе. О нём мы поговорим детальнее в следующем уроке.

Так же, как объявление структуры, так же и объявление класса не приводит к выделению какой-либо памяти. Для использования класса нужно объявить переменную этого типа класса:

В C++ переменная класса называется экземпляром или объектом класса. Точно так же, как определение переменной фундаментального типа данных (например, int x ) приводит к выделению памяти для этой переменной, так же и создание объекта класса (например, DateClass today ) приводит к выделению памяти для этого объекта.

Методы классов

Помимо хранения данных, классы также могут содержать и функции! Функции, определённые внутри класса, называются функциями-членами или методами. Методы могут быть определены внутри или вне класса. Пока что мы будем определять их внутри класса (для простоты), как определить их вне класса — рассмотрим несколько позже.

Класс Date с методом вывода даты:

Обратите внимание, как эта программа похожа на программу выше (где используется структура).

Однако есть несколько отличий. В версии DateStruct для print() нам нужно было передать переменную структуры непосредственно в функцию print() в качестве параметра. Если бы мы этого не сделали, то print() не знал бы, какую переменную DateStruct выводить. Нам тогда бы пришлось явно ссылаться на члены структуры внутри функции.

Методы класса работают несколько иначе: все вызовы функций-членов должны быть связаны с объектом класса. Когда мы вызываем today.print() , мы сообщаем компилятору вызвать метод print() объекта today .

Рассмотрим определение метода print() ещё раз:

Поэтому, при вызове today.print() , компилятор интерпретирует:

m_day как today.m_day ;

m_month как today.m_month ;

m_year как today.m_year .

Если бы мы вызвали tomorrow.print() , то m_day ссылался бы на tomorrow.m_day .

По сути, связанный объект неявно передаётся функции-члену. По этой причине его часто называют неявным объектом.

Детальнее о том, как передаётся неявный объект функции-члену, мы поговорим в следующих уроках. Ключевым моментом здесь является то, что для работы с функциями, не являющимися членами класса, нам нужно передавать данные в эту функцию явно (в качестве параметров). А для работы с методами у нас всегда есть неявный объект класса!

Использование префикса m_ (англ. «m» = «members») для переменных-членов помогает различать переменные-члены от параметров функции или локальных переменных внутри методов класса. Это полезно по нескольким причинам:

Во-первых, когда мы видим переменную с префиксом m_ , то мы понимаем, что работаем с переменной-членом класса.

Во-вторых, в отличие от параметров функции или локальных переменных, объявленных внутри функции, переменные-члены объявляются в определении класса. Следовательно, если мы хотим знать, как объявлена ​​переменная с префиксом m_ , то мы понимаем, что искать нужно в определении класса, а не внутри функции.

Обычно программисты пишут имена классов с заглавной буквы.

Правило: Пишите имена классов с заглавной буквы.

Вот ещё один пример программы с использованием класса:

Name: Max
Id: 6
Wage: $32.75

В отличие от обычных функций, порядок, в котором определены методы класса, не имеет значения!

Примечание о структурах в C++

В языке C структуры могут только хранить данные и не могут иметь связанных методов. В C++, после проектирования классов (используя ключевое слово class), Бьёрн Страуструп размышлял о том, нужно ли, чтобы структуры (которые были унаследованы из языка С) имели связанные функции-члены. После некоторых размышлений он решил, что нужно. Поэтому в программах выше мы также можем использовать ключевое слово struct, вместо class, и всё будет работать!

Многие разработчики (включая и меня) считают, что это было неправильное решение, поскольку оно может привести к проблемам: например, справедливо предположить, что класс выполняет очистку памяти после себя (например, класс, которому выделена память, освободит её до того, как будет уничтожен), но предполагать то же самое при работе со структурами — небезопасно. Следовательно, рекомендуется использовать ключевое слово struct для структур, используемых только для хранения данных и ключевое слово class для определения объектов, которые требуют объединения как данных, так и функций.

Правило: Используйте ключевое слово struct для структур, используемых только для хранения данных. Используйте ключевое слово class для объектов, объединяющих как данные, так и функции.

Заключение

Оказывается, стандартная библиотека C++ полна классов, созданных для нашего удобства. std::string, std::vector и std::array — это всё типы классов! Поэтому, когда вы создаёте объект любого из этих типов, вы создаёте объект класса. А когда вы вызываете функцию с использованием этих объектов, вы вызываете метод: