Реализация на языке C++

Краткое содержание лекции

Введение в объектно-ориентированное программирование (ООП)

• ООП - это парадигма программирования, поэтому полная ее реализация в каком-то одном языке невозможна.
• Каждый язык реализует ООП с теми или иными допущениями.
• Ключевые языки: C++, Python, JavaScript.
• В курсе будут рассмотрены C++ и Python.

Основные понятия ООП

• Объект (экземпляр): Имеет внешнюю сторону (методы и свойства) и внутреннее состояние (данные).
• Методы экземпляра: Действия, которые можно выполнять с объектом.
• Свойства экземпляра: Характеристики объекта (цвет, вкус и т.д.).
• Внутреннее состояние описывается данными экземпляра (переменными).
• Экземпляры одного класса обязательно имеют одинаковые методы и свойства.

Реализация классов в C++

• Каждому классу можно сопоставить набор переменных, составляющих данные экземпляра.
• Используется класс-ориентированный подход, при котором сначала описывается класс, а затем создаются экземпляры этого класса.
• Каждый класс обычно реализуется в двух файлах:
  • файл myclass.h содержит описание класса;
  • файл meclass.cpp исходные тексты функций, реализующих методы экземпляра.
• Создавая новый класс, мы создаем новый тип данных.
• Функция и метод - это разные вещи: метод = действие, функция = способ реализации метода.
• В C++ экземпляр, с которым ведется работа, задается указателем this.
• Функция-член класса, реализующая метод экземпляра, может иметь и другие параметры, помимо this.
• При объявлении функции параметр this не записывается.
• Жизненный цикл объекта состоит из 5 этапов: создание, инициализация, использование, деинициализация, уничтожение.
  • Для создания объекта используется метод operator new;
  • для инициализации объекта используется метод-конструктор;
  • для деинициализации объекта используется метод-деструктор;
  • для уничтожения объекта используется метод operator delete.
• Инициализация присваивает начальные значения.
• Деинициализация освобождает ресурсы, связанные с переменной (например, закрытие открытого файла).
• Создание переменной в основном включает в себя выделение памяти.
• Уничтожение объекта включает в себя освобождение памяти.
• Создание экземпляра и инициализация - это отдельные этапы.
• Создание экземпляра почти всегда выполняется стандартным способом.
• Программировать операторы new и delete вручную редко бывает необходимо.
• Метод, который инициализирует переменную, называется конструктором.
• Имя метода-конструктора всегда совпадает с именем класса.
• Конструктор умолчания используется при создании переменной без указания параметров.
• Конструктор копирования вызывается, когда создается копия переменной того же типа.
• Деинициализация переменной выполняется функцией, называемой деструктором.
• Имя деструктора начинается со знака тильды (~) за которым следует имя класса, и у него никогда не бывает параметров.
• Ни конструкторы, ни деструкторы не имеют возвращаемых значений.
• Деструкторы следует объявлять с ключевым словом virtual.
• Необходимо объявить функцию присваивания operator=.
• Оператор присваивания вызывается во время простого присваивания (X = Y), где X и Y имеют один и тот же тип.
• Присваивание отличается от инициализации.
• Четыре функции должны присутствовать в каждом классе C++ по историческим причинам:
  • конструктор умолчания;
  • конструктор копирования;
  • деструктор;
  • оператор присваивания.

Инкапсуляция

• Инкапсуляция означает, что данные экземпляра/состояние объекта могут быть изменены только путем вызова его методов.
• Ключевое слово `private`: все, что следует за ним, может быть изменено только изнутри методов экземпляра.
• Ключевое слово `public`: все, что следует за ним, доступно любым способом.

Свойства в C++

• Общепринятой реализации свойств в C++ не существует.
• Свойства экземпляра используются, но реализация варьируется в разных библиотеках (например, Qt имеет один способ, другие библиотеки - другой).
• Самый простой способ реализовать свойство: написать функцию, которая возвращает значение свойства.