Классы и объекты в ООП — различные понятия. Понятие класса в ООП – это тип данных (такой же как, например, Real или String), а объект – конкретный экземпляр класса (его копия), хранящийся в памяти компьютера как переменная соответствующего типа.
Класс является структурным типом данных. Класс включает описание полей данных, а также процедур и функций, которые работают с этими полями данных. Метод ООП – это и есть такие процедуры и функции применительно к классам.
Классы имеют поля (как тип данных запись — record), свойства, которые похожи на поля, но имеют дополнительные описатели, определяющие механизмы записи и считывания данных и методы — подпрограммы, которые направленны на изменение полей и свойств класса.
Классы и объекты
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 .
C# — Класс и объект. Уроки для маленьких и тупых #8.
class Students < // Имя студента std::string name; // Фамилия std::string last_name; // Пять промежуточных оценок студента int scores[5]; // Итоговая оценка за семестр float average_ball; >;
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.
class Students < public: // Функция, считающая средний балл void calculate_average_ball() < int sum = 0; // Сумма всех оценок for (int i = 0; i < 5; ++i) < sum += scores[i]; >// считаем среднее арифметическое average_ball = sum / 5.0; > // Имя студента std::string name; // Фамилия std::string last_name; // Пять промежуточных оценок студента int scores[5]; private: // Итоговая оценка за семестр float average_ball; >;
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.
Что такое класс. Что такое объект класса. Экземпляр класса это. Класс ООП это. Урок #73
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.
class Students < public: // Установка среднего балла void set_average_ball(float ball) < average_ball = ball; >// Получение среднего балла float get_average_ball() < return average_ball; > std::string name; std::string last_name; int scores[5]; private: float average_ball; >;
Классы и функции
Что и когда лучше использовать, чтобы писать хороший код.
Что такое ООП на примерах. Для чайников
Наверное, в половине вакансий(если не больше), требуется знание и понимание ООП. Да, эта методология, однозначно, покорила многих программистов! Обычно понимание ООП приходит с опытом, поскольку годных и доступно изложенных материалов на данный счет практически
нет. А если даже и есть, то далеко не факт, что на них наткнутся читатели. Надеюсь, у меня получится объяснить принципы этой замечательной методологии, как говорится, на пальцах.
Итак, уже в начале статьи я уже упомянул такой термин «методология». Применительно к программированию этот термин подразумевает наличие какого-либо набора способов организации кода, методов его написания, придерживаясь которых, программист сможет писать
вполне годные программы.
ООП (или объектно-ориентированное программирование) представляет собой способ организации кода программы, когда основными строительными блоками программы являются объекты и классы, а логика работы программы построена на их взаимодействии.
Об объектах и классах
Класс — это такая структура данных, которую может формировать сам программист. В терминах ООП, класс состоит из полей (по-простому — переменных) и методов (по-простому — функций). И, как выяснилось, сочетание
данных и функций работы над ними в одной структуре дает невообразимую мощь. Объект — это конкретный экземпляр класса. Придерживаясь аналогии класса со структурой данных, объект — это конкретная структура данных, у которой полям присвоены
какие-то значения. Поясню на примере:
Допустим, нам нужно написать программу, рассчитывающую периметр и площадь треугольника, который задан двумя сторонами и углом между ними. Для написания такой программы используя ООП, нам необходимо будет создать класс (то есть структуру) Треугольник.
Класс Треугольник будет хранить три поля (три переменные): сторона А, сторона Б, угол между ними; и два метода (две функции): посчитать периметр, посчитать площадь. Данным классом мы можем описать любой треугольник и вычислить периметр и площадь.
Так вот, конкретный треугольник с конкретными сторонами и углом между ними будет называться экземпляром класса Треугольник. Таким образом класс — это шаблон, а экземпляр — конкретная реализация шаблона. А вот уже экземпляры являются объектами, то
есть конкретными элементами, хранящими конкретные значения.
Одним из самых распространенных объектно-ориентированных языков программирования является язык java. Там без использования объектов просто не обойтись. Вот как будет выглядеть код класса, описывающего треугольник на этом языке:
/**
* Класс Треугольник.
*/
class Triangle
/**
* Специальный метод, называемый конструктор класса.
* Принимает на вход три параметра:
* длина стороны А, длина стороны Б,
* угол между этими сторонами(в градусах)
*/
Triangle(double sideA, double sideB, double angleAB) this.sideA = sideA;
this.sideB = sideB;
this.angleAB = angleAB;
>
double sideA; //Поле класса, хранит значение стороны А в описываемом треугольнике
double sideB; //Поле класса, хранит значение стороны Б в описываемом треугольнике
double angleAB; //Поле класса, хранит угла(в градусах) между двумя сторонами в описываемом треугольнике
/**
* Метод класса, который рассчитывает площадь треугольника
*/
double getSquare() double square = this.sideA * this.sideB * Math.sin(this.angleAB * Math.PI / 180);
return square;
>
/**
* Метод класса, который рассчитывает периметр треугольника
*/
double getPerimeter() double sideC = Math.sqrt(Math.pow(this.sideA, 2) + Math.pow(this.sideB, 2) — 2 * this.sideA * this.sideB * Math.cos(this.angleAB * Math.PI / 180));
double perimeter = this.sideA + this.sideB + sideC;
return perimeter;
>
>
Если мы внутрь класса добавим следующий код:
/**
* Именно в этом месте запускается программа
*/
public static void main(String[] args) //Значения 5, 17, 35 попадают в конструктор класса Triangle
Triangle triangle1 = new Triangle(5, 17, 35);
System.out.println(«Площадь треугольника1: «+triangle1.getSquare());
System.out.println(«Периметр треугольника1: «+triangle1.getPerimeter());
//Значения 6, 8, 60 попадают в конструктор класса Triangle
Triangle triangle2 = new Triangle(6, 8, 60);
System.out.println(«Площадь треугольника1: «+triangle2.getSquare());
System.out.println(«Периметр треугольника1: «+triangle2.getPerimeter());
>
то программу уже можно будет запускать на выполнение. Это особенность языка java. Если в классе есть такой метод
public static void main(String[] args)
то этот класс можно выполнять. Разберем код подробнее. Начнем со строки
Triangle triangle1 = new Triangle(5, 17, 35);
Здесь мы создаем экземпляр triangle1 класса Triangle и тут же задаем ему параметры сторон и угла между ними. При этом, вызывается специальный метод, называемый
конструктор и заполняет поля объекта переданными значениями в конструктор. Ну, а строки
System.out.println(«Площадь треугольника1: «+triangle1.getSquare());
System.out.println(«Периметр треугольника1: «+triangle1.getPerimeter());
выводят рассчитанные площадь треугольника и его периметр в консоль.
Аналогично все происходит и для второго экземпляра класса Triangle .
Понимание сути классов и конструирования конкретных объектов — это уверенный первый шаг к пониманию методологии ООП.
Еще раз, самое важное:
ООП — это способ организации кода программы;
Класс — это пользовательская структура данных, которая воедино объединяет данные и функции для работы с ними(поля класса и методы класса);
Объект — это конкретный экземпляр класса, полям которого заданы конкретные значения.
Три волшебных слова
ООП включает три ключевых подхода: наследование, инкапсуляцию и полиморфизм. Для начала, приведу определения из wikipedia:
Инкапсуляция — свойство системы, позволяющее объединить данные и методы, работающие с ними, в классе. Некоторые языки (например, С++) отождествляют инкапсуляцию с сокрытием, но большинство (Smalltalk, Eiffel, OCaml) различают эти понятия.
Наследование — свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью. Класс, от которого производится наследование, называется базовым, родительским или суперклассом.
Новый класс — потомком, наследником, дочерним или производным классом.
Полиморфизм — свойство системы, позволяющее использовать объекты с одинаковым интерфейсом без информации о типе и внутренней структуре объекта.
Понять, что же все эти определения означают на деле достаточно сложно. В специализированных книгах, раскрывающих данную тему на каждое определение, зачастую, отводится целая глава, но, как минимум, абзац. Хотя, сути того, что нужно понять и отпечатать
навсегда в своем мозге программиста совсем немного.
А примером для разбора нам будут служить фигуры на плоскости. Из школьной геометрии мы знаем, что у всех фигур, описанных на плоскости, можно рассчитать периметр и площадь. Например, для точки
оба параметра равны нулю. Для отрезка мы можем вычислить лишь периметр. А для квадрата, прямоугольника или треугольника — и то, и другое. Сейчас же мы опишем эту задачу в терминах ООП. Также не лишним будет уловить цепь рассуждений, которые выливаются
в иерархию классов, которая , в свою очередь, воплощается в работающий код. Поехали:
Итак, точка — это самая малая геометрическая фигура, которая является основой всех прочих построений (фигур). Поэтому именно точка выбрана в качестве базового родительского класса. Напишем класс точки на java:
/**
* Класс точки. Базовый класс
*/
class Point
/**
* Пустой конструктор
*/
Point() <>
/**
* Метод класса, который рассчитывает площадь фигуры
*/
double getSquare() return 0;
>
/**
* Метод класса, который рассчитывает периметр фигуры
*/
double getPerimeter() return 0;
>
/**
* Метод класса, возвращающий описание фигуры
*/
String getDescription() return «Точка»;
>
>
У получившегося класса Point пустой конструктор, поскольку в данном примере мы работаем без конкретных координат, а оперируем только параметрами значениями сторон. Так как у точки нет никаких сторон,
то и передавать ей никаких параметров не надо. Также заметим, что класс имеет методы Point::getSquare() и Point::getPerimeter() для расчета площади и
периметра, оба возвращают 0. Для точки оно и логично.
Поскольку у нас точка является основой всех прочих фигур, то и классы этих прочих фигур мы наследуем от класса Point . Опишем класс отрезка, наследуемого от класса точки:
/**
* Класс Отрезок
*/
class LineSegment extends Point
LineSegment(double segmentLength) this.segmentLength = segmentLength;
>
double segmentLength; // Длина отрезка
/**
* Переопределенный метод класса, который рассчитывает площадь отрезка
*/
double getSquare() return 0;
>
/**
* Переопределенный метод класса, который рассчитывает периметр отрезка
*/
double getPerimeter() return this.segmentLength;
>
String getDescription() return «Отрезок длиной: » + this.segmentLength;
>
>
class LineSegment extends Point
означает, что класс LineSegment наследуется от класса Point . Методы LineSegment::getSquare() и LineSegment::getPerimeter() переопределяют соответствующие методы базового класса. Площадь отрезка всегда равняется нулю, а площадь периметра равняется длине этого отрезка.
Теперь, подобно классу отрезка, опишем класс треугольника(который также наследуется от класса точки):
/**
* Класс Треугольник.
*/
class Triangle extends Point
/**
* Конструктор класса. Принимает на вход три параметра:
* длина стороны А, длина стороны Б,
* угол между этими сторонами(в градусах)
*/
Triangle(double sideA, double sideB, double angleAB) this.sideA = sideA;
this.sideB = sideB;
this.angleAB = angleAB;
>
double sideA; //Поле класса, хранит значение стороны А в описываемом треугольнике
double sideB; //Поле класса, хранит значение стороны Б в описываемом треугольнике
double angleAB; //Поле класса, хранит угла(в градусах) между двумя сторонами в описываемом треугольнике
/**
* Метод класса, который рассчитывает площадь треугольника
*/
double getSquare() double square = (this.sideA * this.sideB * Math.sin(this.angleAB * Math.PI / 180))/2;
return square;
>
/**
* Метод класса, который рассчитывает периметр треугольника
*/
double getPerimeter() double sideC = Math.sqrt(Math.pow(this.sideA, 2) + Math.pow(this.sideB, 2) — 2 * this.sideA * this.sideB * Math.cos(this.angleAB * Math.PI / 180));
double perimeter = this.sideA + this.sideB + sideC;
return perimeter;
>
String getDescription() return «Треугольник со сторонами: » + this.sideA + «, » + this.sideB + » и углом между ними: » + this.angleAB;
>
>
Тут нет ничего нового. Также, методы Triangle::getSquare() и Triangle::getPerimeter() переопределяют соответствующие методы базового класса.
Ну а теперь,
собственно, тот самый код, который показывает волшебство полиморифзма и раскрывает мощь ООП:
class Main /**
* Именно в этом месте запускается программа
*/
public static void main(String[] args) //ArrayList — Это специальная структура данных в java,
// позволяющая хранить объекты определенного типа в массиве.
ArrayList figures = new ArrayList();
//добавляем три разных объекта в массив figures
figures.add(new Point());
figures.add(new LineSegment(133));
figures.add(new Triangle(10, 17, 55));
for (int i = 0; i