Воронежский Государственный Педагогический Университет Курсовая работа по информатике на тему: Объекты Turbo Pascal 7.0 Выполнил: студент 2-го курса физико-математического факультета отделения "физика” Головачёв Павел Владимирович Проверил: кандидат техничеких наук, доцент кафедры информатики Кравец Вера Владимировна Воронеж 1999. Оглавление: 1. Объекты (введение). 2. Основные принципы ООП. 3. Постановка учебной задачи. 4. Создание объектов. 5. Использование объектов. 6. Список используемой литературы. Объекты Turbo Pascal 7.0. 1. Объекты. В основе того или иного языка программирования лежит некоторая руководящая идея, оказывающая существенное влияние на стиль соответствующих программ. Исторически первой была идея структурирования программ, в соответствии с которой программист должен был решить, какие именно процедуры он будет использовать в своей программе, а затем выбрать наилучшие алгоритмы для реализации этих процедур. Появление этой идеи было следствием недостаточной изученности алгоритмической стороны вычислительных процессов, стольхарактерной для ранних програмных разработок (сороковые — пятидесятые годы). Типичным примером процедурно-ориентированного языка является Фортран – первый и всё ещё один из наиболее популярных языков программирования. Последовательное использование идеи процедурного структурирования программ привело к созданию обширных библиотек программирования, содержащих множество сравнительно небольших процедур, из которых, как из кирпичиков, можно строить «здание» программы. По мере прогресса в области вычислительной математики акцент в программировании стал смещаться с процедур в сторону организации данных. Оказалось, что эффективная разработка сложных программ нуждается в действенных способах контроля правильности использования данных. Контрольдолжен осуществляться как на стадии компиляции, так и при прогоне программ, в противном случае, как показала практика, резко возрастают трудности создания крупных програмных проектов. Отчётливое осознание этой проблемы привело к созданию Ангола-60, а позже Паскаля, Модулы-2, Си и множества других языков программирования, имеющих более или менее развитые структуры типов данных. Логическим следствием развития этого направления стал модульный подход к разработке программ, характеризующийся стремлением «спрятать» данные и процедуры внутри модуля. Начиная с языка Симула-67, в программировании наметился новый подход, который получил название объектно-ориентированного программирования (в дальнейшем ООП). Его руководящая идея заключается в стремлении связать данные с обрабатывающими эти данные процедурами в единое целое – объект. Характерной чертой объектов является инкапсуляция (объединение) данных и алгоритмов их обработки, в результате чего и данные, и процедуры во многом теряют самостоятельное значение. Фактически ООП можно рассматривать как модульное программирование ноаого уровня, когда вместо во многом случайного, механического объединения процедур и данных акцент делается на их смысловую связь. Какими мощными средствами располагает ООП наглядно демонстрирует библиотека Turbo Vision, входящая в комплект поставки Турбо Паскаля. В этой работе рассмотрены основные идеи ООП и способы их использования. Следует заметить, что преимущества ООП в полной мере проявляются лишь при разработке достаточно сложных программ. Более того, инкапсуляция придаёт объектам совершенно новое свойство «самостоятельности», максимальной независимости от остальных частей программы. Правильно сконструированный объект располагает всеми необходимыми данными и процедурами их обработки, чтобы успешно реализовать тербуемые от него действия. Попытки использовать ООП для программирования несложных алгоритмов, связанных, например, с рассчётными вычислениями по готовым формулам, чаще всего выглядят искуственными нагромождениями ненужных языковых конструкций. Такие программы обычно не нуждаются в структуризации, расчленении алгоритма на ряд относительно независимых частей, их проще и естественнее разрабатывать традиционными способами Паскаля. При разработке сложных диалоговых программ программист вынужден структурировать программу, так как только в этом случае он может рассчитывать на успех: «критической массой» неструктурированных программ является объём в 1000-1200 строк исходного текста – отладка неструктурированных программ болшего объёма обычно сталкивается с чрезмерными трудностями. Структурирование программы ведёт, фактически, к разработке собственной библиотеки программирования – вот в этот момент на помощь приходят новые средства ООП. 2. Основные принципы ООП. Объектно-ориентированное программирование основано на «трёх китах» – трёх важнейших принципах, придающих объектам новые свойства. Этими принципами являются инкапсуляция, наследование и полиморфизм. Инкапсуляция есть объединение в единое целое данных и алгоритмов обработки этих данных. В рамках ООП данные называются полями объекта, а алгоритмы – объектными методами. Инкапсуляция позволяет в максимальной степени изолировать объект от внешнего окружения. Она существенно повышает надёжность разрабатываемых программ, т.к. локализованные в объекте алгоритмы обмениваются с программой сравнительно небольшими объёмами данных, причём количество и тип этих данных обычно тщательно контролирутся. В результате замена или модификация алгоритмов и данных, инкапсулированных в объект, как правило, не влечёт за собой плохо прослеживаемых последствий для программы в целом (в целях повышения защищённости прграмм в ООП почти не используются глобальные переменные). Другим немаловажным следствием инкапсуляции является лёгкость обмена объектами, переноса их из одной программы в другую. Можно сказать, что ООП «провоцирует» разработку библиотек объектов, таких как Turbo Vision. Наследование есть свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует от родителя все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями и заменять (перекрывать) методы родителя или дополнять их. Принцип наследования решает проблему модификации свойств объекта и придаёт ООП в целом исключительную гибкость. При работе с объектами программист обычно подбирает объект, наиболее близкий по своим свойствам для решения конкретной задачи, и создаёт одного или нескольких потомков от него, которые «умеют» делать то, что не реализовано в родителе. Последовательное проведение в жизнь принципа «наследуй и изменяй» хорошо согласуется с поэтапным подходом к разработке крупных програмных проектов и во многом стимулирует такой подход. Полиморфизм – это свойство родственных объектов (т.е. объектов, имеющих одного общего родителя) решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ООП поведенческие свойства объекта определяются набором вхожящих в него методов. Изменяя алгоритм того или иного метода в потомках объекта, программист может придавать этим потомкам отсутствующие у родителя специфические свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т.е. объявить в потомке одноимённый метод и реализовать в нём нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноимённых метода, имеющие разную алгоритмическую основу и, следовательно, придающие объектам разные свойства. Это и называется полиморфизмом объектов. В Турбо Паскале полиморфизм достигается не только описанным выше механизмом наследования и перекрытия методов родителя, но и их виртуализацией (см. ниже), позволяющей родительским методам обращаться к методам потомков. 3. Постановка учебной задачи. Знакомство с техникой ООП в этой работе иллюстрируется примерами, объединёнными рамками следующей учебной задачи. Требуется разработать программу, которая создаёт на экране ряд графических изображений (точки, окружность, линия, квадрат) и может перемещать эти изображения по экрану. Вид создаваемого программой экрана показан ниже. Для перемещения изображений в программе будут использоваться клавиши управления курсором, клавиши Home, End, PgUr, PgDn (для пермещения по диагональным направлениям) и клавиша Tab для выбора перемещаемого объекта. Выход из программы – клавиша Esc. Техническая реализация программы потребует использования средств двух стандартных библиотек – CRT и GRAPH. Чтобы не отвлекать внимание от основных проблем ООП, при описании реализации учебной задачи особенности использования средств этих библиотек лишб очень кратко коментируются в текстах программы. 4. Создание объектов. В Турбо Паскале для создания объектов используется три зарезервированных слова: object, constructor, destructor и три стандартные директивы: private, public и virtual. Зарезервированное слово object используется для описания объекта. Описание объекта должно помещаться в разделе описания типов: type MyObject = object {поля объекта} {методы объекта} end;
Если объект порождается от какого-либо родителя, имя родителя указывается в круглых скобках сразу за словом object: type MyDescendantObject = object (MyObject) ............................................................ ............................................................ end;
Любой объект может иметь сколько угодно потомков, но только одного родителя, что позволяет создавать иерархические деревья наследования объектов. Для данной учебной задачи создадим объект-родитель TGraphObject, в рамках которого инкапсулированы поля и методы, общие для всех остальных объектов: type TGraphObj = object Private {поля объекта будут скрыты от пользователя} X,Y: Integer; {координаты реперной точки} Color: Word; {цвет фигуры} Public Constructor Init (aX, aY: Integer; aColor: Word); {создаёт экзепляр объекта} Procedure Draw (aColor: Word); Virtual; {вычерчивает объект заданным цветом aColor} Procedure Show; {показывает объект – вычерчивает его цветом Color} Procedure Hide; {прячет объект – вычерчивает его цветом фона} Procedure MoveTo (dX, dY: Integer); {перемещает объект в точку с координатами X+dX и Y+dY} end; {конец описания объекта TGraphObj}
 äàëüíåéøåì ïðåäïîëàãàåòñÿ ñîçäàòü îáúåêòû-ïîòîìêè îò TGraphObject, ðåàëèçóþùèå âñå ñïåöèôè÷åñêèå ñâîéñòâà òî÷êè, ëèíèè, îêðóæíîñòè è ïðÿìîóãîëüíèêà. Êàæäûé èç ýòèõ ãðàôè÷åñêèõ îáúåêòîâ áóäåò õàðàêòåðèçîâàòüñÿ ïîëîæåíèåì íà ýêðàíå (ïîëÿ X è Y) è öâåòîì (ïîëå Color). Ñ ïîìîùüþ ìåòîäà Draw îí áóäåò ñïîñîáåí îòîáðàæàòü ñåáÿ íà ýêðàíå, à ñ ïîìîùüþ ñâîéñòâ "ïîêàçàòü ñåáÿ” (ìåòîä Show) è "ñïðÿòàòü ñåáÿ” (ìåòîä Hide) ñìîæåò ïåðåìåùàòüñÿ ïî ýêðàíó (ìåòîä MoveTo). Ó÷èòûâàÿ îáùíîñòü ñâîéñòâ ãðàôè÷åñêèõ îáúåêòîâ, ìû îáúÿâëÿåì àáñòðàêòíûé îáúåêò TGraphObj, êîòîðûé íå ñâÿçàí ñ êîíêðåòíîé ãðàôè÷åñêîé ôèãóðîé. Îí îáúåäèíÿåò â ñåáå âñå îáùèå ïîëÿ è ìåòîäû ðåàëüíûõ ôèãóð è áóäåò ñëóæèòü ðîäèòåëåì äëÿ äðóãèõ îáúåêòîâ. Äèðåêòèâà Private â îïèñàíèè îáúåêòà îòêðûâàåò ñåêöèþ îïèñàíèÿ ñêðûòûõ ïîëåé è ìåòîäîâ. Ïåðå÷èñëåííûå â ýòîé ñåêöèè ýëåìåíòû îáúåêòà "íå âèäíû” ïðîãðàììèñòó, åñëè ýòîò îáúåêò îí ïîëó÷èë â ðàìêàõ áèáëèîòå÷íîãî TPU-ìîäóëÿ. Ñêðûâàþòñÿ îáû÷íî òå ïîëÿ è ìåòîäû, ê êîòîðûì ïðîãðàììèñò (â åãî æå èíòåðåñàõ!) íå äîëæåí èìåòü íåïîñðåäñòâåííîãî äîñòóïà.  äàííîì ïðèìåðå îí íå ìîæåò ïðîèçâîëüíî ìåíÿòü êîîðäèíàòû ðåïåðíîé òî÷êè (X,Y), ò.ê. ýòî íå ïðèâåä¸ò ê ïåðåìåùåíèþ îáúåêòà. Äëÿ èçìåíåíèÿ ïîëåé X è Y ïðåäóñìîòðåíû âõîäÿùèå â ñîñòàâ îáúåêòà ìåòîäû Init è MoveTo. Ñêðûòûå ïîëÿ è ìåòîäû äîñòóïíû â ðàìêàõ òîé ïðîãðàììíîé åäèíèöû (ïðîãðàììû èëè ìîäóëÿ), ãäå îïèñàí ñîîòâåòñòâóþùèé îáúåêò.  äàëüíåéøåì ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ïðîãðàììà áóäåò èñïîëüçîâàòü ìîäóëü GraphObj ñ îïèñàíèåì îáúåêòîâ. Ñêðûòûå ïîëÿ áóäóò äîñòóïíû â ìîäóëå GraphObj, íî íåäîñòóïíû â èñïîëüçóþùåé åãî îñíîâíîé ïðîãðàììå. Ðàçóìååòñÿ, â ðàìêàõ ðåàëüíîé çàäà÷è ñîçäàíèå ñêðûòûõ ýëåìåíòîâ îáúåêòà âîâñå íåîáÿçàòåëüíî.  îáúåêò TGraphObj îíè ââåäåíû ëèøü äëÿ èëëþñòðàöèè âîçìîæíîñòåé ÎÎÏ. Äèðåêòèâà public îòìåíÿåò äåéñòâèå äèðåêòèâû private, ïî ýòîìó âñå ñëåäóþùèå çà public ýëåìåíòû îáúåêòà äîñòóïíû â ëþáîé ïðîãðàììíîé åäåíèöå. Äèðåêòèâû private è public ìîãóò ïðîèçâîëüíûì îáðàçîì ÷åðåäîâàòüñÿ â ïåðäåëàõ îäíîãî îáúåêòà. Âàðèàíòû îáúÿâëåíèÿ îáúåêòà TGraphObj áåç èñïîëüçîâàíèÿ ìåõàíèçìà private...public: type TGraphObj = object X,Y: Integer; Color: Word; Constructor Init (aX,aY: Integer; aColor: Word); Procedure Draw (aColor: Word); Virtual; Procedure Show; Procedure Hide; Procedure MoveTo (dX,dY: Integer); end;
Îïèñàíèÿ ïîëåé íè÷åì íå îòëè÷àþòñÿ îò îïèñàíèÿ îáû÷íûõ ïåðåìåííûõ. Ïîëÿìè ìîãóò áûòü ëþáûå ñòðóêòóðû äàííûõ, â òîì ÷èñëå è äðóãèå îáúåêòû. Èñïîëüçóåìûå â äàííîì ïðèìåðå ïîëÿ X è Y ñîäåðæàò êîîðäèíàòó ðåïåðíîé (õàðàêòåðíîé) òî÷êè íðàôè÷åñêîãî îáúåêòà, à ïîëå Color — åãî öâåò. Ðåïåðíàÿ òî÷êà õàðàêòåðèçóåò òåêóùåå ïîëîæåíèå ãðàôè÷åñêîé ôèãóðû íà ýêðàíå è, â ïðèíöèïå, ìîæåò áûòü ëþáîé å¸ òî÷êîé (â äàííîì ïðèìåðå îíà ñîâïàäàåò ñ êîîðäèíàòàìè òî÷êè â îïèñûâàåìîì íèæå îáúåêòå TPoint, ñ öåíòðîì îêðóæíîñòè â îáúåêòå TÑircle, ïåðâûì êîíöîì ïðÿìîé â îáúåêòå TLine è ñ ëåâûì âåðõíèì óãëîì ïðÿìîóãîëüíèêà â îáúåêòå TRect). Äëÿ îïèñàíèÿ ìåòîäîâ â ÎÎÏ èñïîëüçóþòñÿ òðàäèöèîííûå äëÿ Ïàñêàëÿ ïðîöåäóðû è ôóíêöèè, à òàê æå îñîáûé âèä ïðîöåäóð — êîíñòðóêòîðû è äåñòðóêòîðû. Êîíñòðóêòîðû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ñîçäàíèÿ êîíêðåòíîãî ýêçåìïëÿðà îáúåêòà, âåäü îáúåêò — ýòî òèï äàííûõ, ò.å. "øàáëîí”, ïî êîòîðîìó ìîæíî ñîçäàòü ñêîëüêî óãîäíî ðàáî÷èõ ýêçåìïëÿðîâ äàííûõ îáúåêòíîãî òèïà (òèïà TGraphObj, íàïðèìåð). Çàðåçåðâèðîâàííîå ñëîâî constructor, èñïîëüçóåìîå â çàãîëîâêå êîíñòðóêòîðà âìåñòî procedure, ïðåäïèñûâàåò êîìïèëÿòîðó ñîçäàòü îñîáûé êîä ïðîëîãà, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî íàñòðàèâàåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ òàáëèöà âèðòóàëüíûõ ìåòîäîâ (ñì. íèæå). Åñëè â îáúåêòå íåò âèðòóàëüíûõ ìåòîäîâ, â í¸ì ìîæåò íå áûòü íè îäíîãî êîíñòðóêòîðà, íàîáîðîò, åñëè õîòÿ áû îäèí ìåòîä îïèñàí êàê âèðòóàëüíûé (ñ ïîñëåäóþùèì ñëîâîì Virtual, ñì ìåòîä Draw), â ñîñòàâ îáúåêòà äîëæåí âõîäèòü õîòÿ áû îäèí êîíñòðóêòîð è îáðàùåíèå ê êîíñòðóêòîðó äîëæíî ïðåæøåñòâîâàòü îáðàùåíèþ ê ëþáîìó âèðòóàëüíîìó ìåòîäó. Òèïè÷íîå äåéñòâèå, ðåàëèçóåìîå êîíñòðóêòîðîì, ñîñòîèò â íàïîëíåèè îáúåêòíûõ ïîëåé êîíêðåòíûìè çíà÷åíèÿìè. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ðàçíûå ýêçåìïëÿðû îäíîãî è òîãî æå îáúåêòà îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà òîëüêî ñîäåðæèìûì îáúåêòíûõ ïîëåé, â òî àðåìÿ êàê êàæäûé èç íèõ èñïîëüçóåò îäíè è òå æå îáúåêòíûå ìåòîäû.  äàííîì ïðèìåðå êîíñòðóêòîð Init îáúåêòà TGraphObj ïîëó÷àåò âñå íåîáõîäèìûå äëÿ ïîëíîãî îïðåäåëåíèÿ ýêçåìïëÿðà äàííûå ÷åðåç ïàðàìåòðû îáðàùåíèÿ aX, aY, aColor. Ïðîöåäóðà Draw ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ âû÷åð÷èâàíèÿ ãðàôè÷åñêîãî îáúåêòà. Ýòà ïðîöåäóðà áóäåò ðåàëèçîâûâàòüñÿ â ïîòîìêàõ îáúåêòà TGraphObj ïî-ðàçíîìó. Íàïðèìåð, äëÿ âèçóàëèçàöèè òî÷êè ñëåäóåò âûçâàòü ïðîöåäóðó PutPixel, äëÿ âû÷åð÷èâàíèÿ ëèíèè — ïðîöåäóðó Line è ò.ä.  îáúåêòå TGraphObj ïðîöåäóðà Draw îïðåäåëåíà êàê âèðòóàëüíàÿ ("âîîáðàæàåìàÿ”). Àáñòðàêòíûé îáúåêò TGraphObj íå ïðåäíàçíà÷åí äëÿ âûâîäà íà ýêðàí, îäíàêî íàëè÷èå ïðîöåäóðû Draw â ýòîì îáúåêòå ãîâîðèò î òîì, ÷òî ëþáîé ïîòîìîê TGraphObj äîëæåí èìåòü ñîáñòâåííûé ìåòîä Draw, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî îí ìîæåò ïîêàçàòü ñåáÿ íà ýêðàíå. Ïðè òðàíñëÿöèè îáúåêòà, ñîäåðæàùåãî âèðòóàëüíûå ìåòîäû, ñîçäà¸òñÿ òàê íàçûâàåìàÿ òàáëèöà âèðòóàëüíûõ ìåòîäîâ (ÒÂÌ), êîëè÷åñòâî ýëåìåíòîâ êîòîðîé ðàâíî êîëè÷åñòâó âèðòóàëüíûõ ìåòîäîâ îáúåêòà.  ýòîé òàáëèöå áóäóò õðàíèòüñÿ àäðåñà òî÷åê âõîäà â êàæäûé âèðòóàëüíûé ìåòîä.  äàííîì ïðèìåðå ÒÂÌ îáúåêòà TGraphObj õðàíèò åäèíñòâåííûé ýëåìåíò — àäðåñ ìåòîäà Draw. Ïåðâîíà÷àëüíî ýëåìåíòû ÒÂÌ íå ñîäåðæàò êîíêðåòíûõ àäðåñîâ. Åñëè áû ìû ñîçäàëè ýêçåìïëÿð îáúåêòà TGraphObj ñ ïîìîùüþ âûçîâà åãî êîíñòðóêòîðà Init, êîä ïðîëîãà êîíñòðóêòîðà ïîìåñòèë áû â ÒÂÌ íóæíûé àäðåñ ðîäèòåëüñêîãî ìåòîäà Draw. Äàëåå ìû ñîçäàäèì íåñêîëüêî ïîòîìêîâ îáúåêòà TGraphObj. Êàæäûé èç íèõ áóäåò èìåòü ñîáñòâåííûé êîíñòðóêòîð, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ÒÂÌ êàæäîãî ïîòîìêà íàñòðàèâàåòñÿ òàê, ÷òîáû å¸ åäèíñòâåííûé ýëåìåíò ñîäåðæàë àäðåñ íóæíîãî ìåòîäà Draw. Òàêàÿ ïðîöåäóðà íàçûâàåòñÿ ïîçäíèì ñâÿçûâàíèåì îáúåêòà. Ïîçäíåå ñâÿçûâàíèå ïîçâîëÿåò ìåòîäÿì ðîäèòåëÿ îáðàùàòüñÿ ê âèðòóàëüíûì ìåòîäàì ñâîèõ ïîòîìêîâ è èñïîëüçîâàòü èõ äëÿ ðåàëèçàöèè ñïåöèôè÷íûõ äëÿ ïîòîìêîâ äåéñòâèé. Íàëè÷èå â îáúåêòå TGraphObj âèðòóàëüíîãî ìåòîäà Draw ïîçâîëÿåò ëåãêî ðåàëèçîâàòü òðè äðóãèõ ìåòîäà îáúåêòà: ÷òîáû ïîêàçàòü îáúåêò íà ýêðàíå â ìåòîäå Show, âûçûâàåòñÿ Draw ñ öâåòîì aColor, ðàâíûì çíà÷åíèþ ïîëÿ Color, à ÷òîáû ñïðÿòàòü ãðàôè÷åñêèé îáúåêò, â ìåòîäå Hide âûçûâàåòñÿ Draw ñî çíà÷åíèåì öâåòà GetBkColor, ò.å. ñ òåêóùèì öâåòîì ôîíà. Ðàññìîòðèì ðåàëèçàöèþ ïåðåìåùåíèÿ îáúåêòà. Åñëè ïîòîìîê TGraphObj (íàïðèìåð, TLine) õî÷åò ïåðåìåñòèòü ñåáÿ íà ýêðàíå, îí îáðàùàåòñÿ ê ðîäèòåëüñêîìó ìåòîäó MoveTo.  ýòîì ìåòîäå ñíà÷àëà ñ ïîìîùüþ Hide îáúåêò ñòèðàåòñÿ ñ ýêðàíà, à çàòåì ñ ïîìîùüþ Show ïîêàçûâàåòÿ â äðóãîì ìåñòå. Äëÿ ðåàëèçàöèè ñâîèõ äåéñòâèé è Hide, è Show îáðàùàþòñÿ ê âèðòóàëüíîìó ìåòîäó Draw. Ïîñêîëüêó âûçîâ MoveTo ïðîèñõîäèò â ðàìêàõ îáúåêòà TLine, èñïîëüçóåòñÿ ÒÂÌ ýòîãî îáúåêòà è âûçûâàåòñÿ åãî ìåòîä Draw, âû÷åð÷èâàþùèé ïðÿìóþ. Åñëè áû ïåðåìåùàëàñü îêðóæíîñòü, ÒÂÌ ñîäåðæàëà áû àäðåñ ìåòîäà Draw îáúåêòà TÑircle è âèçóàëèçàöèÿ-ñòèðàíèå îáúåêòà îñóùåñòâëÿëàñü áû ñ ïîìîùüþ ýòîãî ìåòîäà. ×òîáû îïèñàòü âñå ñâîéñòâà îáúåêòà, íåîáõîäèìî ðàñêðûòü ñîäåðæèìîå îáúåêòíûõ ìåòîäîâ, ò.å. îïèñàòü ñîîòâåòñòâóþùèå ïðîöåäóðû è ôóíêóèè. Îïèñàíèå ìåòîäîâ ïðîèçâîäèòñÿ îáû÷íûì äëÿ Ïàñêàëÿ ñïîñîáîì â ëþáîì ìåñòå ðàçäåëà îïèñàíèé, íî ïîñëå îïèñàíèÿ îáúåêòà. Íàïðèìåð: type TGraphObj = object ................................. ................................. end; Constructor TGraphObj.Init; begin X:= aX; Y:= aY; Color:= aColor end; Procedure TGraphObj.Draw; begin {Ýòà ïðîöåäóðà â ðîäèòåëüñêîì îáúåêòå íè÷åãî íå äåëàåò, ïîýòîìó ýêçåìïëÿëðû TGraphObj íå ñïîñîáíû îòîáðàæàòü ñåáÿ íà ýêðàíå. ×òîáû ïîòîìêè îáúåêòà TGraphObj áûëè ñïîñîáíû îòîáðàæàòü ñåáÿ, îíè äîëæíû ïåðåêðûâàòü ýòîò ìåòîä} end; Procedure TGraphObj.Show; begin Draw (Color) end; Procedure TGraphObj.Hide; begin Draw (GetBkColor) end; Procedure TGraphObj.MoveTo; begin Hide; X:= X+dX; Y:= Y+dY; end;
Îòìå÷ó äâà îáñòîÿòåëüñòâà. Âî-ïåðâûõ, ïðè îïèñàíèè ìåòîäîâ èìÿ ìåòîäà äîïîëíÿåòñÿ ñïåðåäè èìåíåì îáúåêòà, ò.å. èñïîëüçóåòñÿ ñîñòàâíîå èìÿ ìåòîäà. Ýòî íåîáõîäèìî ïî òîé ïðîñòîé ïðè÷èíå, ÷òî â èåðàðõèè ðîäñòâåííûõ îáúåêòîâ ëþáîé èç ìåòîäîâ ìîæåò áûòü ïåðåêðûò â ïîòîìêàõ. Ñîñòàâíûå èìåíà ÷¸òêî óêàçûâàþò ïðèíàäëåæíîñòü êîíêðåòíîé ïðîöåäóðû. Âî-âòîðûõ, â ëþáîì îáúåêòíîì ìåòîäå ìîæíî èñïîëüçîâàòü èíêàïñóëèðîâàííûå ïîëÿ îáúåêòà ïî÷òè òàê, êàê åëè áû îíè áûëè îïðåäåëåíû â êà÷åñòâå ãëîáàëüíûõ ïåðåìåííûõ. Íàïðèìåð, â êîíñòðóêòîðå TGraph.Init ïåðåìåííûå â ëåâûõ ÷àñòÿõ îïåðàòîðîâ ïðèñâàèâàíèÿ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îáúåêòíûå ïîëÿ è íå äîëæíû çàíîâî îïèñûâàòüñÿ â ïðîöåäóðå. Áîëåå òîêî, îïèñàíèå Constructor TGraph.Init; var X,Y: Integer; {îøèáêà!} Color: Word; {îøèáêà!} begin .......................... .......................... end;
âûçîâåò ñîîáùåíèå î äâîéíîì îïðåäåëåíèè ïåðåìåííûõ X, Y, Color (â ýòîì è ñîñòîèò îòëè÷èå â èñïîëüçîâàíèè ïîëåé îò ãëîáàëüíûõ ïåðåìåííûõ: ãëîáàëüíûå ïåðåìåííûå ìîæíî ïåðåîïðåäåëÿòü â ïðîöåäóðàõ, â òî âðåìÿ êàê îáúåêòíûå ïîëÿ ïåðåîïðåäåëÿòü íåëüçÿ). Ñòîèò îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî, ÷òî àáñòðàêòíûé îáúåêò TGraphObj íå ïðåäíàçíà÷åí äëÿ âûâîäÿ íà ýêðàí, ïîýòîìó åãî ìåòîä Draw íè÷åãî íå äåëàåò. Îäíàêî ìåòîäû Hide, Show, MoveTo "çíàþò” ôîðìàò âûçîâà ýòîãî ìåòîäà è ðåàëèçóþò íåîáõîäèìûå äåéñòâèÿ, îáðàùàÿñü ê ðåàëüíûì ìåòîäàì Draw ñâîèõ áóäóùèõ ïîòîìêîâ ÷åòåç ñîîòâåòñòâóþùèå ÒÂÌ. Ýòî è åñòü ïîëòìîðôèçì îáúåêòîâ. Ñîçäàäèì ïðîñòåéøåãî ïîòîìêà îò Tgraphobj — îáúåêò TÐoint, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî áóäåò âèçóàëèçèðîâàòüñÿ è ïåðåìåùàòüñÿ òî÷êà. Âñå îñíîâíûå äåéñòâèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ýòîãî, óæå åñòü â îáúåêòå TGraphObj, ïîýòîìó â îáúåêòå TPoint ïåðåêðûâàåòñÿ åäèíñòâåííûé ìåòîä — Draw: type TPoint = object (TGraphObj) Procedure Draw (aColor); Virtual; end; Procedure TPoint.Draw; begin PutPixel (X,Y,Color) {ïîêàçûâàåì öâåòîì Color ïèêñåëü ñ êîîðäèíàòàìè X è Y} end;
В новом объекте TРoint можно использовать любые методы объекта-родителя TGraphObj. Например, вызвать метод MoveTo, чтобы переместить изображение точки на новое место. В этом случае родительский метод TGraphObj.MoveTo будет обращаться к методу TPoint.Draw, чтобы спрятать и затем показать изображение точки. Такой вызов станет доступен после обращения к конструктору Init объекта TРoint, который нужным образом настроит ТВМ объекта. Если вызвать TPoint.Draw до вызова Init, его ТВМ не будет содержать правильного адреса и программа "зависнет”. Чтобы создат объект-линию, необходимо ввести два новых поля для хранения координат другого конца. Дополнительные поля требуется наполнить конкретными значениями, поэтому нужно перекрыть конструктор родотельского объекта: type TLine = object (TGraphObj) dX, dY: Integer; {Приращение координат второго конца} Constructor Init (X1, Y1, X2, Y2: Integer; aColor: Word); Virtual; end; Constructor TLine.Init; {Вызывает унаследованный конструктор TGraphObj для инициации полей X, Y, Color. Затем инициирует поля dX, dY} begin {Вызываем унаследованный конструктор} Inherited Init (X1, Y1, aColor); {Инициируем поля dX, dY} dX:= X2-X1; dY:= Y2-Y1 end; Procedure Draw; begin SetColor (Color); {Устанавливаем цвет Color} Line (X, Y, X+dX, Y+dY) {Вычерчиваем линию} end;
В конструкторе TLine.Init для инициации полей X, Y, Color, унаследованных от родмтельского объекта, вызывается унаследованный конструктор TGraph.Init, для чего используется зарезервированное слово inherited (англ. — унаследованный): Inherited Init (X1, Y1, aColor);
C таким же успехом мы могли бы использовать и составное имя метода: TGraphObj.Init (X1, Y1, aColor);
Для инициации полей dX и dY вычисляется расстояние в пикселах по горизонтали и вертикали от первого конца прямой до её второго конца. Это позволяет в методе TLine.Draw вычислить координаты второго конца по координатам первого и смещениям dX, dY. В результате простое изменение координат реперной точки X,Y в родительском методе TGraph.MoveTo перемещает всю фигуру по экрану. Теперь нетрудно реализовать объект TСircle для создания и перемещения окружности: type TCircle = object (TGraphObj) R: Integer; Constructor Init (aX, aY, aR: Integer; aColor: Word); Procedure Draw (aColor: Virtual); end; Constructor TCircle.Init; begin Inherited Init (aX, aY, aColor); R:= aR end; Procedure TCircle.Draw; begin SetColor (aColor); {устанавливает цвет Color} Circle (X, Y, R) {вычерчивает окружность} end;
В объекте Trect, с помощью которого создаётся и перемещается прямоугольник, учтём то обстоятельство, что для задания прямоугольника требуется указать четыре целочисленных параметря, т.е. столько же, сколько для задания линии. Поэтому объект TRect удобнее породить не от TGraphObj, а от TLine, чтобы использовать его конструктор Init: tipe TRect = object (TLine) Procedure Draw (aColor: Word); end; Procedure TRect.Draw; begin SetColor (aColor); Rectangle (X, Y, X+dX, Y+dY) {вычерчиваем прямоугольник} end;
Чтобы описания графических объектов не мешали созданию основной программы, оформим эти описания в отдельном модуле GraphObj: Unit GraphObj; Interface {интерфейсная часть модуля содержит только объявления объектов} type TGraphObj = object ................................. ................................. end; TPoint = object (TGraphObj) ................................................ ................................................ end; TLine = object (TGraphObj) .............................................. .............................................. end; TCircle = object (TGraphObj) ............................................... ............................................... end; TRect = object (Tline) ................................... ................................... end; Implementation {исполняемая часть содержит описания всех объектных методов} Uses Graph; Constructor TGraphObj.Init; .............................................. .............................................. end.
В интерфейсной части модуля приводятся лишь объявления объектов, подобно тому как описываются другие типы данных, объявляемые в модуле доступными для внешних программных едениц. Расшифровка объектных методов помещается в исполняемую часть implementation, как если бы это были описания обычных интерфейсных процедур и функций. При описании методов можно опускать повторное описание в заголовке параметров вызова. Если они всё же повторяются, они должны в точности соответствовать ранее объявляемым параметрам в описании объекта. Например, заголовок конструктора TGraphObj.Init может быть таким: Сonstructor TGraphObj.Init;
или таким: Сonstructor TGraphObj.Init (aX, aY: Integer; aColor: Word);
5. Использование Объектов. Идею инкапсуляции полей и алгоритмов можно применить не только к графическим объектам, но и ко всей прграмме в целом. Ничто не мешает нам создать объект-программу и "научить” его трём основным действиям: инициации (Init), выполнению основной работы (Run), завершению (Done). На этапе инициации экран переволится в графический режим работы и создаются и отображаются графические объекты (100 экземпляров TРoint и по одному экземпляру TLine, TCircle, TRect). На этапе Run осуществляется сканирование клавиатуры и перемещение графических объектов. Наконец, на этапе Done экран переводится в текстовый режим и завершается работа всей программы. Назовём объект-программу именем TGraphApp и разместим его в модуле GraphApp (пока не обращайте внимания на точки, скрывающие содержательную часть модуля — позднее будет представлен его полный текст): Unit GraphApp; Intrface type TGraphApp = object Procedure Init; Procedure Run; Destructor Done; end; Implementation Procedure TGraphApp.Init; ............................................ ............................................ end; ............................................ ............................................ end.
В этом случае основная программа будет предельно простой: Program Graph_Objects; Uses GraphApp; var App: TGraphApp; begin App.Init; App.Run; App.Done end.
В ней мы создаём единственный экземпляр App объекта-программы TGraphApp и обращаемся к трём его методам. Создание экземпляра объекта ничуть не отличается от создание экземпляра переменной любого другого типа. Просто в разделе описания переменных мы указываем имя переменной и её тип: var App: TGraphApp;
Получив это указание, компилятор зарезервирует нужный объём памяти для размещения всех областей объекта TGraphApp. Чтобы обратиться к тому или иному объектному методу или полю, используется составное имя, причём первым указывается не имя объектного типа, а имя соответствующей переменной: App.Init; App.Ryn; App.Done;
Переменные объектного типа могут быть статическими или динамическими, т.е. располагаться в сегменте данных (статические) или в куче (динамические). В последнем случае мы могли бы использовать такую программу: Program Graph_Objects; Uses GraphApp; type PGrapgApp = ^TGraphApp; var App: PGraphApp; begin App:= New (PGraphApp, Init) App^.Run; App^.Done end;
Для инициации динамической переменной App используется вызов функции New. В этом случае первым параметром указываеися имя типа инициируемой переменной, а вторым осуществляется вызов метода-конструктора, который нужен для настройки таблицы виртуальных методов. Такой приём (распределение объектов в динамической памяти с одновременной инициацией их ТВМ) характерен для техники ООП. Ниже приводится возможный вариант модуля GraphApp для данной учебной прогаммы: Unit GraphApp; Interface Uses GraphObj; const NPoins = 100; {количество точек} type {объект-программа} TGraphApp = object Points: array [1..NPoints] of TPoint; {массив точек} Line: TLine; {линия} Rect: TRect; {прямоугольник} Corcle: TCircle; {окружность} ActiveObj: Integer; {активный объект} Procedure Init; Procedure Run; Procedure Done; Procedure ShowAll; Procedure MoveActiveObj (dX, dY: Integer); end; Implementation Uses Graph, CRT; Procedure TGraphApp.Init; {Инициирует графический режим работы экрана. Создаёт и отображает NPoints экземпляров объекта TРoint, а так же экземпляры объектов TLine, TCircle и TRect} var D, R, Err, k: Integer; begin {инициируем графику} D:= Detect; {режим автоматического определения типа графического адаптера} InitGraph (D, R, ‘\tp\bgi’); {Инициируем графический режим. Текстовая строка должна задавать путь к каталогу с графическими драйверами} Err:= GraphResult: {проверяем успех инициации графики} if Err<>0 then begin GraphErrorMsg (Err); Halt end; {создаём точки} for k:= 1 to NPoints do Points[k].Init (Random (GetMaxX), Random (GetMaxY), Random (15)+1); {создаём другие объекты} Line.Init (GetMaxX div 3, GetMaxY div 3, 2*GetMaxX div 3, 2*GetMaxY div 3, LightRed); Circ.Init (GetMaxX div 2, GetMaxY div 2, GetMaxY div 5, White); Rect.Init (2*GetMaxX div 5, 2*GetMaxY div 5, 3*GetMaxX div 5, 3*GetMaxY div 5, Yellow); ShowAll; {показываем все графические объекты} ActiveObj:= 1 {первым перемещаем прямоугольник} end; {TGraphApp.Init} {--------------------------------------------------------------------------} Procedure TGraphApp.Run; {выбирает объект с помощью Tab и перемещает его по экрану} var Stop: Boolean; {признак нажатия Esc} const D = 5; {шаг смещения фигур} begin Stop:= False; {цикл спроса клавиатуры} repeat case ReadKey of {читаем код нажатой клавиши} #27: Stop:= True; {нажата Esc} #9: begin {нажата Tab} inc (ActiveObj); if ActiveObj>3 then ActiveObj:= 3 end; #0: case ReadKey of #71: MoveActiveObj (-D, -D); {влево и вверх} #72: MoveActiveObj ( 0, -D); {вверх} #73: MoveActiveObj ( D, -D); {впрво и вверх} #75: MoveActiveObj (-D, 0 ); {влево} #77: MoveActiveObj ( D, 0 ); {вправо} #79: MoveActiveObj (-D, D); {влево и вниз} #80: MoveActiveObj ( 0, D); {вниз} #81: MoveActiveObj ( D, D); {вправо и вниз} end end; ShowAll; Until Stop end; {TGraphApp.Run} {--------------------------------------------------------------------------} Destructor TGraphApp.Done; {закрывает графический режим} begin CloseGraph end; {TGraphApp.Done} {--------------------------------------------------------------------------} Procedure TGraphApp.ShowAll; {показывает все графические объекты} var k: Integer; begin for k:= 1 to NPoints do Points[k].Show; Line.Show; Rect.Show; Cofc.Show end; {--------------------------------------------------------------------------} Procedure TGraphApp.MoveActiveObj; {перемещает активный графический объект} begin case ActiveObj of 1: Rect.MoveTo (dX, dY); 2: Circ.MoveTo (dX, dY); 3: Line.MoveTo (dX, dY) end end; end.
В реализации объекта TGraphApp используется деструктор Done. Следует иметь в виду, что в отличие от конструктора, осуществляющего настройку ТВМ, деструктор не связан с какими-то специфичными действиями: для компилятора слова destructor и procedure — синонимы. Введение в ООП деструкторов носит, в основном, стилистическую направленность — просто процедуру, разрушающую экземпляр объекта, принято называть деструктором. В реальной практике ООП с деструкторами обычно связывают процедуры, которые не только прекращают работу с объектом, но и освобождают выделенную для него динамическую память. В заключении следует сказать, что формалистика ООП в рамках реализации этой технологии в Турбо Паскале предельно проста и лаконична. Введение лишь шести зарезервированных слов, из которых действительно необходимыми являются три (object, constructor, virtual), весьма небольшая плата за мощный инструмент создания совреммнного програмного обеспечения. Список используемой литературы: · Блашкин И.И., Буров А.А. Новые возможности Turbo-Pascal 6.0. — Спб.: Изд-во "Макет”, 1992. · Бородич Ю.С. и др. Паскаль для персональных компьютеров: Справ. пособие/ Ю.С.Бородич, А.Н.Вальвачев, А.И.Кузьмич. — Мн.: Выш. шк.: БФ ГИТМП "НИКА”, 1991. · ВасильевП.П. Турбо Паскаль — мой друг: М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1995. · Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC, XT, AT: Пер. с англ./ Предисл. Н.В.Гайского. — М.: Финансы и статистика, 1991. · Зуев Е.А. Язык программирования Turbo Pascal 6.0. — М.: Унитех, 1992. · Мизрохи. Turbo Pascal и объектно-ориентированное программирование. — М.: Финансы и статистика, 1992. · Справочник по процедурам и функциям Borland Pascal with Objects 7.0. — Киев: "Диалектика”, 1993. · Фаронов В.В. Программирование на персональных ЭВМ в среде Турбо-Паскаль. — М.: Изд-во МГТУ, 1990. · Фёдоров А. Особенности программирования на Borland Pascal. — Киев: "Диалектика”, 1994. · Хершель Р. Турбо Паскаль/ 2-е изд., перераб. — Вологда: МП "МИК”, 1991. · POWER TOOLS PLUS. Процедуры поддержки для Turbo Pascal 4.0.: Справочное руководство пользователя. Техническая документация.