C++/מחלקות: הבדלים בין גרסאות בדף

נוספו 6,566 בתים ,  לפני 15 שנים
אין תקציר עריכה
אין תקציר עריכה
אין תקציר עריכה
};
</source></div>
המילה public מצינתמציינת שחברי המחלקה המוגדרים בהמשך יהיו ציבוריים, כלומר מכל מקום בתוכנית נוכל להשתמש בהם כמו במבנה רגיל. בעצם הגדרת מחלקה זו שקולה להגדרת מבנה דומה (struct במקום class). שלושת משתני המחלקה (d, m, y) מיצגים את התאריך באמצעות יום, חודש ושנה. כיוון שנוכל לשנות אותם באופן ישיר על ידי השמה, עלולות להתעורר שגיאות נסתרות, למשל אם בטעות נכניס ל-m את הערך 13. גישה כזו נוגדת את עקרון תכנות מונחה העצמים.
 
עתה, כדי לעשות את התוכנית שלנו נוחה יותר, ברורה יותר ויציבה יותר, נחסום את הגישה למשתני המחלקה. לצורך זה נשנה את המילה public ל-private, מותר למחוק אותה כלל כיוון שחברי המחלקה הבאים ראשונים לאחר הסוגרים המסולסלים מוגדרים אוטומטית כפרטיים:
};
</source></div>
כעת לא נוכל לגשת למשתני המחלקה d, m ו y באופן ישיר, לכן נבנה ממשק נוח לטיפול במשתני מחלקה זו. ממשק זה יוגדר כציבורי והוא יבטיח שהערכים של משתני המחלקה תמיד יהיו תקינים (למשל m לא יהיה גדול מ-12). כמעט כל ממשק צריך לכלול פעולות המשנות את המחלקה ופונקציות לאיחזורלאחזור נתונים. בדוגמה זו נגדירנצהיר תחילה רק את כותרות הפונקציות (אתחלאתחול, הוספת יום/חודש/שנה, אחזור יום/חודש/שנה):
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class Date
};
</source></div>
''הערה:'' המילה const אחרי כותרת הפונקציה מצינתמציינת שהפונקציה לא משנה את משתני המחלקה. אלה פונקציות ממשק המחזירות את הערכים של משתנים אלה.
 
== הגדרת גופי פונקציות המחלקה ==
עד כה הצהרנו את כותרות הפונקציות, את ממשק המחלקה. עלינו לממש אותו, להגדיר את גוף כל פונקציה. את פונקציות המחלקה מגדירים בדומה לפונקציות רגילות. ניתן להגדיר אותן בשני מקומות:
 
* '''בתוך בלוק המחלקה.''' דרךפונקציות זואלה מקובלת יותר לפונקציותיהיו inline. לדוגמה, נגדיר את הפונקציה ()year:
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class Date
</source></div>
 
* '''מחוץ לבלוק המחלקה.''' בדרך זו נגדיר את רובשאר הפונקציות. הסיבה לכך היא שנרצה להגדיר אותן בד"כ בקובץ cpp ואילו הגדרת המחלקה עצמה תמצא בקובץ h. כדי לציין שהפונקציה שאנו מגדירים שיכתשייכת למחלקה מסוימת, נוסיף את שם המחלקה וארבע נקודות (::) לפני שמה, בזהה למרחבי שם. כדוגמה נגדיר את הפעולה ()init:
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class Date
</source></div>
 
''הערה:'' בין אם גוף פונקציהפונקצית המחלקה מוגדר בתוך או מחוץ למחלקה יש לה גישה ל'''כל''' משתני המחלקה, פונקציות המחלקה וטיפוסים המוגדרים בתוך המחלקה.
 
== שימוש בטיפוס שהוגדר ==
 
לאחר שהגדרנו מחלקה ומימשנו את כל הפונקציות שלה (לא נעשה את זה כאן), נוכל להשתמש בה בדומה לטיפוסים בסיסיים של C++. לצורך זה עלינו להצהיר על משתנה מטיפוס זה (מופע של מחלקה) ולגשת לפונקציות ומשתני המחלקה הציבוריםהציבוריים בדומה למבנים:
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
Date dat;
== הבדל בין מבנים למחלקות ==
 
ב++C אין הבדל משמעותי בין מבנים לבין מחלקות. כל מחלקה נוכל לשכתב בקלות למבנה וכל מבנה נוכל לשכתב בקלות למחלקה. ההבדל היחידי הוא שחברי המחלקה הם פרטיים כברירת מחדל ואילו חברי המבנה הם ציבוריים כברירת מחדל. משמעות הדבר שנוכל לגדירלהגדיר גם משתני המבנה כפרטיים ולהוסיף פונקציות לטיפול בהם. שתי ההגדרות הבאות שקולות זו לזו:
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class myType { // ...
הבדל זה חל גם על כללי ההורשה (למד בהמשך).
 
אז כיצד נחליט מתי להשתמש במבנה ומתי במחלקה? אין כללים ברורים, נוכל להשתמש במבנים כמו שהשתמשנו ב-C ולהוסיף אליהם פונקציות ציבוריות. כאשר נרצה ליצור טיפוס בו נפרידנסתיר ביןאת מימושהמימוש לממשקונפריד אותו מהממשק ואולי נשתמש בהורשה, נבחר במחלקה.
 
== בנאים ==
 
בנאי הוא פונקציה שאנו מגדירים עבור המחלקה, הוא יופעל בעת הגדרתהיווצרות מופע חדש של מחלקה. תפקיד פונקציה זו הוא לבנות את המחלקה, כלומר לאתחל את משתני המחלקה.
 
במחלקהמחלקה אנואותה כתבנו בפרק, עלינו לקרוא ל-init בכל פעם שנרצה לאתחל את המופע שלה. דבר זה גורר שגיאות, למשל אם נשכח לקרוא לפונקציה זו לפני השימוש הראשון במשתנה Date. בדומה לאי-איתחולאתחול של כל משתנה אחר, גם במשתני המחלקה יהיו ערכים לא מוגדרים - 'זבל'. הבנאים יאפשרו לנו לכתוב פונקציה שתאתחל את המופע של המחלקה באופן אוטומטי באמצעות ערך חוקי כלשהו. הנה בנאי המאתחל את כל התאריכים ל-01/01/1970 (תוכלו לשנות בנאי זה שיאתחל את התאריך באמצעות התאריך של היום, ע"י שימוש בפונקציות מתאימות מהסיפריה ctime):
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class Date
};
</source></div>
הבנאים של כל מחלקה יקראו על שם המחלקה, במקרה שלנו Date, אך הם אף פעם לא יחזירו ערך ולכן גם לא נכתוב את טיפוס הערך המוחזר, גם לא void. דבר זה מובן מאילו כאשר נתבונן בדרך בה אנו נפעיליםמפעילים את הבנאי, הרי זו הצהרה רגילה על משתנה past (הבנאי מופעל אוטומטית):
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
Date past; // כאן מופעל הבנאי
cout << past.day() << '.' << past.month() << '.' << past.year();
</source></div>
בדוגמה זו יופיע תמיד בפלט 1.1.1970. ניתן להתייחס לבנאי כלפונקציה שמחזירה את האובייקט החדש ולכן, גם מנקודת מבט זו, לא נציין את הטיפוס המוחזר.
 
''הערה:'' לא נוכל לקרוא לבנאי באופן ישיר {{קוד בשורה|past.Date()}} דבר זה נחשב לשגיאה, כי כל אובייקט מאותחל רקאך ורק פעם אחת.
 
נוכל להוסיף פרמטרים לבנאים שאנו כותבים, נזכור שהעמסת בנאים מותרת כמו העמסת שאר הפונקציות. לכן נוכל להגדיר בנאי המאתחל את האוביקטהאובייקט באמצעות הערכים הנמסרים לו כפרמטרים, הוא יחליף לנו את הפונקציה init. בדוגמה הבאה יש להוסיף את בדיקת תקינות הפרמטרים ולהחליט על דרך פעולה כלשהי כאשר הפרמטרים לא תקינים (למשל לזרוק חריגה):
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class Date
};
</source></div>
כאן העמסנו בנאי נוסף לבנאי הקודם. כדי למסור פרמטרים לבנאי כלשהו בעת אתחול המשתנה, נרשום אותם בסוגריםבסוגריים עגולים לאחר שם המשתנה (''הערה:'' אם אין פרמטרים אז אין לרשום סוגריםסוגריים כלל):
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
Date future(1,1,2970); // בנאי עם פרמטרים
== מפרקים ==
 
מפרק הוא פונקציה הפוכה לבנאי, כלומר, המטרה העיקרית של המפרק היא לשחרר את המשאבים שהוקצאו ע"י הבנאי. המפרק נקרא בעת השמדת מופע המחלקה, דבר זה יקרה בעת יציאה מבלוק עם משתנים מקומיים מטיפוס המחלקה, שימוש ב-delete על אובייקט שהוקצא דינאמית או בעת יציאה מפונקצית main (יושמדו המשתנים הגלובליים והסטטיים).
== העתקת אוביקטים ==
 
למפרק ניתן את שם המחלקה שלפניו נוסיף זרקא (~). סימן זה בא לציין שמפרק הוא "לא בנאי", הזרקא בC++ היא אופרטור הפיכת הסיביות (Bitwise NOT). כיוון שהמפרק נקרא אוטומטית הוא לא יקבל פרמטרים ולא יחזיר ערך. לדוגמה, הנה חלק מממוש אפשרי למחלקת מחרוזות:
{{קצרמר}}
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class myString
{
char *buf;
int length;
 
public:
// בנאי העושה עותק של מחרוזת קיימת
myString(const myString& str)
{
length = str.length;
buf = new char[length+1];
for(int i = 0; i <= length; i++)
buf[i] = str.buf[i];
}
 
~myString()
{
// יש לשחרר את הזיכרון שהוקצא
delete[] buf;
}
 
// פונקציות ממשק לעבודה עם מחרוזות ...
};
</source></div>
 
''הערה:'' ניתן לקרוא למפרק באופן ישיר מבלי לפנות את הזיכרון: {{קוד בשורה|str.~myString()}} אך זהו נושא מתקדם העוסק בעבודה עם זיכרון לא מאותחל.
 
== מצביע this ==
 
לחלק מהקוראים כנראה התעוררה השאלה: כיצד הפונקציה של המחלקה יודעת עבור איזה מופע של המחלקה קראו לה? בהתבוננות בקוד האסמבלי הנוצר ע"י המהדר נראה שכל פונקציה כזאת מקבלת כפרמטר נוסף את כתובת האובייקט עבורו היא נקראת. באותה דרך הצטרכו מתכנתי C לשלוח באופן ידני את המצביעים על המבנים לפונקציות העובדות איתם. לעיתים נרצה להשתמש במצביע זה גם בC++. ניתקל בבעייה זו כאשר נרצה לקשר בין אובייקטים, למשל בעבודה עם רשימות מקושרות, GUI וכד'... מצביע זה נקרא this והטיפוס שלו הוא {{קוד בשורה|(X *const)}} כאשר X הוא שם המחלקה. משמע הדבר שהמצביע עצמו הוא קבוע ולא נוכל לשנותו. (ראה דוגמה בהמשך הפרק)
 
== העתקת אוביקטיםאובייקטים ==
 
בC++ ישנו בנאי אחד ואופרטור אחד המוגדרים כברירת מחדל עבור כל מחלקה. תפקיד הבנאי הוא לאתחל את המופע החדש ע"י אובייקט קיים ואילו תפקיד האופרטור הוא להעתיק את ערכו של אובייקט אחד לאובייקט שני. עבור טיפוס X כותרת הבנאי תהיה {{קוד בשורה|X::X(const X&)}} וכותרת האופרטור תהיה {{קוד בשורה|<nowiki>X& X::operator = (const X&)</nowiki>}} (על העמסת אופרטורים למד בהמשך). גם הבנאי וגם האופרטור, שניהם מעתיקים אחד אחד את משתני המבנה/המחלקה, דבר זה מאפשר לנו בקלות לכתוב כך:
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
Date myBirthday(18, 6, 1991);
Date tmp(myBirthday); // העתקה באמצעות בנאי
tmp.addDays(7);
tmp = myBirthday; // העתקה באמצעות אופרטור
</source></div>
 
אומנם גישה זו לא תתאים למחלקת myString. הבעייה היא שהנתונים אותם מאחסנת המחלקה נמצאים מחוץ למחלקה עצמה, הם לא משתני המחלקה אלה נמצאים בזיכרון דינאמי אליו אנו שומרים מצביע. כאשר נאתחל מופע של myString בשם a באמצעות מופע b ונשתמש בבנאי ברירת מחדל המוגדר בשפה, יהיה לנו אזור בזיכרון אליו יצביעו שני מצביעים. שינוי מחרוזת a יגרור לשינוי מחרוזת b ולהפך. יתר על כן, כאשר יושמדו שני המופעים יהיה ניסיון לשחרר את אותו הזיכרון פעמיים, דבר העלול לגרום לקריסת התוכנית. כדי למנוע דבר זה עלינו להגדיר לבד בנאי זה, כפי שנעשה בדוגמה שלמעלה.
 
כאשר נשתמש באופרטור ההשמה a = b המצב יהיה גרוע יותר: לאזור אחד בזיכרון, השייך במקור ל-b יצביעו שני מצביעים כמו במקרה הקודם, ובנוסף יהיה לנו אזור שני, השייך במקור ל-a, אליו לא יהיה מצביע כלל. אזור זה לא ישוחרר. נציץ טיפה קדימה לנושא העמסת אופרטורים ונדגים כיצד להגדיר אופרטור השמה למחלקה שלנו, בדוגמה זו נשתמש במצביע this כדי לחשוף את המקרים בהם אנו משימים את המשתנה לעצמו (a = a):
<div style="direction: ltr;"><source lang="cpp">
class myString
{
// ...
public:
myString& operator = (const myString& str)
{
if (&str != this) // משימים אובייקט שונה
{
delete[] buf; // לשחרר את הזיכרון הישן
 
length = str.length;
buf = new char[length+1];
for(int i = 0; i <= length; i++)
buf[i] = str.buf[i];
}
return *this; // להחזיר את המופע של המחלקה כדי שנוכל לשרשר השמות
}
// ...
};
</source></div>
 
''הערה:'' חיזרו לדוגמה זו כשתלמדו על העמסת אופרטורים.
 
לעיתים נרצה למנוע כלל העתקת אובייקטים של המחלקה, לצורך זה נגדיר את הבנאי והאופרטור המתאימים כפרטיים (באזור private) שלא יעשו דבר. בכך נאסור להשתמש בהם.
204

עריכות