Основы объектного программирования в системе турбо-паскаль

 

Объект в ТурбоПаскале - это структура данных, содержащая поля данных различных типов и заголовки методов и обобщающая структуру «Запись» (record).

Синтаксис описания объекта:

<ИмяПотомка>=

оbjесt<ИмяПредка> поле;

поле;

…

метод;

…

метод;

end;

 

В отличие от записи полями объекта могут быть, кроме данных, еще и методы, обрабатывающие эти данные

Метод - это процедура или функция, объявленные внутри описания объекта. Синтаксис описания метода:

 

procedure <Заголовок>(<Параметр1>, <Параметр2>:integer),

 

Метод имеет доступ к полям данных объекта, не требуя передачи их ему в виде параметров

Объявление метода внутри объявления объектного типа содержит только заголовок. Тело метода определяется вне объявления объекта. Его заголовок должен содержать имя объекта, которому принадлежит метод. Например:

 

procedure <ТипОбъекта.Метод>

(<Параметр1>, <Параметр2>: integer);

begin

…

…

еnd;{Метод}

 

Методы подразделяют на статические и виртуальные. Виртуальный метод отличается от статического тем. что реализующий его код подсоединяется к исполняемой программе не в процессе компиляции, а в процессе выполнения, что достигается, так называемым, поздним связыванием. Это дает возможность строить иерархию объектов с одинаковыми названиями методов, реализуемыми, однако, различными кодами.

Синтаксис виртуального метода:

 

procedure <Метод> (<Параметр1>, <Параметр2>: integer): virtual;

 

Кроме обычных процедур и функций, ТурбоПаскаль 6.0 реализует два специальных типа методов: конструктор и деструктор.

Конструктор - это специальный метод, инициализирующий объект, содержащий виртуальные методы, он объявляется специально зарезервированным словом constructor. Конструктор инициализирует объект путем установления связи между объектом и специальной таблицей виртуальных методов, содержащей адреса кодов, реализующих виртуальные методы. Конструктор может также использоваться для инициализации полей данных объекта.

Деструктор - это специальный метод, освобождающий память «кучи» от динамических объектов. Он объявляется с использованием специально зарезервированного слова destructor.

Основными отличительными свойствами объекта являются

• инкапсуляция - объединение записей с процедурами и функциями, работающими с этими записями;

• наследование - задание объекта, затем использование его для построения иерархии порожденных объектов с наследованием доступа каждого из порожденных объектов к коду и данным предка;

• полиморфизм - задание одногоимени действию, которое передается вверх и вниз по иерархии объектов с реализацией этого действия способом, соответствующим каждому объекту в иерархии.

Рассмотрим смысл каждого из перечисленных свойствна примере построения на экране дисплея точек разных цветов (звездного неба).

Инкапсуляция. Основой решения задачи является задание положения (позиции) отдельной точки на экране, описываемого координатами Х и Y. Для задания координат подходит тип «запись»:

 

Pozition = record

X, Y: integer;

end;

 

Далее может быть необходимо задать значения координат (такая процедура носит название инициализации). Создадим соответствующую процедуру:

 

procedure Init(CoordX, CoordY: integer);

begin

X: = CoordX;

Y: = CoordY;

end;

 

Затем потребуется знание фактических значений координат. Для этого вводим две функции:

 

function GetX: integer;

begin

GetX: = X;

end;

function GetY: integer;

begin

GetY: = Y;

end;

 

По нашему замыслу процедура Init и функции GetX и GetY должны работать только с полями записи Pozition.

Введение объектов позволяет зафиксировать это положение, объявив и поля, и действия над ними в единой конструкции:

Pozition = object

X, Y: integer;

procedure Init(CoordX, CoordY: integer);

function GetX: integer;

function GetY: integer;

end;

Процедура Init и функции GetX и GetY являются методами объекта Pozition.

Для инициализации экземпляра типа Pozition достаточно вызвать его метод, как если бы он был полем записи:

var

FirstPozition: Pozition;

…

FirstPozition.Init(10,15);

 

Метод задается так же, как и процедура в модуле: внутри объекта записывается заголовок (как в секции Interface модуля); при этом все поля, используемые мето-дом, должны предшествовать его объявлению. Определение метода (расшифровка действий) происходит вне объявления объекта. Имя метода должно предваряться названием типа объекта, которому метод принадлежит, сопровождаемым точкой. Например,

procedure Pozition. Init(CoordX, CoordY: integer);

begin

X: = CoordX:

Y: = CoordY;

end;

 

Заметим, что имена формальных параметров метода не могут совпадать с именами полей данных объекта.

Также как модуль скрывает детали реализации процедур от пользователя, объект может скрывать свои поля и методы. Для этого используется ключевое слово private (личный). Личные поля и методы доступны только внутри метода. Объявление выглядит следующим образом:

type

ObjectName=object

поле;

…

поле;

метод;

метод;

private

поле;

…

поле;

метод;

…

метод;

end;

 

Наследование. Рассмотрим точку с координатами Х и Y. Ее можно сделать видимой или невидимой, ей можно задать цвет, ее можно переместить. Создадим объект с такими возможностями:

Point=object

X,Y: integer; "

procedure Init(CoordX, CoordY: integer);

function GetX: integer;

function GetY. integer;

Visible: Boolean;

Color: Word;

procedure Init(CoordX, CoordY: integer; InitCoIor: Word);

function Is Visible: Boolean;

procedure Show;{показывает точку}

procedure Blind; {стирает точку}

procedure Jump(NextX, NextY: integer);{nepeMeiuaer точку}

end;

 

Заметим, однако, что поля X.Y и методы GetX, GetY практически совпадают с соответствующими полями и методами объекта Pozition.

Турбо-Паскаль предоставляет возможность учесть эту ситуацию. Следует считать тип объекта Point порожденным типом Pozition, записав это следующим образом:

 

Point=object(Pozition)

Visible: Boolean;

Color: Word;

procedure Init(CoordX, CoordY: integer; InitColor: Word);

function Is Visible. Boolean;

procedure Show;

procedure Blind:

procedure Jump(NextX, NextY: integer);

end;

 

Объект Point теперь наследует свойства объекта Pozition. Поля X,Y явно не заданы в Point, но Point ими обладает благодаря наследованию, т.е. можно написать

 

Point.X:=17;

 

Смысл объектно-ориентированного программирования заключается в работе с полями объекта через его методы.

Полиморфизм. Предположим, надо создать объект «кружок». Очевидно, что новый объект должен иметь предком объект Point, обладая всеми его свойствами, кроме того. быть больше по размеру. Однако, ясно, что «высветить» точку и закрашенную окружность не удастся одними и теми же командами. Турбо-Паскаль разрешает сохранить потомку имя родительского метода, «перекрывая» его. Чтобы перекрыть родительский метод, надо просто задать его с тем же именем, но с другим телом (кодом) и, если необходимо, с другим набором параметров. Такой метод делается виртуальным и к его объявлению добавляется слово virtual. Применение виртуальных методов налагает ограничения на процедуры инициализации, которые должны записываться с зарезервированным словом constructor и иметь общее имя Init

Каждый отдельный экземпляр объекта должен инициализироваться с помощью отдельного вызова конструктора

Для очистки и удаления динамически распределенных объектов существует специальная процедура destructorDone.

Деструктор комбинирует шаг освобождения памяти в «куче» с некоторыми другими задачами. Метод деструктора может быть пустыу), поскольку работу выполняет не только код тела, но и код, генерируемый Турбо-Паскалем в ответ на зарезервированное слово destructor.

 

ОБОЛОЧКА TURBO-VISION

 

Объектно-ориентированный подход позволяет создавать объектные среды, библиотеки объектов для последующего использования при разработке программ. Особенно широкую известность получили объектные оболочки для разработки интерфейсов программ в некотором едином, ставшем стандартным, стиле.

Turbo-Vision - это оболочка для создания оконченных интерфейсов программ в среде Турбо-Паскаль версий 6.0, 7.0.

Объектно-ориентированная библиотека Turbo-Vision включает

• многократные перекрещивающиеся окна с изменяемыми размерами;

/

• выпадающие меню;

• поддержку мыши;

• встроенную установку цвета;

• кнопки, полосы скроллинга, окна ввода, зависимые и независимые кнопки;

• стандартную обработку клавиш и нажатий мышки и многое другое.

Стандартный отработанный интерфейс, создаваемый с помощью Turbo-Vision, имеет сверху строку меню, а снизу - строку статуса.

Текст, который появляется в строке статуса, обычно выводит сообщения о текущем состоянии программы, показывая доступные горячие клавиши или подсказки для команд, которые доступны пользователю в данный момент.

Когда «выпадает» меню. полоса подсветки пробегает по списку элементов меню при движении мыши или нажатии на клавиши курсора. Нажатием клавиши <Enter> или левой кнопки мыши выбирается подсвеченный элемент. Выбранный элемент меню посылает команду в определенную часть программы.

Программа обычно взаимодействует с пользователем через одно или более окон или диалоговых окон, которые появляются и исчезают на панели экрана в соответствии с командами от мышки или клавиатуры. Turbo-Vision предоставляет большой набор окон для ввода и отображения информации. Окна можно сделать со скроллингом, что позволяет выводить в окнах большие объемы данных. Скроллинг окна по информации выполняется передвижением по полосе скроллинга внизу окна, с правой стороны окна или обеим сторонам. Полоса скроллинга указывает относительную позицию окна в отображаемых данных.

Диалоговые окна часто содержат кнопки - подсвеченные слова - которые могут активизироваться с помощью мыши (или переходом через клавишу Tab и нажатием клавиши <Пробел>). Отображаемые слова, выбранные мышью, могут быть установлены для передачи команд в программу.

Простейшая программа на Turbo-Vision выполняет следующие действия:

• заполняет панель экрана полутеневым шаблоном;

• выводит на экран полосу меню (наверху) и строку статуса (внизу);

• устанавливает обработчик для событий, инициированных от клавиш и мыши;

• строит объект меню и соединяет его с полосой меню;

• строит диалоговое окно;

• связывает диалоговое окно с меню;

• ожидает действий пользователя через мышь или клавиатуру. Краеугольным объектом любой программы является объект TApplication. TApplication - это абстрактный тип объекта. Он ничего не делает. TApplication используется для создания порожденных типов от TApplication. которые содержат программный код. Например, в простейшей демонстрационной программе HELLO.PAS, выводящей в стандартном для Turbo-Vision виде надпись HELLO, WORLD! определяется порожденный тип объекта THelloApp:

 

PHelloApp = ^HelloApp;

THelloApp = object(TApplication)

procedure GreetingBox;

procedure HadleEvent(var Event: TEvent); virtual;

procedure InitMenuBar; virtual;

procedure InitStatusLine; virtual;

end;

 

Как показано здесь, полезно определить тип указателя на каждый тип определяемого объекта, поскольку большая часть работы над объектами производится через указатели. Полиморфизм, главным образом, работает через указатели.

THelloApp содержит гораздо больше, чем четыре содержащихся в нем метода; порожденный объект наследует все от его предка. В определении THelloApp определяется, чем новый объект отличается от его предка TApplication. Все, что не переопределяется, наследуется в неизменном виде от TApplication.

Четыре метода, определенные в THelloApp, завершают приложения:

1) метод HadleEvent определяет, что некоторые события произошли (и указывает это) и как на эти события отвечать другим прикладным функциям; метод HadleEvent, определенный в TApplication, работает с общими событиями, которые возникают внутри любой программы, но необходимо обеспечить обработку событий, специфичных для программы;

2) метод InitMenuBar устанавливает меню дляполосы Меню программы (TApplication содержит полосу меню, но не сами меню);

3) метод InitStatusLine устанавливает текст строки статуса внизу экрана; этот текст обычно отображает сообщение о текущем состоянии программы, показывая доступные горячие клавиши или напоминая пользователю о некоторых действиях;

4) метод GreetingBox вызывает диалоговое окно в ответ на элемент меню Greeting; GreetingBox вызывается из метода HadleEvent в ответ на событие, переключаемое выбором элемента меню Greeting; в более сложных программах можно использовать различные методы в ответ на каждый элемент меню, определяемый в начальном меню.

На верхнем уровне абстракции главная программа на Turbo-Vision выглядит аналогично Hello и содержит три метода:

 

var

HelloWorld: THelloApp;

begin

HelloWorld.Init;

HelloWorld Run;

HelloWorld.Done;

end;

 

Каждый из этих трех методов требует небольшого пояснения.

Init - это необходимый вызов конструктора. Все объекты, содержащие виртуальные методы, должны быть созданы (через вызов их конструктора) до вызова любых других методов этого объекта. Все конструкторы Turbo-Vision имеют имя Init. Это удобное соглашение, которым мы рекомендуем пользоваться.

HelloWorld.Init устанавливает объекты главной программы для использования. Он очищает экран, устанавливает некоторые значения для важных переменных, заполняет панель экрана и выводит строку статуса и полосу меню. Он вызывает конструкторы многих других объектов, некоторые из которых никогда не видны, поскольку они вызываются внутри.

Почти вся работа программы в Turbo-Vision выполняется внутри метода главной программы Run. Определения метода Run здесь нет, поскольку Run наследуется от родительского объекта TApplication.

Этот метод состоит, главным образом, из цикла repeat...until, показанном здесь в псевдокоде;

 

repeat

<получить событие>;

<обработать событие>;

until Quit;

 

Это не точный код, а общая схема реализации Run. В сущности программа Turbo-Vision циклически выполняет две задачи: получение события (где событие - это, в сущности, «сделать что-нибудь») и обработку этого события. Одноиз событий вычисляется в некоторый вид команды выхода и цикл завершается.

Дестрактор Done в действительности очень прост: он уничтожает все объекты программы - полосу меню, строку статуса и панель экрана - и удаляет обработчик ошибок и драйверы Turbo-Vision. Метод Done должен отменять все действия, выполненные конструктором Init, а затем вызывать TApplication.Done, который обрабатывает все стандартные элементы.

Объектно-ориентированное программирование с использованием Turbo-Vision требует хорошего знания иерархии объектов и спецификаций их методов.

Помимо объектно-ориентированной оболочки Turbo-Vision для Турбо-Паскаля, существует аналогичная более развитая система для языка C++. Объектно-ориентированное программирование стало основой интерфейса системы Windows. Современные объектно-ориентированные системы типа Visual Basic, Delphi совершенно скрывают механизмы программирования и позволяют разрабатывать интерфейсы программ-приложений вообще без кодирования команд, пользуясь лишь средствами наглядного проектирования на экране дисплея.