что такое метод класса
Что такое метод класса в Python и зачем нужен.
Сразу начнем с примера простого класса, который содержит обычный метод и метод класса:
Как работают методы класса в Python?
MyClass() настроен таким образом, что реализация каждого метода возвращает кортеж для отслеживания, что происходит, и к каким частям класса или объекта метод может получить доступ.
Вот что происходит, когда мы вызываем метод экземпляра:
Попробуем вызвать метод класса:
Для чего нужны методы класса в Python?
Следующие примеры кода должны сделать понимание метода класса более ясным. Далее рассмотрим пример класса, имеющего дело с информацией о дате (это будет шаблон):
Этот класс, очевидно, можно использовать для хранения информации об определенных датах, без информации о часовом поясе (предположим, что все даты представлены в формате UTC).
Например есть несколько задач, которые можно решить при помощи будущих методов этого класса, не только определенного для примера метода, банального перевода числовых значений в формат строки с датой для баз данных.
Итак, что для этого необходимо сделать:
Это будет выглядеть так:
Создадим еще один «конструктор».
Более подробно о перегрузке смотрите в материале «Перегрузка методов в Python».
Рассмотрим приведенную выше реализацию чтобы понять, какие преимущества здесь есть:
Используя методы класса, можно добавить столько альтернативных конструкторов, сколько необходимо. Такое поведение может сделать интерфейс создаваемых классов самодокументированным (до определенной степени конечно) и упростить их использование.
Что такое метод класса
Эта статья даст базовое понимание терминов «класс», «метод», «наследование», «перегрузка метода»
Содержание
Методы
Взгляните на пример:
Методу Vec2f::getLength доступны все символы (т.е. переменные, функции, типы данных), которые были объявлены в одной из трёх областей видимости. При наличии символов с одинаковыми идентификаторами один символ перекрывает другой, т.к. поиск происходит от внутренней области видимости к внешней.
Понять идею проще на схеме. В ней область видимости названа по-английски: scope.
Поднимаясь по схеме от внутренней области видимости к внешней, легко понять, какие имена символов доступны в методе getLength:
К слову, в других методах структуры Vec2f переменная “lengthSquare” будет недоступна, а поля “x” и “y” будут доступны.
Конструкторы
Посмотрите на простой пример. В нём есть проблема: и поля, и параметры конструктора названы одинаково. В результате в области видимости конструктора доступны только параметры, и своими именами они перекрывают поля!
Объявление и определение методов
C++ требует, чтобы каждый метод структуры или класса был упомянут в определении этой структуры или класса. Но допускается писать лишь объявление метода, о определение размещать где-нибудь в другом месте:
Классы и структуры
Основы инкапсуляции
В C++ можно блокировать доступ к полям извне, но сохранять доступ для методов. Для этого введены три области доступа
Запомните несколько хороших правил:
Основы наследования
В C++ новый тип может наследовать все поля и методы другого типа. Для этого достаточно указать структуру или класс в списке базовых типов. Такой приём используется в SFML при объявлении классов фигур:
Что означает public перед именем базового типа? Во-первых внешний код может передать RectangleShape в функцию, принимающую ссылку на Shape, то есть возможен так называемы upcast от более низкого (и более конкретного) типа RectangleShape к более высокому (и более абстрактному) типу Shape:
Во-вторых из-за public наследования все унаследованные поля и методы сохраняют свой уровень доступ: приватные остаются приватными, публичные остаются публичными. А если бы мы наследовали Shape с ключевым словом private, то уровень доступа стал бы ниже: все методы и поля стали бы приватными:
Основы полиморфизма: виртуальные методы и их перегрузка
Возможность по-разному реагировать на одинаковый вызов метода извне называется полиморфизмом. Точнее, это одна из разновидностей полиморфизма объектов.
Другими словами, RenderWindow и RectangleShape не знают, что они работают друг с другом, но тем не менее каждый вызывает правильный метод другого класса!
Как унаследовать Drawable: практический пример
Мы создадим класс, который рисует флаг России. Он будет унаследован от Drawable, чтобы использовать для рисования обычный метод draw у объекта окна.
Теперь мы можем реализовать конструктор и метод draw. В конструкторе мы должны вычислить и установить позиции и размеры трёх полос на флаге, а в методе draw мы должны их последовательно нарисовать.
Теперь использовать класс RussianFlag извне очень легко!
Методы (Руководство по программированию на C#)
Метод — это блок кода, содержащий ряд инструкций. Программа инициирует выполнение инструкций, вызывая метод и указывая все аргументы, необходимые для этого метода. В C# все инструкции выполняются в контексте метода.
Метод Main является точкой входа для каждого приложения C# и вызывается общеязыковой средой выполнения (CLR) при запуске программы. В приложении, использующем инструкции верхнего уровня, метод Main создается компилятором и содержит все инструкции верхнего уровня.
В этой статье рассматриваются названные методы. Дополнительные сведения об анонимных функциях см. в статье Лямбда-выражения.
Сигнатуры методов
Тип возврата метода не является частью сигнатуры метода в целях перегрузки метода. Однако он является частью сигнатуры метода при определении совместимости между делегатом и методом, который он указывает.
Параметры метода заключаются в скобки и разделяются запятыми. Пустые скобки указывают, что параметры методу не требуются. Этот класс содержит четыре метода:
Доступ к методу
Вызов метода в объекте аналогичен доступу к полю. После имени объекта добавьте точку, имя метода и круглые скобки. Аргументы перечисляются в этих скобках и разделяются запятыми. Таким образом, методы класса Motorcycle могут вызываться, как показано в следующем примере:
Параметры и аргументы метода
Определение метода задает имена и типы всех необходимых параметров. Когда вызывающий код вызывает метод, он предоставляет конкретные значения, называемые аргументами, для каждого параметра. Аргументы должны быть совместимы с типом параметра, но имя аргумента (если есть), используемое в вызывающем коде, не обязательно должно совпадать с именем параметра, указанным в методе. Пример:
Передача по ссылке и передача по значению
При передаче в метод объекта ссылочного типа передается ссылка на этот объект. То есть метод получает не сам объект, а аргумент, который указывает расположение объекта. При изменении члена объекта с помощью этой ссылки это изменение отражается в аргументе в вызывающем методе, даже если объект передается по значению.
Теперь, если передать объект, основанный на этом типе, в метод, то будет передана ссылка на объект. В следующем примере объект типа SampleRefType передается в метод ModifyObject :
Дополнительные сведения о передаче ссылочных типов по ссылке и по значению см. в разделах Передача параметров ссылочного типа и Ссылочные типы.
Возвращаемые значения
Чтобы использовать значение, возвращаемое из метода, вызывающий метод может применять сам вызов метода везде, где будет достаточно значения того же типа. Можно также назначить возвращаемое значение переменной. Например, следующие два примера кода достигают одной и той же цели.
Чтобы использовать значение, возвращаемое по ссылке из метода, необходимо объявить локальную ссылочную переменную, если планируется изменение значения. Например, если метод Planet.GetEstimatedDistance возвращает значение Double по ссылке, можно определить его как локальную ссылочную переменную с использованием кода следующего вида:
Для получения дополнительной информации см. return.
Асинхронные методы
С помощью функции async можно вызывать асинхронные методы, не прибегая к использованию явных обратных вызовов или ручному разделению кода между несколькими методами или лямбда-выражениями.
Асинхронный метод возвращается в вызывающий объект, когда он встречает первый ожидаемый объект, выполнение которого еще не завершено, или когда выполнение асинхронного метода доходит до конца — в зависимости от того, что происходит раньше.
Определения текста выражений
Часто используются определения методов, которые просто немедленно возвращаются с результатом выражения или которые имеют единственную инструкцию в тексте метода. Для определения таких методов существует сокращенный синтаксис с использованием => :
Если метод возвращает void или является асинхронным методом, то текст метода должен быть выражением инструкции (так же, как при использовании лямбда-выражений). Свойства и индексаторы должны быть только для чтения, и вы не должны использовать ключевое слово get метода доступа.
Iterators
Дополнительные сведения см. в разделе Итераторы.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.
ООП – Организация Освобождения Палестины.
Аббревиатура.
Резонный вопрос – почему так поздно приступаем к знакомству с ООП? Я тоже считаю, что некоторые главы книги только бы выиграли от их изложения в объектно-ориентированной нотации. Но, сказавши «а», следовало бы сказать и «б», т.е. пришлось бы полностью изложить принципы ООП, а это было бы не совсем правильно:
эта технология ориентирована на создание уже достаточно больших проектов, хотя отдельные части проекта (например, методы классов) все равно разрабатываются в рамках традиционной технологии структурного программирования. Поэтому, на мой консервативный взгляд, чтобы почувствовать преимущества технологии ООП, надо иметь опыт разработки проектов определенной сложности в традиционной технологии;
многие механизмы объектно-ориентированного Си прекрасно иллюстрируются средствами классического Си, чтобы понимать первое, нужно знать второе;
все предыдущие главы иллюстрированы небольшими по объему программами, для которых объектно-ориентированная нотация (именно как для примеров) не обязательна;
ООП – это постановка процесса программирования «с ног на голову», (или с головы на ноги), а это лучше сделать не в середине изложения материала;
И, наконец, такой «монстр» как Си++, пытающийся сочетать в себе все и вся, имеет не совсем удобную, излишне открытую и довольно громоздкую объектно-ориентированную нотацию. Поэтому данный материал следует рассматривать как приглашение к знакомству с тотальными средами ООП, например, Java или C#.
10.1 Объекты и классы
Объект, метод, класс: определения и свойства
«Классами называются большие группы людей, различающиеся по их месту в исторически определенной системе общественного производства, по их отношению) к средствам производства, по их роли в общественной организации труда, а следовательно, по способам получения и размерам той доли общественного богатства, которой они располагают» Ленинское определение классов.
Строго говоря, реализовать идеи ООП можно в классической среде программирования, соблюдая дух, а не букву технологии. Например, библиотека функций, работающая на общую структуру данных, может в первом приближении считаться классом.
Прописные истины объектно-ориентированного подхода
Объектно-ориентированный подход не ограничен синтаксисом. Следует соблюдать не только букву, но и дух ООП. Но даже в самой реализации понятий класса и объекта в языке программирования имеется много очевидных, но не всегда упоминаемых вещей, которые следует помнить. Попробуем их здесь перечислить.
для каждого объекта создается экземпляр данных;
методы класса, с которыми работает объект, представляют собой единственный экземпляр программного кода в сегменте команд, который одинаково выполняется для всех объектов (разделяется ими);
при вызове метода объект, для которого он выполняется, идентифицируется указателем текущего объекта this, задающим контекст текущего объекта.
Таким образом, связка «объект-метод» преобразуется в традиционную последовательность действий: «вызов функции – метода класса с фактическим параметром – указателем на текущий объект».
public: void F() < a++; >// void A::F(A *this) < this->a++; >
если элементы данных класса имеют взаимосвязанные значения, то класс должен поддерживать установленные для них соглашения;
если объект данных класса ссылается на внешние структуры данных, то при синтаксическом копировании объекта необходимо обеспечить независимость связанной структуры данных в объекте-копии (создать ее копию или обеспечить разделение – см. «конструктор копирования»;
если объект содержит идентификаторы каких-либо внешних ресурсов (например, номер коммуникационного порта), то действия класса должны быть аналогичными.
рис. 101-1. Объект: граница ответственности транслятора и программы
double * pd ; // Внутренняя СД – дин. массив коэффициентов
public : void add ( double D 2[], int n 2)<> // Нарушение закрытости – параметр – внутренняя СД
void add ( poly & T )<> // Правильно: параметр – объект того же класса
По отношению к методам это означает, что интерфейс класса (набор методов) должен быть максимально разнообразен, методы должны сочетаться в любых комбинациях, давая широкое разнообразие возможностей работы с объектом.
Полезный совет: желательно избегать многообразия форм представления внутренних данных объекта. Чем их меньше, тем проще обеспечить его целостность и корректность. Например, лучше иметь фиктивный динамический массив, чем NULL-указатель. В примере с классом степенного полинома «пустой» полином лучше представить динамическим массивом с единственным нулевым коэффициентом.
double * pd ; // Внутренняя СД – дин. массив коэффициентов
public : poly () < n =0; pd = NULL ; >// Нежелательно: NULL – отсутствие массива
«Ложась спать, программист ставит рядом два стакана: один полный – если захочет пить, и один пустой – если не захочет». Анекдот в тему.
// Класс степенного полинома – заголовок класса (объявление)
int n; // степень полинома
double *pd; // динамический массив коэффициентов
double & get ( int k ); // получение ссылки на коэффициент
void add ( poly & T ); // сложение объектов (1=1+2)
void mul ( poly & T ); // умножение объектов объектов (1=1+2)
Целостность объекта. Конструктор. Деструктор
Требование целостности и корректности объекта означают, что объект – это нечто большее, чем просто переменная. При создании переменной ее инициализация вовсе не обязательна, в то время как создание объекта должно сопровождаться установлением его начального состояния (инициализация данных, резервирование памяти, ресурсов, установление связей и т.д.). Аналогичные обратные действия необходимо выполнить при его уничтожении перед освобождением памяти. С этой целью в классе вводятся специальные методы – конструкторы и деструктор. Их имена совпадают с именем класса. Конструкторов для данного класса может быть сколь угодно много, они отличаются формальными параметрами, деструктор же всегда один и имеет имя, предваренное символом «
«. Если конструктор имеет формальные параметры, то в определении переменной-объекта после ее имени должны присутствовать в скобках значения фактических параметров.
// Класс степенного полинома – конструкторы и деструктор
int n; // степень полинома
double *pd; // динамический массив коэффициентов
n=0; // с нулевым коэффициентом
n=m; // с нулевыми коэффициентами
load(n0,p); > // используется вспомогательный метод load
load(T.n, T.pd); > // (конструктор копирования)
Момент вызова конструктора и деструктора определяется временем создания и уничтожения объектов:
В Си++ возможно определение массива объектов класса. При этом конструктор и деструктор автоматически вызываются в цикле для каждого элемента массива и не должны иметь параметров. При выполнении оператора delete для указателя на массив объектов его необходимо предварять скобками.
poly a,b(6), c (3, D ); // Статические объекты – конструкторы
// пустой полином, заданной размерности и из массива
poly *p,* q ; // Указатели на объект
poly c,d( c ); // Автоматические объекты
p = new poly ; // Динамический объект
q = new poly [ n ]; // Динамический массив объектов
delete p; // Уничтожение динамического объекта
delete [] q ; // Уничтожение динамического массива объектов
> // Уничтожение автоматических объектов
Замечание: процесс конструирования «вложен» в процесс выделением памяти под переменную. Конструктор вызывается сразу же после выделения памяти, а деструктор – перед ее освобождением.
A(int a1)
Класс – структурированный тип с ограниченным доступом
«Настоящий» классы в Си++ отличается от структурированного типа одной единственной мелочью: в классе вводятся ограничения доступа. Естественно, это синтаксические ограничения, и при желании их можно исключить простым редактированием заголовка класса. Это «дисциплинирующие» ограничения, позволяющие установить зоны ответственности программистов – разработчика класса и пользователя класса, обеспечить необходимую закрытость.
В процессе программирования класса участвуют два действующих лица с различной компетенцией: разработчик класса, пишущий его внутренний код, и пользователь класса – программист, создающий объекты этого класса и вызывающий для них его методы. Но ограничения касаются не самих программистов, а кода, который они создают. Внутреннее программирование класса – это разработка программного кода, который находится в теле разрабатываемого класса (точнее, в теле его методов). Внешнее программирование – это разработка кода вне тела проектируемого класса, который создает объекты класса, работает с данными этих объектов и вызывает методы.
Формально класс отличается от структурированного типа ключевым словом class (вместо struct ) и наличием двух областей доступа в теле класса:
закрытая (личная) часть, допускает только внутреннее программирование и закрыта при доступе через объект вне класса. По правилам синтаксиса закрытая часть начинается сразу же вслед за заголовком класса. Она также может быть обозначена меткой private;
открытая (общая) часть класса допускает любой доступ, в том числе и внешний. Она всегда явно обозначается меткой public.
// Класс степенного полинома
int n; // степень полинома
double *pd; // динамический массив коэффициентов
public:… // метка открытой части
Другие варианты размещения данных и методов в личной и общей части класса встречаются реже, но тоже обоснованы:
в общей части класса могут быть размещены данные, изменение которых пользователем класса не может привести к катастрофическим последствиям (например, цвет фигуры). Естественно, что класс будет учитывать изменение этих данных только при вызове методов (например, при перерисовке фигуры);
в личной части класса может быть размещен внутренний метод, необходимый для работы самого класса. Это могут быть вспомогательные действия, вынесенные за пределы конкретных методов, либо такие операции, корректное выполнение которых требует дополнительных действий.
Иногда требуется ввести исключения из правил доступа, когда некоторой функции или классу требуется разрешить доступ к личной части объекта класса. Тогда в определении класса, к объектам которого разрешается такой доступ, должно быть объявление функции или другого класса как «дружественных». Это согласуется с тем принципом, что сам класс определяет права доступа к своим объектам «со стороны».
Объявление дружественной функции представляет собой прототип функции, переопределяемой операции или имя класса, которым разрешается доступ, предваренное ключевым словом friend.
// Классы и функции, дружественные классу A
int x; // Личная часть класса
. // Все «друзья» имеют доступ к x
friend void C::operator+( А &);
«Друг – это тот, кто имеет исключительное право лезть тебе в душу (личную часть) в любое время».
Возвращаясь к классу полиномов, сразу же заметим, что в нем можно по большей части обойтись без дружественности. Закрытость же касается только данных (размерность и указатель на динамический массив), а также методов, связанных с управлением динамической памятью при изменении размерности полинома.
Задача управления динамической памятью должна быть решена раз и навсегда в начале проектирования класса, чтобы в дальнейшем к ней не возвращаться. Удобнее всего сделать это в виде внутренних методов управления размерностью объекта. Предпочтительнее также создавать дополнительные локальные объекты требуемой размерности, нежели создавать в явном виде динамические структуры данных.
// Класс степенного полинома
int n; // степень полинома
double *pd; // динамический массив коэффициентов
void load(int n0, double p[])<
n=n0; // закрытый метод загрузки массива
double *pd1=new double[n1+1];
for (; i n 1; i ++) pd 1[ i ]=0;// прописать старшие коэффициенты нулями
delete []pd; // удалить старый массив
pd=pd1; // считать новый за старый
> // память не перераспределяется
public :… // метка открытой части
Рассмотрим еще один метод, интересный с точки зрения требований закрытости. Метод возвращает ссылку на выбранный коэффициент полинома, что позволяет работать с ним как по чтению, так и по записи. Хотя это «приоткрывает» доступ к внутренним данным объекта, но реальное использование этой ссылки «во вред объекту» и доступ через нее к другим коэффициентам требует большого искусства и не может быть произведено несознательно (по ошибке). Поэтому такую операцию можно считать безопасной.
// Класс степенного полинома
int n; // степень полинома
double *pd; // динамический массив коэффициентов
if ( k k > n ) return foo ; // на «левую» статическую переменную
Взаимодействие данных и алгоритма в ООП
В технологии ООП взаимоотношения данных и алгоритма имеют более регулярный характер: во-первых, класс объединяет в себе данные и методы (функции). Во-вторых, схема взаимодействия функций и данных принципиально иная. Метод (функция), вызываемый для одного объекта, как правило, не вызывает другую функцию непосредственно. Для начала он должен иметь доступ к другому объекту (создать, получить указатель, использовать внутренний объект в текущем и т.д.), после чего он уже может вызвать для него один из известных методов. Следовательно, структура программы определяется взаимодействием объектов различных классов между собой, а процесс выполнения программы выражается фразой «объект-метод-объект».
рис.101-4. Программирование в цепочке «объект-метод-объект»
Особенности модульного проектирования в технологии ООП
· заголовочный файл не должен содержать конструкций языка, порождающих программный код, он должен целиком состоять из определений типов, объявлений переменных и функций и заголовка класса;
· в заголовке класса может присутствовать объявление метода – заголовок со списком типов параметров (прототип), ограниченный точкой с запятой. Это означает, что в заголовочнике упоминается только факт его наличия (с заданным именем и интерфейсом). Тогда в файле тела класса должно быть определение метода, содержащее его заголовок и тело. Заголовок повторяет объявление с одним маленьким отличием: имя метода дается в полной форме в виде имя_класса::имя_метода;
· файл тела класса должен подключать свой заголовочный файл директивой include ;
· для того, чтобы другой класс или main могли создавать объекты некоторого класса и применять к ним методы, необходимо подключать заголовочный файл директивой include ;
· все имена заголовочных файлов и файлов тела класса должны быть включены в проект;
int a; // Данные класса
void add ( A &); // Объявление (прототип) метода
A mul ( A &); // Объявление (прототип) метода
Естественно, никто не запрещает «свалить все классы в одну кучу», не используя проекта. Для небольших программ это простительно, но не эстетично.
Лабораторный практикум
1. Правильная дробь, представленная целой частью, числителем и знаменателем.
4. Целое положительное число, представленное в виде массива его простых множителей (произведение которых дает это число).
5. Целое положительное число, представленное в виде массива остатков от деления на первые n 6. Вектор на плоскости, представленный в полярной системе координат (длина, угол поворота).
8. Матрица переменной размерности, представленная динамическим массивом указателей на строки матрицы (линейные динамические массивы).
9. Матрица переменной размерности, представленная динамическим массивом, в котором строки матрицы расположены последовательно друг за другом.
10. Разреженная матрица переменной размерности, ненулевые коэффициенты представлены динамическим массивом с элементами (x,y,v) координаты, значение.
11. Разреженная матрица переменной размерности, ненулевые коэффициенты представлены односвязным списком с элементами (x,y,v) координаты, значение.
12. Разреженная матрица переменной размерности, ненулевые коэффициенты представлены двусвязным циклическим списком с элементами (x,y,v) координаты, значение.
13. Множество, элементами которого являются целые числа. Операции объединения и пересечения множеств, добавления элемента, проверки на вхождение, разности множеств.
14. Целые произвольной длины со знаком во внешней форме представления в виде строки цифр в прямом коде. Знак представлен отдельным элементом данных.
15. Целые произвольной длины со знаком во внешней форме представления в виде строки цифр в прямом коде. Знак представлен старшей цифрой (0 /1).
16. Целые произвольной длины со знаком во внешней форме представления в виде строки цифр в дополнительном коде.
17. Целые произвольной длины во внутреннем двоичном представлении (динамический массив байтов) в прямом коде. Знак представлен отдельным элементом данных.
18. Целые произвольной длины во внутреннем двоичном представлении (динамический массив байтов) в дополнительном коде.