C++/Klasy

Co to jest klasa?

Najprościej mówiąc, klasa jest to grupa danych i funkcji, które na tych danych operują. Tworząc klasę tworzymy nowy typ danych, którego składnikami są inne typy danych.

Definicja klasy

Ogólny szablon definiowania klas wygląda tak:

     class nazwa_klasy 
        {
        ciało klasy (składowe,klasy);
        };

Oto definicja klasy przechowującej dane osobowe:

     class osoba
        {
        public:
        string imie;
        string nazwisko;
        int wiek;
        };

Słowem kluczowym jest słówko class. Po nim następuje nazwa klasy. Dane składowe klasy zdefiniowane są między nawiasami klamrowymi {}. Definicja klasy kończy się średnikiem. Powyższa klasa ma tylko dane składowe (dwa łańcuchy znaków i zmienną typu int). Nie posiada ona funkcji składowych.

Jak już wyżej zostało napisane, definicja klasy składa się m.in. z deklaracji zmiennych różnego typu. Trzeba pamiętać, że są to tylko deklaracje, a nie definicje. Zmienne zadeklarowane w definicji klasy zostaną zdefiniowane (czyli zaistnieją w pamięci jako liczby) dopiero gdy stworzymy jakiś obiekt danej klasy. Oznacza to, że w definicji klasy nie można nadawać zmiennym wartości, ponieważ jeszcze nie istnieją.

Dostęp do składników klasy

Definiując klasę możemy ograniczyć dostęp do niektórych składników klasy. Są trzy rodzaje dostępu do składników:

public

oznacza, że składniki deklarowane po tej etykiecie są dostępne z każdego miejsca programu,

private

oznacza, że składniki deklarowane po tej etykiecie dostępne są tylko dla funkcji składowych tej klasy; funkcje globalne (zwykłe) nie mają dostępu do tych składników, a więc z funkcji main również nie ma dostępu do tych danych,

protected

tak jak w przypadku private z tą tylko różnicą, że dostęp do takich składników mają jeszcze klasy wywodzące się z tej klasy (będzie to wytłumaczone przy dziedziczeniu)

W samym kodzie programu dostęp do zmiennych wewnątrz klasy, które są nazywane polami jest uzależniony od tego czy mamy do czynienia ze zmienną typu klasowego, czy wskaźnikiem na ten obiekt.

• W przypadku zmiennej o typie klasa, dostęp do pól uzyskuje się operatorem wyłuskania, którym jest kropka (.):

 obiekt.pole = wartosc; //przypisanie wartości polu w obiekcie

• Jeżeli mamy do czynienia ze wskaźnikiem, operatorem wyłuskania jest strzałka ->(myślnik i symbol większości):

 obiekt->pole = wartosc;

Tworzenie obiektu klasy

Jak wspomniano wyżej sama definicja klasy nie tworzy jeszcze obiektu, który by przechowywał jakieś informacje.Aby tak było trzeba zadeklarować zmienną typu naszej klasy, lub utworzyć wskaźnik i przypisać mu taką zmienną (w dalszych przykładach będziemy się posługiwać tą drugą metodą).

Wskaźnik

Wskaźnik typu klasowego tworzy się używając operatora new:

 osoba *czlowiek1 = new osoba;

taki wskaźnik trzeba przed zakończeniem programu zniszczyć operatorem delete:

 delete czlowiek1;

W przeciwnym wypadku może wystąpić poważny błąd wycieku zasobów.

Zmienna

Zmienną typu klasowego tworzy się w ten sposób:

 osoba czlowiek1;

Ta instrukcja tworzy nową instancję klasy osoba i przypisuje ją zmiennej czlowiek1.

Czym jest instancja?

Jest to kopia wszystkich pól klasy.Podczas tworzenia nowej instancji, tworzone są zmienne będące jej polami, oraz m.in. jest wywoływany jej konstruktor (zobacz też Konstruktory i destruktory).

Jak to wygląda w praktyce, przedstawi poniższy przykład:

 int main()
 {
 osoba czlowiek1;
 osoba czlowiek2;//tworzone są dwa obiekty klasy "osoba"
 czlowiek1.wiek = 20;//przypisanie pól
 czlowiek2.wiek = 30;
 cout << "Pierwszy człowiek ma " << czlowiek1.wiek << " lat." << endl
 << "Drugi człowiek ma " << czlowiek2.wiek << " lat." << endl;
 return 0;
 }

Co da w wyniku na ekranie:

Pierwszy człowiek ma 20 lat.
Drugi człowiek ma 30 lat.

Wynik może wydawać się oczywisty. Trzeba jednak nadmienić, że pole "wiek" w zmiennych czlowiek1 i czlowiek2 jest zupełnie innym obiektem. Dodatkowo można używać tylko pól nie zdefiniowanych w sekcjach private i protected (Patrz poprzedni rozdział)

Metody klasy

Oprócz pól klasa może posiadać także funkcje. Jest to główne kryterium odróżniające klasy od struktur.

Oto zmodyfikowana klasa osoba, z dodaną funkcją, oraz kwalifikatorem dostępu(public).

 class osoba
   {
    public:
       string imie;
       string nazwisko;
       int wiek;
       void przedstawSie();//metoda
   };

Funkcje z klas definiujemy później według poniższego wzoru (najlepiej po definicji klasy):

 typ_zwracany nazwa_klasy::nazwa_funkcji(argumenty)
 {...}

przykładowo funkcja przedstawSie() klasy osoba może brzmieć tak:

 void osoba::przedstawSie()
 {
  cout << "Nazywam się " << imie << " " << nazwisko << endl
  << "mam " << wiek << " lat." << endl;
 }

Słówko this oznacza, że funkcja odwołuje się do pól klasy(a konkretniej jej przyszłej instancji), w której została zdefiniowana.

Teraz ponownie przykład z poprzedniego rozdziału tyle, że zmodyfikowany.

 int main()
 {
  osoba czlowiek1;//tworzenie obiektów
  osoba czlowiek2;
  czlowiek1.imie = "Jan";//wypełnianie pól pierwszego obiektu
  czlowiek1.nazwisko = "Kowalski";
  czlowiek1.wiek = 30;
 
  czlowiek2.imie = "Johan";//wypełnianie pól drugiego obiektu
  czlowiek2.nazwisko = "Smith";
  czlowiek2.wiek = 38;
  //a teraz wywołanie funkcji
  czlowiek1.przedstawSie();
  czlowiek2.przedstawSie();
  return 0;
 }

na ekranie powinniśmy ujrzeć:

Nazywam się Jan Kowalski
mam 30 lat.
Nazywam się Johan Smith
mam 38 lat.

W tym przykładzie widać również wyraźnie, że różne instancje mają swoje własne pola i funkcje działające na tych polach